有什么方法来测量冰箱的容积呢?

时间:2023-11-23 11:49:04

如何测量冰箱的容积?

引子:

有一个很老的笑话:把一头大象关进冰箱需要几步?

答:三步,打开冰箱门,把大象放进去,关上冰箱门。

这个答案其实一点都不好笑,如果冰箱容积够大,这样真的可以把大象关进去。

可是到底需要多大的冰箱呢?

hbchendl发现家里两个冰箱,新的冰箱是容积206升,旧冰箱是181升。两个冰箱并排一放,嘿,粗细一样,旧冰箱反而高出一头来。为嘛容积小的冰箱反而个头大一些呢?

论坛上很快就有答案了:“保温材料比以前好了,不用那么厚了,所以内部容积就大了。”

问:有什么方法来测量冰箱的容积呢?

有什么方法来测量冰箱的容积呢?

一、“敬重洗衣盆”的热闹答案

个人认为比较好的方法是利用计算机技术来帮助我们测量冰箱体积。十分幸运,华人科学家艾瑞克.陈(EricChen)发明了QuickTimeVR,即虚拟现实环境技术。简单来说,就是拍一套360度的照片,然后用软件把这组相片“粘贴”起来。我们就能够在由此生成的虚拟环境中“遨游”了。该技术已经非常成熟,虚拟博物馆和虚拟旅游使用的就是这项技术。

虚拟现实环境技术完全可以胜任测量冰箱体积工作。我们不妨实践一下,但是准备工作是相当繁琐的,我们绕开它吧。不如花点笔墨用来说点重要的。

1.利用PanoViewer软件,也可以选用QuickTimeVR软件(这两款软件都很优秀)导入冰箱内部空间的360度相片。

2.通过软件从相片中抽样出离散图像,组成基础数据,这样便完成了全景图的构造。这样一来,我们就可以利用其中数据,例如长、宽、高来进行体积计算了。

点评:利用照片虚拟重构,在“虚拟现实”里面测量体积。没有细节,具体的可行性不好判断,方法的误差不好衡量。相片组合之后的“虚拟现实”可能存在较多误差。

二、“xiaochen172”的热闹答案(一)

1.实验原理

冰箱内部是典型的恒温密闭容器(不恒温也没关系,以下实验也能进行)。首先,设冰箱体积为V,其中充满标准大气压下的空气,空气不流动,处于稳定状态。设该空气的干球温度为T1,含湿量为d1。在该密闭空间内放入某种吸湿剂,该吸湿剂不能和其他空气成分反应,吸湿后也不能产生其他化学反应(比如用五氧化二磷颗粒,不能用氢氧化钠之类的东西)。设吸湿过程充分完成(就是说吸收完全,吸湿剂全部用完),此时含湿量为d2。含湿量的变化为Δd=d1-d2(Δd的单位应先换算为毫克/升)。干燥剂吸收水重量为m,单位为毫克。则冰箱容积为 m×Δd,单位为升。

2.实验应测参数

(1)实验开始前应测量冰箱内的干湿球温度,实验结束时测量该状态下的干湿球温度。

(2)干湿球温度得到后,可以通过查表得到含湿量(没有确切公式,只能查表)。

(3)干燥剂在实验开始前称重,结束后称重。

3.仪器设备

(1)干湿球温度计各一;

(2)分析天平一;

(3)干燥剂若干克。

4.实验过程

将干湿球温度计放入冰箱,稳定后记录读数;干燥剂应用盖子密封称重,记录读数。将干燥剂迅速放入冰箱,去掉盖子,关好门。一天后,打开冰箱门,迅速将盖子旋回干燥剂瓶,称重。

