水壓觀測器DIY

這個水壓觀測器效果很好，可以看看小P老師的臉書文章，文中有介紹好的教具商，大家也可以多支持。

but，人生就怕這個but(嚴八的聲音應該在你腦中出現了)，小法老師突然問我有沒有辦法修理膜，或是替代品，似乎小白有提供售後維護，真是佛心到不行。但是寄送總是麻煩，就動手試試DIY了。

水壓觀測器難的點分別是膜的材質、膜的固定2項，去逛逛五金賣場，本想買氣球，但是突然想到另一個東西，就買來試試，就是這個

這是乳膠材質的H054型-三花衛生手套(68支)，我直接買大的，68個180元。

回家試做時，突然看到茶凍的蓋子，就想說那可否直接用茶凍盒固定，結果可以，但是扣得不夠緊，水壓大一些膜就會滑掉。於是乎想到另一個東西來扣住膜，就出門去附近的食品材料行買了100mL的PP醬料盒，50個85元。

最後是排氣管，可以要藥局買蝴蝶針或點滴調整管，我是買了點滴調整管(1組20)然後取他的館子

開始動工了，步驟如下
1.將杯底開孔：孔的大小配合管子，直徑約4mm，要慢慢鑽輕輕鑽，PP盒很容易破。圖中可以看到下面的盒子中間被我弄破了。覺得差不多了就試試管子能否穿過去，不行就再鑽

先在紅色圈圈那兩處選一個由外向內鑽孔，完成後再在藍色那邊，將蓋子由內向外鑽出去然後把孔挖大些，這個孔可以是直徑1~2公分都行，也不用完美，隨便開，反正只是讓水流通，黃色箭頭處也要開孔，一樣隨便由內向外開，能進水就行，開孔怎麼開，就隨個人教學設計去變化，但請保留部分上蓋。

2.固定管子：管子要買越軟越細的越好，水族用4mm矽膠軟管很不錯，不過我是直接藥局買了點滴管來用，就比較貴，我最屬意的是蝴蝶針的軟管(網拍找1mm pvc透明毛細管，1米約10元)。建議要用熱融膠固定排氣管，就算挖洞時醬料盒稍微破掉，也可以用熱融膠封

3.膜的加工：

手套一個

像這樣剪，留意保留的部分一定要大於醬料杯口，然後再剪開攤開如上圖

將單層的手套掌心或手背側平鋪於蓋子上，儘量攤平

蓋子蓋上，好好確認是否有都蓋好

大致剪去多餘薄膜

再細修一次，儘量不要留太多額外薄膜

4.膜跟蓋子的劃線標示：

有這個蓋子，有一個超棒的功用，就是可以做凹陷程度對照，不過我手邊奇異筆沾到水，對蓋子目前畫不上去。

操作的話，就像一般操作方式即可，如下

進階版：連接兩個，這時通氣孔要開在側邊下面

最後，成本分析：

醬料盒2元/個、手套3元/支、管子10元/半條、熱融膠條抓個5元，大概1個20元，製作時間大概10~20分鐘一個

硫代硫酸鈉加鹽酸與碘鐘反應模擬實驗

硫代硫酸鈉加鹽酸與碘鐘反應模擬實驗(點擊另開網頁)

作為實驗解說與預測的輔助
這邊HCl的濃度影響還蠻複雜，參見
林宣安老師~反應速率的測定

Claude整理相關資訊如下

文獻查閱結果：HCl 的速率級數

文獻顯示這個反應的速率級數本身就有爭議，沒有單一確定答案：

1. H⁺ 零級

這個反應在文獻中被引述 h（對 H⁺ 的級數）可能從 0 到 1，取決於硫代硫酸根與酸的相對濃度。 Doc Brown

從機制上解釋：速率決定步驟是 S₂O₃²⁻ 的分解（S₂O₃²⁻ → SO₃²⁻ + S），此步驟不涉及 HCl，因此只要 HCl 濃度足夠高，使 H⁺ 不是限速因素，對 HCl 就呈現零級。 The Student Room

在高濃度 HCl（0.7M、0.9M、1.1M、1.3M）的實驗中，反應確實對 HCl 呈零級。在此區間，速率取決於 H⁺ 與 Na₂S₂O₃ 反應的快慢，而非 H⁺ 的可得性。但當濃度降到 0.5M 以下時，速率急劇下降，開始呈現一級行為。 The Student Room

