置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2011年3月30日

[TED]Hans Rosling and the magic washing machine 漢斯.羅斯林與神奇的洗衣機

以下是嘗試著亂翻譯。其實不是真的翻譯啦,所以翻錯請不要怪我。線上已經有簡中版本的翻譯,請大家可以去看。



在我四歲的時候,我看到媽媽這輩子第一次把衣服裝到洗衣機裡。那真是她美妙的一天。我爹娘為了這一天存了好幾年的錢,終於可以買到一台洗衣機了。

這一天,終於要啟用了。那一天甚至連阿嬤都被邀請來看看這台機器。我阿嬤有夠興奮,她一輩子都用柴生火來煮水,然後用手洗她七個小孩的衣服。而那天她將看到電力來擔任這些工作。

我媽媽小心的打開洗衣機的門,然後把要洗的衣物放到洗衣機裡,像這樣...然後當她將門關起來的時候,阿嬤說:「不不不不~讓我~~讓我來按按鈕」,阿嬤按下了按鈕,然後說:「喔~太神奇了,我要來看看,給我椅子,我要看看!」

(這洗衣機裡面其實有鬼,這邊看不清楚)

然後她坐在機器前面,看完了整個洗衣服的過程,她被迷住了。

對我阿嬤來說,洗衣機是個奇蹟。今天,瑞典和其他富裕的國家,大家用許多不同的機器。你看就是這麼一大堆,有些我連名字都叫不出來。這些人,如果要旅行的時候,甚至會用飛行機器帶他們去遙遠的地方。但是這世界上還有許多人還是用柴火在煮開水,用柴火煮食物,甚至根本連食物都不充足。

他們的生活低於貧窮線,這些人大概有二十億人,每天的花費不到兩美元。

最有錢的十億人在這裡,他們生活在高於我所謂的 Air line(就叫做天龍線好了)之上(阿就是天龍人啦)。因為他們每天要花超過80美元。

這邊包含了三十億的人口,所以還有其他四十億人呢?他們生活在貧窮線和天龍線之間。他們有電可以用,但是問題是他們有洗衣機可以用嗎?

我做了徹底的調查發現到在天龍線底下,大約有十億人有洗衣機,天龍線以上的人也會有洗衣機,所以這裡有一條洗衣機線。這些人一天要花費超過40塊錢美金。所以有二十億人有洗衣機。那其他的五十億人,他們怎麼洗衣服?或者講的更精準一點,這世界上大部分的女人是怎麼洗衣服的?因為洗衣服這件事情大部分還是由女性來做的。

他們這樣洗:用手。

這是一件很費時費力的勞動工作,他們每週要花好幾個小時來洗衣服。有時候他們還得要把水從很遠的地方拿過來,或者是把要洗的衣服帶到有水源的地方來洗。

他們想要一台洗衣機!他們不想要花這麼多歲月來做這麼粗重而低產值的工作!這樣的希望和我阿嬤的沒有什麼不同。你看,兩個世代之前的瑞典~到河邊取水,用柴火加熱,然後像這樣洗衣服。他們也一樣的想要一台洗衣機。

但是當我和關心環境問題的學生講這件事情的時候,他們說:「不能每個人都有一台車子和洗衣機吧」

我們怎麼告訴她(想要洗衣機的人):「你不會有一台洗衣機的」

然後我問我的學生,大概兩年前,我問學生:「你們有多少人沒有用車子?」

有些人驕傲的舉手了,說:「我沒有開車」

然後我問了一個真正恐怖的問題:「你們有多少人用手洗你們的牛仔褲和床單?」

沒人舉手,即使是最強硬的環保人士,也用洗衣機!

.....

我得來分析一下,能源使用的情況。請看:

我把人分成天龍人、洗衣機人(洗衣線以上,天龍線未滿)、燈泡人(有電力,在貧窮線以上,洗衣線以下)和生火人(貧窮線以下)

一個能源單位(一個小方塊)就是一份煤炭或者天然氣的使用,也就是現在最常拿來發電的能源。然後全世界用了12單位的能源,其中最有錢的那十億人用了六份。七分之一的人口消耗掉了一半的能源!