同时记录干湿球温度,特别是湿球温度,记录应迅速准确。然后按实验原理进行计算,得出数据。

5.减小实验误差的方法

(1)可以在冰箱内放置摄像头,避免开关冰箱门带来的误差。通过摄像头记录读数。

(2)开关干燥剂瓶应在冰箱内完成,可设计遥控开瓶器。

(3)实验过程中一直让冰箱断电,稳定的又比较高的干球温度有助于提高实验精度。

(4)记得算上实验装置的体积。

点评:利用吸收空气里面的湿度来测量体积,想法不错。

可能存在的问题:冰箱密封性不一定好,干燥剂不一定能全部吸收水分,湿度计的测量不一定准确。关于湿度到底是按天气预报还是按测量有点纠结。

三、“xiaochen172”的热闹答案(二)

我承认间接测量的方法太过复杂,而且变量多。那么,再提一个直接测量的方法。

首先介绍一下聚氨酯发泡剂:这是一种用于填充、密封的泡沫状发泡剂。从罐子中喷出时,它是半流动状态,可以黏附,充满任何形状的空间。然后,一段时间后,它会固化,成为有一定体积形状的塑料泡沫。

实验前,应当用保鲜膜将冰箱内表面铺满。然后,使劲喷发泡剂(特别要注意半流动状态的发泡剂在高处可能往下流动,造成高处有空隙,所以应当多次喷注),直到发泡剂完全充满冰箱内部空间。最后门胆上的空隙可能较难填充,可以在罐子上接导管之类的细管填充。完全填充后,稍等几个小时,确认泡沫已经固化。打开门,不管用什么方法,抠、挖、抓、咬,把泡沫弄出来。因为我们只关心泡沫的体积,所以哪怕你得到的是一堆泡沫碎屑,也可以。但是泡沫在一定范围内有弹性,超过范围就会被压缩,影响精度,所以还是尽量取得整块泡沫为好。铺保鲜膜是为了防止泡沫粘在内壁上造成误差。忽略保鲜膜体积(硬要测量也可以),用排水法或者排任何液体法测出泡沫体积,就能得到冰箱的容积。

实验的难点是:第一,保证发泡剂完全填充;第二,保证取出泡沫的时候不过度挤压泡沫,可能用刀小心切块后取出,比较能保证精度。

其实,冰箱后面的隔热层里全是发泡剂。厂家造冰箱时就是预留小孔,然后往里面打发泡剂,让发泡剂充满整个预设的隔热区。

点评:利用发泡剂来制取冰箱内部体积的模型,再测量体积。这是一种比较可行的方法,相当于得到冰箱内部的实体模型,然后可以通过直接测量体积,也可以先测质量和密度再B 得到体积。只不过,这种“聚氨酯发泡剂”需要水分才能够固化,一般用作黏合剂,可能得到泡沫的过程不能像描述得那么容易。

四、“环保”的热闹答案

把一种细长的蜡烛(比如生日蛋糕上的)放到密封的冰箱里燃烧,测量燃烧后的残余长度(一根不够可以多加几根)。并把其和一个已知体积的比如用保鲜膜(或烧烤用的铝膜)封好的水桶里燃烧所耗的蜡烛长度作比较,就可以得到冰箱的内体积(容量)了。(对于风冷的冰箱可以把进出风口用不干胶封好再测量,这样就可以减少那部分的误差)。

水桶的体积可以用称重法来确定(水在标准状态下1千克为1升)。

这个方法的理论基础是,密闭环境里同一种蜡烛燃烧到自然熄灭所耗的量(可以用长度来量度——假定它是均匀的)与它所处的环境的空气体积成正比。

较细的蜡烛可以有比较高的长度测量精度(用比较精度高的重量计也可以),同时它较慢的燃烧速度能比较均匀地耗去冰箱里的氧气,从而降低误差。

点评:蜡烛燃烧时火苗上方最好用一层金属的东西相隔,避免局部过热损坏冰箱。

五、网友“d4rkblue”的热闹答案

要测量冰箱容积,首先应该是在不损坏冰箱的情况下(测完我家的冰箱我还要用呢),其次是要易操作和低碳环保。下面是我的答案及步骤:

