模拟沙漠取水实验

广东佛山市第一中学（528000）   梁恺骅 区伟璋 刘竞翔 梁家炜

实验由来：

学完高中地理必修二世界气候类型后，我们了解到在热带沙漠气候等沙漠地区降水极少，太阳辐射强烈，蒸发量大得惊人。因此在沙漠地区很少河流，甚至很少有出露地表的水源，生活在沙漠边缘地区的居民或者是到沙漠科考、旅行的人经常会遇到严重缺水的问题。

缺水基本上等同于死亡！对于一些在连绵沙漠中迷失方向又快要断水的人来说，找水是一件最艰难又最急切的事。既然现成的水源奇缺，蒸发量又大得出奇，那我们能不能把大量蒸发的水汽重新收集起来为人所用呢？为此，我们主题活动小组决定在小区附近的公园内进行模拟沙漠取水实验。

实验材料:

塑料桶1个，沙子若干，透明塑料薄膜1块，小石头1块，水杯1个，绳子1条

实验原理: （右图为实验模拟图）

桶装着沙土模拟沙漠地表环境。当太阳辐射透过透明塑料薄膜照射到沙土上，使沙中含的水蒸发后，被塑料薄膜阻隔，水汽逐渐遇冷凝结成大的水滴。薄膜上的石头使薄膜向中间凹聚，水滴往中间聚合，最终滴向水杯，把水收集起来。

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实验价值：

如果实验结果成立，那么这个装置可以应用到实际中。如果某人在沙漠中艰难前进，白天气温高太阳毒，不适合行动，应该找个阴凉的地方休息，同时用此方法收集饮用的水，到黄昏或气温较低的时候再带上水继续前进。

实验步骤:

1.      在塑料桶中装半桶沙，模拟沙漠环境。同时在沙子中放一个水杯，用于收集实验中产生的水。

2.      在塑料桶口覆盖一块透明塑料薄膜，用绳子扎好避免漏气。

3.      在水杯正上方的薄膜处放一块小石头使薄膜稍向下凹陷。

4.      将此装置放在太阳底下暴晒。

5.      将收集到的水用量筒量算。

实验结果:

总结反思:

这次模拟沙漠取水实验进行了一个白天，所收集的水不足两毫升，实验结果不太理想。是什么原因导致此次模拟沙漠取水实验所获取的水量偏少呢？我们推测，这其中必定有一些条件与沙漠地区的现实情况不同。经过分析我们找到了以下原因：

1．太阳辐射强度有差异，蒸发量差异大。我们小组进行实验当天的天气是晴间多云，太阳辐射相对较少，与沙漠地区强烈的太阳辐射有较大差别。实验当天佛山太阳辐射相对较弱，气温比起沙漠白昼的气温也是低得可怜，太阳辐射也不能把水桶里面的沙子加热到较高的温度。可能会使沙子当中的水分蒸发量大大降低，影响实验效果。

2．沙土颗粒不同，保水能力不一致。此次实验所用的材料是公园地面的沙土，与沙漠里的沙粒有所不同。虽然我们所用的沙土含水量较大，但是其保持水分的能力也更强；沙漠中沙粒虽然水分含量较少，但沙漠沙质更为疏松，水分应该更容易蒸发。两者对于蒸发量大小的影响程度如何，限于实验条件，我们没有深入研究。但我们推测沙土不同也是导致实验结果不理想的重要原因。

3．实验材料影响集水效果。实验结束后我们发现，在装沙水桶的桶壁较为湿润。我们分析可能是实验所采用的水桶是塑料产品，水桶自身温度比较低。水汽在桶壁就已经遇冷凝结，影响了水汽的蒸发，阻碍了水的收集。我们推想，如果是在沙漠中，并没有实验中桶壁的干扰（四周都是沙漠），四周温度比较高，对整个收集过程没有影响，反而有帮助，理论上应该会提高水的收集效率。

教师点评：

为加强学生课外探究学习活动，我校地理科组结合课程标准要求，在地理必修部分每章书都设计了一些课后主题探究活动，供学生选择实施（详见《地理教育》2006年第1期李志伟老师论文《高中课改教与学若干问题的探讨》）。

本文是学生在学习完地理必修2《大气运动》、《自然界的水循环》之后所完成的地理主题活动作业。该活动小组能从沙漠缺水的现状出发，从收集被蒸发的水汽入手去尝试解决沙漠水资源短缺的问题，立意鲜明，方法巧妙。经过试验，活动小组收集的水量虽“不足2ml”，但已体现该沙漠取水方案有一定的可操作性。在活动中，学生不仅明确了气候、水循环等知识点，更将其灵活运用到生活中，充分锻炼了学生的动手能力；难能可贵的是该小组在活动结束之后能进一步进行深入探讨，对活动方案进行总结，提出沙漠取水的改进建议，探究精神值得表扬。

指导老师：蔡清辉