核心概念
物理学
水
物质状态
重力
天气
介绍
你认为你可以在不喝水的情况下生存多久?只有三到四天!你的身体需要水才能正常运作。我们也依靠水进行烹饪、清洁和许多其他活动。如果你生活在一个可以轻松地打开水龙头就能获得水的地区,你可能不会考虑获得足够的水。但是,在那些没有可靠供水的地方呢?在这个活动中,你将了解一种创造性的收集水的方法——从空气中!
背景
世界各地许多人都在为日常必需的淡水而挣扎。正因如此,人们在寻找其他获得所需淡水的方法方面变得富有创造力。例如,住在海岸附近的人有时会通过从雾中收集水来获得水!
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雾是触及地面的低矮云层。我们周围的空气中含有以水蒸气形式存在的水分。通常,当空气温度变得足够冷,空气中的水开始凝结时,就会形成云(或雾),这意味着水蒸气会变成空气中的微小水滴。这些微小水滴的集合使我们能够看到云(或雾)。在雾的情况下,它们甚至会使远处的视野变得模糊。
沿海地区经常出现雾,因为陆地的暖空气与海洋的冷空气相遇——正好在地面附近或略高于地面。当这些空气层碰撞时,水蒸气凝结并产生雾。
但是,你如何从雾中获得水呢?你必须找到一种方法从空气中收集微小的水滴。这可以通过设置垂直于风向的大型网格来实现。当风带着雾穿过这些网格时,水滴会被网格捕获。一旦水滴积聚并变得足够大,重力就会将它们拉下网格,进入设置好的容器中收集水。在这个活动中,你将建造自己的雾收集器,并从空气中收集水——使用模拟的雾。
材料
可以弄湿的工作区域
连裤袜
金属衣架
胶带
透明的饮水杯、杯子或罐子
橡皮泥
可再填充的喷雾瓶
水
纸
笔或铅笔
秤(可选)
第二个杯子、杯子或罐子(可选)
量杯(可选)
加湿器(可选)
各种其他网状材料(可选)
准备
将金属衣架拉伸成菱形。
将连裤袜的一端放在菱形衣架上,并用胶带将其固定在底部。
在你的透明玻璃杯、杯子或罐子的底部放上一大块橡皮泥。
将金属衣架的钩子拉直。
将拉直的钩子插入橡皮泥中,使其直立并稳定。
如果你正在使用秤,你可以称一下雾收集器的重量,并写下重量。
用自来水填充喷雾瓶。
步骤
拿起喷雾瓶,将其指向远离雾收集器的方向。挤压触发器,直到开始喷射。当瓶子开始喷射时,你能看到什么?
现在,将喷雾瓶放在离雾收集器网格大约一英尺远的地方——并与网格垂直。将喷雾瓶对准雾收集器,并按压大约10次。之后检查网格。你看到了什么?
再用喷雾瓶向网格喷水10次。你现在观察到了什么?
重复此步骤约10次。每喷10次后检查雾收集器的网格。你网格的表面每次如何变化?
你在收集容器的底部看到了什么? 如果你使用了秤,你可以再次将整个雾收集器放在秤上,并写下它的质量。设备的质量改变了吗?如果改变了,如何改变?你能解释这种变化吗?
额外尝试:将喷雾器直接喷射到另一个玻璃杯、杯子或罐子中,喷射的次数与你喷射到雾收集器上的次数相同。比较每个容器中的水量,或在量杯中测量它们。你的雾收集器在捕获可用水方面的效率如何?
额外尝试:除了使用喷雾瓶,你还可以将雾收集器放在加湿器附近。这如何改变你的结果?
额外尝试:尝试使用你家中其他网状材料。从空气中捕获水的最佳材料是什么?你可以通过测量喷水前后雾收集器的重量来测量雾的捕获效率。为了比较你的结果,你需要为你测试的每种材料使用相同的水量。
额外尝试:你将喷雾瓶放在雾收集器前面方式重要吗?你将雾喷向网格的距离或角度如何影响雾收集器的效率?
观察和结果
你用连裤袜和衣架制成的装置是一个简单的雾收集器模型,它通常由一个跨越框架的网格和一个位于其下方的收集容器组成。你使用喷雾瓶来模拟雾。喷雾瓶内的喷嘴将水流分解成许多微小的水滴。你可以看到这些水滴从喷雾瓶中喷出。这些水滴模拟了雾,雾也是分散在空气中的微小水滴。
当这些水滴穿过雾收集器时,它们被网格收集。你可能在喷洒10次后没有看到太多,但过了一段时间,你应该看到连裤袜表面积聚了微小的水滴。网格收集的雾越多,积聚的水滴就越多。在某个时刻,它们可能会开始融合,形成更大的水滴,然后由于重力作用顺着表面流入容器。你可能会开始看到水聚集在容器的底部。如果你使用了秤,你可以称量设备在活动开始时和结束时的差异,这反映了你从空气中收集的水量!
如果你尝试了不同的网格,你可能会收集到不同量的水。科学家们仍在努力优化雾收集器的材料和设计,以便它们在收集水方面更有效。在现实生活中,根据网格材料和设计,雾收集器每天可以为每平方米网格收集多达九升的水。
清理
如果连裤袜在活动后仍然完好无损,你可以将其晾干并重复使用。你也可以将金属衣架恢复成衣架形状,并重复使用。
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用于水的雾收集器,来自YouTube上的Mashable
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这项活动灵感来自和平队关于从雾中收集水的课程。
此活动由科学伙伴合作推出
