制作太阳能净水器

生活中每天都会产生大量污水．而处理污水又会消耗大量能源，奇奇了解了太阳能后，不禁开始思考，有没有办法将太阳能应用到污水处理中呢？

调查污水处理方式

奇奇通过上网查阅资料了解到，城市污一般会在污水处理厂对污水进行三级处理。涉及物理、化学、生物方面的各种处理手段，比较复杂．奇奇又查到，人们在实验室中可以借助图1所示蒸馏装置制取蒸馏水，原理是利用混合液体或液—固体系中各成分的沸点不同，使低沸点成分先汽化再液化，从而实现不同成分的分离，经过对比，奇奇认为蒸馏法对制作简易太阳能净水器有借鉴意义．

制作太阳能净水器

太阳能是唾手可得的清洁能源．可以用来加热污水，让水先汽化再液化，从而实现洁净水与其他杂质分离．类比蒸馏装置，太阳能净水器需要三部分结构：污水容器、洁净水容器、起到密封作用和收集洁净水的外罩．考虑到水蒸气液化后形成的水滴会附着在外罩内侧，为了便于收集，需要让外罩侧壁和顶部具有一定的倾斜程度，如将顶部做成圆锥形．奇奇设计的太阳能净水器如图2所示：第一步，选用尺寸不同的一次性塑料碗当作污水杯和洁净水收集器；第二步，将污水杯放在洁净水收集器的底部：第三步，选用有一定厚度的塑料片，根据设计图剪裁、制作成圆锥形外罩，用透明胶带将其与洁净水收集器进行组装，简易的太阳能净水器就制作完成了．

改进太阳能净水器

奇奇给制作好的太阳能净水器加入污水后，放在阳光下测试净化效果，成功收集到了一定量的洁净水，但同时也发现一个问题：净化速度较慢．怎样改进装置才能提升净化速度呢？奇奇想到影响蒸发快慢的因素有液体的温度、液体的表面积、液面上方空气的流速和湿度等，为了避免汽化形成的水蒸气散失，容器需要密封．无法改变液面上方空气的流速和湿度．可以换用直径更大的污水杯，以增大液体的表面积，再将污水杯外壁涂成黑色，吸收更多的太阳能，以提高液体温度，你认为还有哪些改进方法呢？想一想，再动手试一试吧！

[本文系2022年度河南省基础教育教学研究项目“指向核心素养的初中物理跨学科实践案例开发研究”（项目编号JCJYB2206010032）研究成果]