1.准备一个大号的气球,吹起来直径超过1米的那种,甚至可以是气象局用的那种气象气球。实在没有的,薄一些的密封口袋也可以,但是一定得能填充满冰箱内部的空间。

2.把冰箱里的隔板架子等多余的部件全部拆下来,然后把气球放进冰箱,关上门再给气球充气。(别问我密封的冰箱怎么往里面的气球充气,找一根输液用的管子插进去,从冰箱里的排水口串进去都是可以的。这是个小问题,总会有办法的。)

关于为什么我选择充气来测冰箱容积,因为如果用水的话估计冰箱也差不多可以报销了,而且我想不出来用水的话如何保证冰箱的内部全部被水填充满。气体可以完全扩充到冰箱内部的空间,这个也是为什么选择气球和塑料袋需要薄一些的原因。

3.当不能再充时(把握充气尺度,别把气球给搞破了),密封好气球,测量里面气体的容积既可。气体体积测量方法不再阐述,气体状态方程就可以很好地解决问题。

这个方法应该可以比较精确地测出冰箱容积,比起装水的方法可行性会高一些,而且不会损坏冰箱。

点评:用气球的话,冰箱的边角的地方不能保证完全密合,而且,这要求冰箱四面透风才行,建议在冰箱的多个面上钻上小孔。当然,这样还是损坏冰箱了。

六、网友“ljljdbd”的热闹答案 (此篇得到了fujia的推荐)

想要知道冰箱有多大?最简单的方法就是阅读冰箱的说明书,工厂的测试条件要比你家里好上无数倍。假如你无法相信你的供货商,那么你也可以自己来动手测量一下:

方法一:假设冰箱内部为长方体,用尺子量出冰箱内壁的长、宽和深,三个数据相乘。

方法二:把冰箱放倒,密封边缘,用各种流体(水、油、沙子等)灌满冰箱,然后倒出测量装载量。

这样你就可以得到一个数值,看起来和厂家给你的也相差不到哪里去,但是你想过没有,这就是你想要的吗?至少对于我来说——不是!

和买房子一样,买冰箱不但要考虑“建筑容积”,更要考虑“使用容积”,冰箱里有一些容积是不可以使用的:冰箱隔板、抽拉盒、鸡蛋托盘、温控、除臭装置,除了这些,在放置东西的时候,不可避免的,食物、饮料之间会有无法利用的空隙,这都是“非使用容积”。

去掉这些地方,你的冰箱还有多大呢?有时候你可能会遇到这样的问题,你冰箱里有个空间能放得下一层罐装啤酒,还有不少的空隙,可就是再也不能多放下一罐了,这时候,那些空隙就是“无用的空间”。所以,合理科学的冰箱容积描述绝不能简单地用“升”来描述,而应该有一整套科学的系统。

我们可以构建如下一个系统来科学描述冰箱的装载能力:

1.规则长方体容纳力,比如以盒装果汁为单位,该数据接近容积极限值。

2.规则柱状物容纳力,比如以罐装啤酒为单位。

3.单个不规则物体容纳力,比如能放得下的最大西瓜的重量。

4.综合容纳力,选择多种物品,组合容纳,设定计算系数。

由此,我们可以建议冰箱厂家以后再生产冰箱,给消费者提供绝对容积以外,还应该提供一个容纳系数,以体现冰箱设计的合理度,或者开发一些有容纳偏好的冰箱,以供不同需求的消费者选购。

点评:有点文不对题的感觉。要求测量冰箱的实际容积,而不是设立一个新的衡量装载能力的标准。但是,创意不错!

有什么方法来测量冰箱的容积呢?