洗衣機人(家裡有洗衣機,但是沒有其他lilicoco的機器的人),則是消耗掉了兩份能源。燈泡人有三十億,每十億人消耗一份能源。最後是生火人,二十億人用掉一份能源。所以總共是12份的能源。

那些關心環境問題的學生,主要的問題在於照這個趨勢看來未來會怎麼樣呢?

如果我們照這個趨勢走下去,到2050年的話,有兩件事情會讓我們能源的使用增加:

第一、人口增加。第二、經濟發展。人口增加主要會發生在最貧窮的那些人身上,因為他們的出生率是很高的。每個女人生的小孩很多,所以那邊的人口會多個二十億人。但其實這不會影響太多能源的使用。

但如果經濟發展起來了,洗衣機人賺了夠多的錢,躍升成為天龍人的話,這樣他們會用的跟天龍人一樣多,這樣就多了四份的能源使用。

如果燈泡人想要洗衣機的話,那他們能源使用的情況就是原先的兩倍。

如果我們希望那些貧困的人們有電可以用,那們他們就會變成燈泡人,能源的使用就變成四份。這樣的話,他們就可以只生兩個小孩,停止人口的成長。(關於經濟提昇和人口的成長問題可以看Hans Rosling的另外的演講)

但是整個能源的消耗就變成了22個單位!

而這22單位的能源,仍然是由最有錢的那群人消耗掉了大部分。

所以我們該怎麼辦呢?

由於氣候變遷是很可能發生的,理所當然的天龍人必須要有更好的能源使用效率。他們必須要改變他們使用能源的方式,省點能源。他們也該多多使用綠色能源。但是當他們這樣做之後,他們應該要建議其他的人怎麼做比較好,開始影響其他的人。

如果我們可以讓洗衣機人這邊使用更多的綠色能源,這是可能發生的。這很困難,但是可能會發生。但是我可以很明確的告訴你,這個在Rio的女人,她想要一台洗衣機!

她很高興他們的能源大臣讓大家有電可以用,高興到她投票給她成為巴西總統(Dilma Rousseff)從能源大臣變成總統了。如果你有民主制度的話,人們會投票給洗衣機,她愛它們!

(後面是Rosling耍寶時間)
我媽媽解釋了這台機器的魔力,在很久很久以前的那一天,我們把衣服塞到洗衣機裡,機器會把衣服洗好,然後我們就可以去圖書館看書了,因為這是個魔法!

(....後面不翻了,看Rosling耍寶就好。前面的洗衣機裡有鬼,現在看的很清楚)


後記:翻譯太難了,我完全不擅長。看懂是一件事,翻譯完全是另外一件事!

心得:我想這篇演講,Rosling主要想講的就是,這些有錢的人,消耗這麼多能源,有責任要趕快推動綠色能源,並且推廣給其他人使用啦!

2011年3月29日

酸鹼中和的教學計畫

每年到了這個時候,就特別開心。因為有可以讓學生好好玩的課程了。這個「玩」並不是指什麼花俏絢麗的實驗,而是可以真正測試自已實力的課程。
下學期第二章的酸鹼中和課程,排在「莫耳」「莫耳濃度」「化學計量」這些課程之後。在酸鹼中和之後的課程,進入到氧化還原和反應速率與平衡。所以化學計量相關的課程中,酸鹼中和算是個ending。所以在這裡安排一個綜合性的實作評量應該是很合理的。

課程安排如下:
酸鹼中和的現象:產生鹽類、水和熱。分別用示範實驗證明,說明鹽類的定義與鹽類酸鹼的判斷。學會酸鹼中和的計量計算,並且做一些練習。

學會操作滴定管:知道怎麼控制滴定管的水流,並且要先慢慢滴,如果顏色沒有改變的話,就可以快快滴,直到顏色改變的時間變長,再放慢速度。不過說實在的,我蠻想買個四五支滴定管放在教室的。學校的滴定管堪用的好像不太夠多。

證明指示劑變色的瞬間,可以當做滴定終點:先學會如何計算酸鹼中和的pH值。不用真的算出來,只要會列算式就可以。然後讓學生使用電腦,用excel計算出0.1M鹽酸滴定0.1M, 10ml氫氧化鈉的pH變化曲線。曲線出來之後,就可以說明為何pH就算高達10~11,也可以當做滴定終點。

接著就讓學生先去構思如何進行滴定的實驗。我要配置未知的鹽酸水溶液,濃度大約是0.1M~0.5M然後讓學生自己配置氫氧化鈉水溶液來做滴定。學生必須先設計好實驗流程,然後自己找一個中午的時間來把unknown完成。

unknown作業大概要花一個禮拜完成。

希望同學們加油!

