炎热的夏日,你是否考虑过穿什么颜色的衣服会让你感到更凉爽?研究发现,衣服的颜色实际上会影响我们对热的感知度。
本文通过DFRobot Gravity: SCI采集模块、光线传感器和温度传感器来研究颜色对光热吸收的影响。通过对比不同颜色衣服在吸收热量方面的差异,使您了解颜色的热量吸收特性,为您在炎热的夏天选择合适的衣服提供科学指导。
DFRobot Gravity: SCI采集模块是一款功能强大且高度集成的数据采集模块,具有屏幕显示、传感器自动识别、传感器校准、数据存储、RTC时钟以及数据转换等多功能,让数据采集变得更加便捷和高效。此外,SCI采集模块支持多种供电方式,可通过I2C接口输出传感器采集的物理量数据,兼容Arduino、micro:bit、掌控板、行空板、树莓派等硬件平台。
【材料】
DFRobot Gravity: SCI采集模块 x 1
DFRobot Gravity: I2C VEML7700 环境光传感器 x 1
DFRobot Gravity: SHT31-F数字温湿度传感器 x 1
4pin连接线 x 2
Type C USB数据线或电池盒
彩色纸(例如,黑色、白色、红色、蓝色、绿色)x 5
光源(例如灯或阳光)
【设置】
1.通过电池或C型端口为SCI模块供电。
2.将光传感器和温湿度传感器分别连接到端口2和端口3。传感器将被自动识别,其数据将显示在屏幕上。
如果您之前已将传感器连接到端口1,断开传感器后数据不会消失。如果要删除数据显示,您需要转到选择"SKU",然后选择"NULL"。
【实验】
在这个实验中,准备五个相同的纸盒,但是每个纸盒要有不同的颜色,然后将温度传感器插入每个盒子中,以测量特定时间段内的温度变化。通过使用光传感器作为控制变量,确保光照条件在整个实验过程中保持不变,进行逐一测量。
1.准备盒子
将彩纸折叠成五个盒子,确保每个盒子的大小大致相同(7 x 5 x 3厘米)。在每个盒子的侧面挖一个小孔以插入温度传感器,并用一条胶带盖住孔以防止空气逸出。将光传感器放在盒子旁边。
2.设置实验
将盒子放在可以接受阳光直射的地方,或者用灯作为备用光源。为了确保盒子均匀地暴露在光线下,并且保证实验是在相同的条件下开始的,需要记录每个盒子的初始温度和光线值,并验证这些值是否大致相同。
SCI模块有一个内置的系统时钟,我们可以将其用作计时器。将数据刷新率设置为1秒,然后查看屏幕右上角的时钟。记下时间并开始记录你的数据。
3.记录数据
开始录制时请按R按钮,进行15分钟的实验,然后再次按R键以暂停录制。转到下一个盒子并重复此过程。继续这样做,直到你记录了所有盒子的数据。
所有数据都将存储在同一个CSV文件中,每次数据记录暂停或开始后都会有一个空行作为标记。
【数据分析】
从实验中收集数据后,可以使用CSV文件创建一个多线图,以显示每种颜色的温度随时间的变化。该图可以帮助回答以下问题:
1.哪种颜色的温度读数最高?
2.哪种颜色的温度读数最低?
3.每种颜色的温度是否以相同的速度升高?
【结论】
通过查看图表,可以很容易地看到整个实验中每种颜色的温度变化。温度读数最高的颜色吸收的热量最多。红色的衣服是最容易吸热的, 黑色的衣服会吸收光热最多,因为黑色能够吸收所有光谱颜色的光线,将其转化为热能。相比之下,白色衣服会反射大部分光线,吸收较少的光热。蓝色、绿色在光谱中的波长较长,能量较低,因此相对较少吸收光热。
这个研究结果同样可以帮助人们设计节能建筑。选择这种特定的颜色作为建筑外墙或屋顶的涂料,可以帮助减少热量的传递。这意味着在夏季,建筑物能够更好地阻挡太阳辐射,减少室内温度的上升,从而降低冷却需求和能源消耗。此外,在寒冷的冬季,这种颜色也可以吸收更多的太阳辐射热量,提供额外的暖气效应,减少取暖能源的使用。
关于该项目的详细的介绍,您可以访问“DF创客社区”—“SCI数据采集模块: 探索颜色、光线和热量间的关系”了解更多。
上海智位机器人
上海智位机器人成立于2010年,是全球领先的从事开源硬件、机器人产品和科创教育的高科技企业,打造了DFRobot、蘑菇云科创教育等品牌,是国内最早的创客理念引入者和倡导者,创客教育的开拓者和引领者。旗下拥有中国最大的线上DF创客社区和创客空间——蘑菇云创客空间,提供丰富的线上和线下学习资源,构建了一个自由、开放和富于创造力的交流空间。其Gravity产品已被全球超过100万开发者选用。合作伙伴包括微软、英特尔、Autodesk、霍尼韦尔、NASA、MIT等知名厂商和机构。