數顯式顏色體熱能效應實驗裝置

張禾川

在炎熱的夏天，大家都會選擇穿淺顏色的衣服，因為淺顏色的衣服不太吸熱，涼快。但實際上，如果在室內，相同質地相同款式的衣服，還是深色的衣服穿起來顯得更涼快一些。原因就是深色的衣服 ，雖然吸熱快，散熱也快。“物體吸熱本領與顏色的關系”在我們生活中處處可見。為了更好地探究這兩者的關系，我設計了這款“新型數顯示式顏色體熱能效應實驗裝置”，它能很直觀地用數字顯示出不同顏色的物體吸（散）熱情況。

那么這款裝置具體如何操作呢？首先制作一個16cm×32cm×45cm的木箱子，并在頂端左右裝兩個白熾燈作為光（熱）源，底端安裝左右兩個數字式溫度顯示器，提供了更為相同的外部環境，減少空氣對流等對受熱物質產生的干擾，又自制了木架子并配以相同光源。然后將不同顏色的物體分別與數字式溫度顯示器相連接（用電子數字式進行定量式即時顯示，使其科學性與直觀性更強）。最后，當打開光源時，就可以從數字式溫度顯示器讀出不同顏色的物體的吸熱數據。當關閉燈源時，我們也可以從左右兩個數字式溫度顯示器讀出不同顏色物體的散熱快慢狀況。

我用這款裝置進行了黑白兩色物體吸散熱對比試驗以及紅、黃、綠、紫色等幾種顏色物體兩兩對比實驗。所需材料如下：16cm×32cm×45cm的木箱子一個、40W、60W白熾燈泡各兩個（含燈座）、數字式溫度顯示器4個，不同顏色的物體8個、不同顏色碳素筆6只、浴霸燈2個、燒杯2個、溫度計2只、玻璃瓶2個。

當采用白熾燈為熱光源時，記錄并分析實驗數據（如圖1、圖2），發現黑白兩物體中，黑色物體比白色物體吸熱速度快，且黑色物體散熱速度比白色物體速度要快。增加紅、黃、綠、紫色等幾種顏色的紙盒進行兩兩對比實驗，從曲線圖可以直觀地看出：黑色的吸放熱情況明顯高于其他幾種顏色的物體。

為了增強實驗的強度，將原本 40W燈源改為60W后，實驗結論依然是：吸熱速度的大小為黑色-紫色-紅色-白色，散熱情況也是如此，并且光源溫度越熱，黑色的吸散熱的速度比其他顏色的物體吸散熱更快（如圖3）。

用同樣的60W光源，對紅紫黃綠吸熱體進行實驗，吸熱速度由大到小排列為綠色-紫色-黃色-紅色，散熱情況也是如此。

通過以上發明實驗裝置多次實驗可知，黑色物體的吸熱速度比任何一種其他顏色的吸熱速度要快，這些常見顏色吸（散）熱能效的強弱排序為：黑色—綠色—紫色—黃色—紅色—白色。驗證了“深顏色物體吸（散）熱能效比淺色物體強”的理論。

在實驗過程中，我也發現了一些問題，有待思考和改進。比如，應該增加數顯器的傳感器，對更多不同顏色的物體進行同時測試比較，這樣可以有效提升實驗的效率。在兩兩對比實驗中發現，黃色物體和白色物體吸散熱的速度最為接近，紫色和白色物體的吸散熱對比實驗比黑白對比更為明顯，當紅色和白色物體進行吸散熱對比實驗時，紅色物體的吸熱功能居然比白色要弱。這都有待于進一步實驗求證。

（指導老師：陳歡慶、吳小美）