2. 程式使用的 HCl 預設值（2.0M）恰好落在零級成立的區間

Flinn Scientific 的教學文件也指出：在較低的硫代硫酸鈉濃度下，反應級數並不像實驗預期的那麼簡單，會趨近於對硫代硫酸鈉 3/2 級、對鹽酸 1/2 級。 Flinn Scientific

3. 1958 年的研究論文

Robert Earl Davis（1958, JACS）發現速率表達式為 rate = k[S₂O₃²⁻]^(3/2) [H⁺]^(1/2)，均為分數級數，並以一系列在硫原子上的親核取代反應來解釋機制——這是目前最嚴謹的文獻之一。

程式碼的判斷是這樣的：

設定	評估
kineticRate: k * r1（HCl 零級）	✅ 在 HCl 大量過剩（≥0.7M）的典型實驗條件下，符合文獻
HCl 預設值 2.0M	✅ 遠高於零級成立的臨界濃度
對 Na₂S₂O₃ 一級	✅ 多數實驗吻合

實際上此反應機制非常複雜，Doc Brown 明確指出這個實驗不特別適合進階化學學生用來精確測定級數，因為要得到準確結果相當困難。 Doc Brown

唯一可以補充的細節

若想更嚴謹地呈現，可以考慮在 UI 的說明文字中加一句注釋，說明「本模擬在 HCl 大量過剩條件下採用對 HCl 零級近似（pseudo-zero order），符合典型高中實驗條件」，讓使用者理解這個簡化的物理背景。但程式邏輯本身不需要修改。

根據文獻，最合理的做法是實作一個濃度比例依存的連續級數函數：

• 當 [H⁺] 遠大於 [S₂O₃²⁻] → h 趨近 0（零級）
• 當 [H⁺] 接近或小於 [S₂O₃²⁻] → h 趨近 0.5（Davis 1958 的分數級數）
• 同時把 Na₂S₂O₃ 的級數也從純 1 調整為可趨近 1.5（低濃度時）

用 log(ρ) 空間做 sigmoid，原理是「濃度感知本來就是對數尺度」，HCl 在足夠過剩時（ρ > 1.5）h 已趨近 0，與實驗文獻吻合；只有在 HCl 真的很稀時才顯著變慢。

中和熱的示範實驗

這是一個蠻劇烈的反應，如果想示範，準備藥品器材如下

(1) 鹽酸12M 1ml 

(2)飽和氫氧化鈉1ml：濃度約50%，建議用冰塊去調，幾克氫氧化鈉就放幾克冰塊，然後玻棒攪拌，這樣調出來的大概是常溫，比較安全，熱鹼相當危險，絕對避免。

(3)長試管：約2.2*18cm為佳，不要太短

(4)短試管：約8cm左右即可，用來裝滴管

(5)滴管：玻璃塑膠皆可，塑膠的比較方便看吸取量

(6)試管架

(7)手套、護目鏡


步驟：

1、先將12M鹽酸1ml裝在長試管(2.2*18)，飽和氫氧化鈉0.8到1ml吸入滴管中，放入約8公分短試管，放到試管架上。

2、試管架需放在離自己30cm~45cm左右距離

3、氫氧化鈉不要擠出來，整個拿出來後，然後滴管斜放，滴管口要放在大試管口中央，但是手不會在試管口上方，緩慢一滴滴滴下去，滴太快會有危險

一滴一滴慢慢滴，不要滴到試管壁上，會殘留很多，每一滴滴下的反應都值得好好觀察，溫度上升跟鹽類沉澱會很明顯

一定要用氫氧化鈉去滴鹽酸，反過來的話，因為液體密度的關係，會導致只有上層反應後分層，下方液體反應不到，然後一晃動就劇烈反應，這樣會很危險

1、發器材前，先發下手套，一組至少2個，我是給一人一個，戴慣用手

2、說明強酸強鹼都有腐蝕性，碰到立即沖水跟報告老師

3、交待試管架拿回去以後，需放在靠桌子中央一些

4、交待氫氧化鈉不要擠出來，然後滴管口要放在大試管口中央，緩慢一滴滴滴下去，滴太快會有危險

5、領器材，交待他們先摸摸試管底部

6、慢慢滴加，紀錄過程

配合簡單的實驗步驟跟紀錄單，加上說明這是中和熱的實驗，算是驗證中和熱，但是無法驗證食鹽跟水的生成，鹼有過量，有兩個作用

(1)同離子效應把鹽逼出沉澱

(2)後面的一兩滴，沒有反應，這是個提問的好點

酸鹼滴定模擬

 酸鹼滴定互動模擬(點左方文字開啟連結)

