制作太陽能凈水器

生活中每天都會產生大量污水．而處理污水又會消耗大量能源，奇奇了解了太陽能后，不禁開始思考，有沒有辦法將太陽能應用到污水處理中呢？

調查污水處理方式

奇奇通過上網查閱資料了解到，城市污一般會在污水處理廠對污水進行三級處理。涉及物理、化學、生物方面的各種處理手段，比較復雜．奇奇又查到，人們在實驗室中可以借助圖1所示蒸餾裝置制取蒸餾水，原理是利用混合液體或液—固體系中各成分的沸點不同，使低沸點成分先汽化再液化，從而實現不同成分的分離，經過對比，奇奇認為蒸餾法對制作簡易太陽能凈水器有借鑒意義．

制作太陽能凈水器

太陽能是唾手可得的清潔能源．可以用來加熱污水，讓水先汽化再液化，從而實現潔凈水與其他雜質分離．類比蒸餾裝置，太陽能凈水器需要三部分結構：污水容器、潔凈水容器、起到密封作用和收集潔凈水的外罩．考慮到水蒸氣液化后形成的水滴會附著在外罩內側，為了便于收集，需要讓外罩側壁和頂部具有一定的傾斜程度，如將頂部做成圓錐形．奇奇設計的太陽能凈水器如圖2所示：第一步，選用尺寸不同的一次性塑料碗當作污水杯和潔凈水收集器；第二步，將污水杯放在潔凈水收集器的底部：第三步，選用有一定厚度的塑料片，根據設計圖剪裁、制作成圓錐形外罩，用透明膠帶將其與潔凈水收集器進行組裝，簡易的太陽能凈水器就制作完成了．

改進太陽能凈水器

奇奇給制作好的太陽能凈水器加入污水后，放在陽光下測試凈化效果，成功收集到了一定量的潔凈水，但同時也發現一個問題：凈化速度較慢．怎樣改進裝置才能提升凈化速度呢？奇奇想到影響蒸發快慢的因素有液體的溫度、液體的表面積、液面上方空氣的流速和濕度等，為了避免汽化形成的水蒸氣散失，容器需要密封．無法改變液面上方空氣的流速和濕度．可以換用直徑更大的污水杯，以增大液體的表面積，再將污水杯外壁涂成黑色，吸收更多的太陽能，以提高液體溫度，你認為還有哪些改進方法呢？想一想，再動手試一試吧！

[本文系2022年度河南省基礎教育教學研究項目“指向核心素養的初中物理跨學科實踐案例開發研究”（項目編號JCJYB2206010032）研究成果]