2011年3月17日

JR's TED Prize wish: Use art to turn the world inside out



用藝術改變世界的絕佳例子。

這傢伙居然敢跑到以色列去進行face 2 face的project。他拍了一大堆以色列的人臉和巴勒斯坦的人臉,然後把其中相同職業的人臉擺在一起貼在以色列和巴勒斯坦的建築物上。

以色列人問:你在貼什麼?

JR說,我把以色列的人和巴勒斯坦人的臉貼在一起啊

以色列人說:啥!?!!?

JR問:你分的出來誰是誰嘛?

以色列人:......

好強烈的訴說著一些事情啊!

TED:Wael Ghonim, inside the Egyptian Revolution



三十多年來,埃及沒什麼長進。人民雖然感覺到不快樂,但不敢做任何事情。因為不知道別人怎麼想,不知道會怎麼樣。直到臉書、Twitter、youtube這些平台的出現,人民開始可以在上面交流想法,大家才知道這些渴望自由、渴望民主、對政府的憤怒的心情是大家都一樣的......

2011年3月11日

鹼的反應

課本上寫著:鹼性的水溶液摸起來會有滑膩感。所以我泡了課本上舉例的氫氧化鈉和氫氧化鈣,但其實只有氫氧化鈉水溶液摸起來有滑膩感,氫氧化鈣水溶液摸起來倒是跟水差不多,我想應該是氫氧化鈣的溶解度不高的關係吧。

接著是測試氫氧化鈉吸收水份和二氧化碳這件事情。課本把這件事情寫在氫氧化鈉的條目底下,但其實如果去查維基百科會發現,IA, IIA族的氫氧化物,都有吸收水份和二氧化碳的能力。但是其實必須要在潮溼的情況下才行。也就是其實在潮溼的情況下,二氧化碳溶於水形成碳酸,同時又和氫氧化鈉的鹼性中和,所以二氧化碳就會一直溶進去了。

如果沒有水,其實氫氧化鈉很難吸收二氧化碳的。

這個實驗蠻有趣的,首先用排水集氣法將二氧化碳搜集到寶特瓶裡面。


寄件者 二氧化碳與鹼的反應


蒐集完一罐之後,將一些氫氧化鈉,氫氧化鈣放到罐子裡面,然後密封。


寄件者 二氧化碳與鹼的反應


如果罐子裡面的水不是很多的話,沒有太多反應。罐子可以打開,加一點水進去,就會變成這樣:



氫氧化鈣的實驗結果在此


寄件者 二氧化碳與鹼的反應


不知道為什麼課本要把這個條目寫在氫氧化鈉的底下,明明幾乎所有的鹼包含課本有提到的氫氧化鈣都有類似的情況。這件事情讓我誤會好久,我一直以為只有氫氧化鈉會有這種特性,我問了幾個人,他們的印象也是相同的。

要不是我這次多測試了其他的鹼,還查了資料,還真的不知道這件事情呢。

鹽酸的「特性」

當我在上課的時候,先拿了一些鹽酸和氨水靠近,然後產生大量白煙。我就跟學生講了:你看鹽酸和氨水可以互相檢驗。只要拿氨水靠近產生白煙,就是鹽酸;拿鹽酸靠近產生白煙就是氨水唷。
但是因為知道了對照組的重要,於是在進行鹽酸特性時,就特別的注意到一定不能只用鹽酸去和氨水靠近產生白煙。一定要先做空白測試(實際上濃氨水自己就會有白煙產生了,但是很明顯的用鹽酸靠近後,會跑出來一大堆白煙),另外就是要把手邊有的酸通通拿來測試一下。結果讓我很傻眼--全部的酸靠近氨水都會產生白煙啊。實驗結果看這裡

結果我只好修正前面的說法:氨水碰到各種酸都會產生白煙唷...Orz...