可調整酸、鹼、指示劑類型
可調整模擬滴加速度
滴加量會影響曲線平滑度
開始滴定前，可先收合實驗設定

交流概念同步馬達模擬

做了一個交流同步概念的交流馬達，可以說明為何需要半圓形集電環，可能也能說明交流馬達的轉速跟交流電頻率有關的事

右手開掌定則互動互動模擬

 右手開掌定則互動互動模擬 請點左側連結開啟新視窗

一、基本操作

1.旋轉視角：滑鼠左鍵或手指壓著畫面空白處拖曳

2.縮放：滑鼠滾輪或兩指觸碰螢幕後捏放調整

3.畫面平移：右鍵壓住拖曳或兩指觸碰螢幕後拖曳

二、起始畫面：載入時，畫面左上方是場景切換，可切換【磁鐵+載流導線】跟【雙載流導線】兩種實驗場景

1.可以直接拖曳載流導線移動位置

2.可以按自動歸位

3.拖曳、翻轉、移除模式都要再按一下才解除

(1)拖曳模式：點選拖曳，然後點選想拖曳的磁鐵，然後會出現3個軸跟三個面，按住就能拖曳其中一個就能沿著這個按住的軸或面拖曳磁鐵。記得拖曳完成後要再按一次拖曳按鈕退出拖曳模式。

(2)旋轉模式：點選旋轉，然後點選想旋轉的磁鐵，然後會出現3個軸的調整圓圈，按住任一個圈就能進行沿X軸、Y軸或Z軸(紅色的也是Z軸)的旋轉。記得旋轉完成後要再按一次旋轉按鈕退出旋轉模式。

(3)移除模式：點選移除，然後點選想移除的磁鐵即可。記得完成移除後要再按一次移除鈕退出移除模式。

4.新增磁鐵：點選想增加的磁鐵類型，有兩種。連續新增，磁鐵會疊在原位置，需要手動移動。

5.場景2：兩載流導線的交互作用。用來模擬兩個載流導線的交互作用，下圖是我拉著上面的導線往右邊跑。

反應速率與動態平衡互動模擬V2

反應速率與動態平衡互動模擬
 Gemini所撰寫，連結在上面，包含下面七個動態平衡模擬

1. 水的相態平衡 (物理變化)

2. 汽水與二氧化碳 (氣液異相)

3. 固體糖溶解結晶 (固液異相)

4. 鉻酸根酸鹼變色 (液態均相)：請用10mol作為加入量

5. 碳酸鈣加酸反應 (固液氣三相)

6. 二氧化氮聚合 (氣相變色)

7. 哈伯法製氨 (氣相合成)

基本操作介紹如下：

1.起始畫面：載入後預設值會將下方控制面板收合，點選下方藍色區域就會打開，不用點右邊展開字樣。切換模擬的選單在右上角。

2.可以先暫停，下方調整好變因，包含是否密閉、溫度、水體積、上方空間、想增加或移除的物質與量，然後收合面板後再開始模擬，當然也可不暫停直接調整

氣體的容納體積可以直接拖拉活塞。

升、降溫，可以直接點容器上方升溫或降溫按鈕，點一下啟用，再點一下停止，

溫度跟體積都會跟下方控制列連動

3.模擬時，會出現各物質量、正逆反應速率、壓力變化曲線圖

4.按下暫停，會出現圖表控制項：

   (1)點選圖表空白處，可左右拖拉圖表

   (2)點選線條任意處，可以左右拉動圖表

   (3)點選播放，可自動往左或右捲動圖表，可以從頭到尾再看一次速率與量變化，不過要記得自己的腳本會比較方便解說，例如平衡後再加溫，或是平衡後改變體積或加入或移除了什麼

   (4)點選上方圖表回溯與分析，圖表會移到加入變因的時間點

   (5)點選鎖定圖表，圖表就不能被左右拖動，此時隨著游標，三個圖會顯示同一時間點的曲線資訊

   (6)鎖定圖表狀態下，可以縮放Y軸刻度

玩玩看吧！

讓Gemini先寫出大多數的程式碼，最後再讓Claude再分析遇到的問題，鉻酸根與鹽酸的反應是4級，建議一開始就用10mol，不然反應會很慢，也不容易看到二鉻酸根，目前改到第12版