水凝胶晶体可以用作敏感湿度指示器吗?

安全问题

研究者不应摄入晶体或饮用与该活动有关的液体。该项目中使用的水晶在外溢时非常滑。千万不要把这些晶体冲掉或倒进下水道，晶体膨胀可能会堵塞排水管。在活动开始前，监护人应与儿童或儿童讨论警告和安全信息。

材料的可用性

这个项目所需的材料很容易获得，而且价格低廉。

完成项目所需的大概时间

材料准备好后1天内完成。还要在1到2小时之间准备三折板显示。

客观的

水凝胶高吸水性聚合物晶体能够吸收相当于自身重量500倍的水!这个科学展览项目的研究方面是确定这些晶体是否会吸收高大气产生的水蒸气湿度?

这个科学展览项目的重点是一种特殊的聚合物，叫做水凝胶高吸水性晶体，它吸收水分，膨胀到原来的许多倍。这种吸水能力将通过确定这些晶体是否足够敏感来去除空气中的水蒸气并生长来测试。空气中的湿度将根据晶体生长的大小来确定。从观测所得的数据表中生成一个比较晶体生长大小与相对湿度的数据表，并将结果以图表的形式显示出来。

本研究结果可能的实际应用是使用水凝胶晶体复合材料作为传统湿度传感器的经济替代品。

材料和设备/配料

• 水凝胶高吸水性树脂晶体
• 8盎司透明密封塑料袋或带盖子的容器
• 度量尺
• 可选:湿度计或湿度指示器ard

除了水晶，所有其他物品都可以从当地的硬件，房屋建筑或花园用品商店购买。此外，一个三折纸板展示板可以从艺术和工艺用品商店购买。

水凝胶晶体可以从当地的花园用品商店或网上购买。幸运的是，价格一直在下降。袋装科学一包这些水晶要10美元外加免运费。他们也可以从www.teacherssource.com,或Nasco科学．

介绍

相对湿度是一个用来描述存在于空气中的水蒸气量的术语，它取决于空气的温度，因为热空气比冷空气能容纳更多的水分。相对湿度为100%表明空气在给定温度下容纳了它所能容纳的所有水分，任何额外的水分都会导致冷凝。要测定空气中的相对湿度，要使用一种叫做湿度计的装置。

水凝胶晶体(有时称为消失的水晶”、“水结晶”、“高吸水性树脂凝胶(等)是一长链分子结合在一起形成高吸水性聚合物，它不溶解，但在水中形成凝胶，通常用于花园，景观和农业应用，作为保持水分的一种方式。这些晶体不溶解，而是吸收水分，膨胀到原来大小的许多倍。晶体几乎完全是由水构成的。当它们变干时，水慢慢地释放到土壤中。其中一些晶体可以吸收相当于自身重量500倍的水!这种高吸水性使水凝胶晶体成为一种可能的湿度指示器。

正如年轻的研究者将发现的那样，水凝胶晶体在高湿度的日子里可以吸收水蒸气，尽管晶体不会完全变成凝胶，但它们膨胀时尺寸的增加可以很好地指示使用它们当天的相对湿度。

在实验过程中可以拍摄数码照片和/或水凝胶晶体的图像，可以从袋装科学网站为免费且无侵犯版权问题。

以下网站提供可在显示板上使用的可下载图像:

• http://img.alibaba.com/photo/235361811/super_absorbent_polymer.jpg
• http://farm4.static.flickr.com/3024/2551127025_27a33dbfd0_m.jpg
• http://archive.amol.org.au/recollections/img/photos/a1/sm3-1374.jpg

研究问题

• 什么是水凝胶高吸水性聚合物晶体?
• 什么是相对湿度，它与天气有什么关系?
• 水凝胶高吸水性聚合物晶体会吸收空气中的水蒸气吗?
• 为什么水凝胶晶体被保存在密封干燥的塑料容器中作为对照?
• 当水晶凝胶干了会发生什么?水凝胶晶体可重复使用吗?
• 水凝胶晶体与其他湿度测量设备相比如何?

开始背景研究的术语、概念和问题

水凝胶晶体，晶体，聚合物，控制，相对湿度，高吸水性聚合物

实验的程序

• 本实验选在天气预报为高湿的一天进行。
• 测量将在科学展览项目中使用的几个晶体的长度图1，并记录测量结果。如果厨房里有一个小的食物秤，那么除了测量它们的长度外，还可以称几个晶体的重量。

• 将一个或两个水凝胶晶体放入透明、干燥、可密封的塑料袋或有盖的容器中。
• 在房子内外的不同位置放置两颗水晶中的一颗。不要将晶体放在阳光直射下。
• 让晶体静置几个小时，或者直到大小和/或外观出现明显变化。
• 仔细测量尺寸的变化(如果使用厨房秤，则测量质量的变化)。为了更科学准确的调查，整个过程应该重复两次以上。将结果记录在类似于下面所示的表中。
• 如果晶体的大小或质量显著增加，则表明湿度较高，而小的增加或没有可检测到的变化则表明湿度较低或没有湿度。

	晶体的初始尺寸/质量	晶体的最终尺寸/质量	湿度(高、低、无)
控制
试验1
试验2
试验3

• 如果是湿度计或“湿度指示卡”是可用的，研究者可以通过比较晶体的尺寸(或质量)与一天中不同时间空气中的实际湿度来增加这个科学展览项目。可以使用类似于下面所示的表来显示结果。

时间	控制晶的尺寸/质量(s)	湿度	测试晶体尺寸/质量(s)	湿度
0小时
1圣小时
2nd小时
3.理查德·道金斯小时
4th小时

• 使用表中的数据绘制…的线形图或条形图相对湿度百分比沿着y轴与晶体大小或质量的变化沿着x轴。

参考书目

标题:儿童天气预报书，作者:马克·布林和凯瑟琳·弗里斯塔德，出版者:威廉姆森的书国际标准图书编号-13: 9780824968236和国际标准图书编号: 0824968239

标题:现代高吸水性聚合物技术作者:弗雷德里克·布赫兹(编辑)，安德鲁·t·格雷厄姆(编辑)出版者:Wiley-VCH公司,ISBN -[10:47 . 1194115ISBN -13: 978 - 0471194118

这本书是关于高吸水性聚合物，它们是如何制造的，以及为了什么目的，它们被用于生产它们所需的技术发展和技术。特别强调高吸水性聚合物在个人护理用品中的应用。

书中的材料是全面的，成人水平的范围和顺序，然而;年轻的研究者和他或她的父母(老师)可以使用这本书作为一般参考资源。

• 什么是相对湿度?
• 测量相对湿度
• 高吸水性聚合物
• 聚合物晶体是如何工作的，为什么它们会吸收这么多的水?
• 如何使水晶出现和消失?

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