七、网友“chenyu”的热闹答案

其实我觉得一次性测量免不了会很麻烦(比如填乒乓球、烧蜡烛……)。

为什么不考虑测很多次呢?这里我们使用的算是统计学的方法:

方案:

1.先把冰箱关上一段时间,保证冰箱内空气温度与室温一致(这里假设室温不变,也可以找室温相同的时候)。把冰箱制冷到一定等级(冰箱上都可以调设)等到冰箱待机(冰箱也是像空调一样间歇制冷的)就可以了,我们设用电量为P0和温度为T,至于用电量与容积关系什么的不用管。

2.关上冰箱等冰箱温度回到室温,在冰箱里加入200mL的室温的水(其实任意量都可以,方便加就是了),其实加一定体积的金属也可以(有的话),把冰箱制冷到一定等级,测用电量P1。

3.关上冰箱等冰箱温度回到室温,在冰箱里加入300mL的室温的水,把冰箱制冷到一定等级,测用电量P2;

4.关上冰箱等冰箱温度回到室温,在冰箱里加入400mL的室温的水,把冰箱制冷到一定等级,测用电量P3;

5.关上冰箱等冰箱温度回到室温,在冰箱里加入500mL的室温的水,把冰箱制冷到一定等级,测用电量P4……

其实越多次越好,但基本上四五次是要有的。

于是我们得到两组数据,一组是用电量P0、P1、P2、P3……

一组是水的体积;我们把P1-P0、P2-P0、P3-P0……等看成一组(排除冰箱的其他耗电),水的体积为另外一组。

由于Q=mC(T2-T1)(Q指消耗能,m指质量,C指比热容)所以耗能和温度变化是呈线形的,由于温度变化不好控制,这里通过加水来控制比热容的变化,但仍然呈线性关系。因为现在温度恒定了,变化的只有水和空气的平均比热容,即 Q=(mC)*T;m C=m1C1+m2C2。其中 m1、m2是空气和水的质量, C1、 C2是它们的比热容。

至于电冰箱耗电量差(P1-P0)与Q的关系,基本上是线性的,因为冰箱靠的是氟利昂的气化与液化,而氟利昂的体积是相同的,故向外释放的能量和向里是正比关系的(一般情况下是相等的,这里只要两边是正比就可以了)。而我们考虑的耗电量差,基本上已近抵消掉了多余的耗电。这里假设比例为K,即 P-P0 =KQ-kQ0 =Km2C2T+Km1C1T。

这里可以用线性回归(只要有两组数据就可以很容易的回归)。可以用线性回归的公式,也可以直接用Excel输入两组数据画图然后点情节趋势线(PlotTrendline)。

然后我们得出来趋势线的方程,P-P0 =Km1C1T+KTC2m2,其中P和m2是变量。

而通过方程画出来线以后,我们得出的了常数项m1C1T和截距C2T,因为比热容都已知,所以冰箱中空气质量m1就出来啦。知道冰箱内空气的质量,则其体积自然就出来了。(因为冰箱里一开始就是常温下的空气,冰箱密封性也不错)

不足:冰箱的泄漏问题,其实前面很多方案和我一样,应该都有遇到这样的问题。

点评:基本的想法,在于从室温开始降温,冰箱和冰箱里面的一定体积的水到某一个低温,然后看耗电量和体积的关系来推断冰箱里面空气的体积。但是实际上,这种做法的误差可能非常大。即使考虑耗电量的差值,冰箱总是有一个效率的问题,这个制冷效率也还要看过程中的降温速度如何等。在实际操作中,这个因素可能难以扣除。

八、网友“yinjh”的热闹答案

在冰箱中放一定体积(V0)的水,结冰后,水的体积会增加,冰箱中气体的体积就会减小。根据这个原理设计如下实验:

假设冰箱密封,设水结冰前后,冰箱内气体体积分别为 V1、V2,气体压强分别为p1、p2,冰箱内温度分别为T1、T2。利用理想气体公式:pV=nRT(p为气体压强;V为气体体积;n为气体的物质的量;T为体系温度;R为比例系数,在任意理想气体而言,R是一定的)