雖然如果仔細觀察白煙還是會發現其中的異同,不過光看「產生白煙」這件事情似乎是不太夠的。

我覺得這個上課經驗再一次強化了我的想法,也就是純「說明」性的實驗,真的是不夠的。如果沒有經過正確的科學探究過程,就會常常犯我這樣的錯誤。

這樣的錯誤,在「鹼」的性質上,又再度出現。


待續!

常見酸的性質-探究與發現 課程設計與簡記1

課本上的這一個章節,基本上是以「介紹」的課程為主。意思就是將這些常見的酸的性質加以介紹。以往我課程的上法是盡量將那些介紹的性質,變成實證式的方式來進行。例如課本上提到酸和碳酸鹽類接觸會產生二氧化碳,和金屬接觸會產生氫氣,就實際做實驗驗證這件事情;硫酸有強烈脫水性,那我就拿硫酸和水、糖接觸就可以看到其脫水性;課本上提到鹽酸和氨水靠近時,會在空氣中接觸產生白色煙霧。(感謝王大胖老師的圖片



今年上課的時候,我就在思考,如果要以研究的精神來進行這個課程的話要怎麼做呢?首先針對酸和碳酸鹽類接觸產生二氧化碳這件事情,我就拿了五種固體和四種金屬,分別是碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化鉀,鋅、鋁、鐵、銅,讓學生分別用稀鹽酸和稀硫酸去測試。並且用點火的方式檢驗氫氣、通入石灰水的方式檢驗二氧化碳。記錄結果之後,再進行歸納。


寄件者 鹽酸的性質


五種固體的部份,學生就可以明顯看到其中三種會有二氧化碳的產生,另外兩中毫無反應。把結果拿來比較一下,就可以歸納出「初步」的結果為-碳酸鹽類遇到這兩種酸會產生二氧化碳,氯化物不會。


寄件者 鹽酸的性質


接下來就問學生:如果今天給你一個碳酸鎂(沒有測試過)和鹽酸接觸,你預測實驗結果會不會產生二氧化碳?或者是反過來,當你碰到一個未知物,用酸去檢測發現會產生二氧化碳,你就會猜測這或許是個碳酸鹽類。


寄件者 鹽酸的性質


這樣的問題就開始展現了科學的power,也就是預測還沒發生的事情。以我們的實驗結果看起來,猜會產生氣體的勝算大的多。接著大家如果驗證了我們的預測是正確的話,我們的推論就會變得更有力。一直重複這樣的事情,如果預測都正確的話,這個說法就漸漸被大家相信是「真」的。如果遇到反證的話,就會削弱立論的可信度。


寄件者 鹽酸的性質


金屬的部份也一樣,不過困難度比較高,因為學生還沒學過金屬活性。所以無法讓學生自己做推論,只好由老師簡單的說明鋅、鋁、鐵的活性較高這樣的說法。但是這裡的實驗碰到另一個問題是氧化鋁實在是硬梆梆,溶不穿。這次特別的難搞。之前大概用酸溶個十來分鐘,溶穿外殼之後,產生氫氣的速度就會加快了,結果這次都溶不穿,以至於那個「氣泡是氫氣」這件事情,又只能由我自己空口說白話了。

這邊的實驗還有一個插曲,就是有學生在用點火槍點火時,發現有藍色火焰向下緩慢延燒的事情產生。我本來以為那是少量氫氣燃燒的結果,後來拿了一支空試管一點火,發現也會有藍色火焰向下延燒的情況產生。於是前面的推論就整個被推翻。

這是我犯的錯,我一心覺得試管裡面有氫氣,所以有火焰燒起來一定是氫氣造成的。卻沒想到一個空白的對照組一做,立刻就推翻了前面的說法。剛好我也趁這個機會告訴學生對照組真的是一個超重要的觀念啊!

(藍色火焰應該是點火槍的瓦斯因為按壓點火槍時先灌到試管裡了,點火燒起來的是瓦斯)

待續...

2011年3月8日

我參與了科學小電影的協作平台

沒錯!就是小電影!
這個是阿簡發起的活動,召集一堆有熱誠的老師把搜集到的影片放到同一個平台上。並且加以分類,是個很棒的資源!

網址在這裡,有興趣的老師可以找阿簡報名唷。
https://sites.google.com/site/scienceshortfilm/