整理后得到:pV/T=nR

其中,气体的物质的量n没有变化,R为常数,所以得到: p1*V1/t1 =p2*V2/t2

p1、p2、T1、T2可以用气压计和温度计测量得到。又因为水结冰增加的体积(V3),等于V1减去V2,即V2 =V1-V3。V3的测量比较简单,不加赘述。

接下来,我们代入测出的数值解方程组就可以了。

点评:利用水结冰的体积变化来使得冰箱内部的气体体积和压强发生变化。但是,这个变化量很小,需要非常精密的测量才行。这个方法要求冰箱绝对密封,然后也没有讲如何去测量的问题。

九、网友“artbluebell”的热闹答案

冰箱,有抽屉的,有推拉门的。

首先称量下冰箱的重量m1,把冰箱的散热孔给封住。再把冰箱搬到沙漠中(当然我们得保证这边沙漠已经经过检查,沙粒很均匀,而且很干燥),然后把冰箱的门卸下来,把冰箱埋在沙堆里,连冰箱门里也都灌装上沙粒,再把冰箱门给装上,称出承重下装满沙粒的冰箱的重量为m2。

那么冰箱容积等于(m2-m1)÷(1cm3的沙粒的重量)。

最后把冰箱运到一个干净地方,把门打开,把沙粒倒出来。

点评:往冰箱里面灌沙子的方法,和往冰箱里面灌水、充泡沫的方法可以一起考虑。把冰箱搬到沙漠去做实验倒是没有必要,买豆子或者细沙回来就可以了。

十、“冰冻过的鱼实”的热闹答案

首先认为这个问题本身的意义不是很大,冰箱里有很多空间可以算作无效容积。因为你根本就不可能用到它们,还有些地方是不允许放东西的,所以说,单纯的计算容积意义不大,这也是为什么厂家给的资料仅仅准确到升。

如果说真的要计算的话,其实应该也不算很难,学过一点建模的人把冰箱内部尺寸用卷尺和卡尺大概量一下,做一个简单的长方体,并在其内部挖出一个空间,装上隔板和柜子,记得加上简单的倒角,至于冰箱门的部分就一样依样画葫芦。说实话冰箱的结构算是很简单的,主要是注塑件,没有什么太复杂的结构,很复杂的结构一般都可以用长方体、正方体来简单代替下。制作过程不是很难,而且大部分的部件都是板件,实际所占体积真的不大。

完成了建模之后,通过软件的功能可以立即得到内部的容积究竟为多少。

测量值的准确度全由自己控制,你如果想要得到的容积数值精准些就建模时建得精细些,将一些你认为不准确的代替品(那些方块和板)做得精准些。

此方法成本很低,粗糙的半天就能做完,精细的也就一天半,我相信不会比滴定法差。做完以后还可以试一下自己家冰箱可以放多少东西。其实最方便的应该是跟厂家要3D模,直接用软件一读就有结果。

点评:用尺子测量计算体积的方法,说起来比较简单,但做起来可能费点工夫,比用理想气体什么的精确度可能也不会差。

十一、“madbyte”的热闹答案

实验器材:

蜡烛、容量已知(比如1000mL)的烧杯或其他透明玻璃容器、计时器(比如秒表)。

实验步骤:

1.将蜡烛点燃,将烧杯倒扣在蜡烛上,开始计时,到蜡烛熄灭,停止计时。记录时长为T1。

2.估算冷藏室体积相当于多少个烧杯的体积。误差别太大,比如5个烧杯的误差。假设你家冰箱实际相当于34.141592个烧杯体积,而你可以估计是30个烧杯体积。为增加估算的准确性,你可以拿烧杯当量具,大致测量一下冷藏室的体积。

3.将蜡烛放进烧杯(目的是防风),点燃放入冷藏室,关门。开始计时。

4.当计时到30*T1时,打开门看蜡烛是否熄灭。如熄灭请重复步骤2,重新估计。要是你确信估计无误或者因为操作失误导致蜡烛熄灭,可不重新估计而直接重复步骤3。如果蜡烛没灭,请关门。

5.隔 T1时间打开门,观察蜡烛是否熄灭。没灭就关门。注意累计时间。

6.重复步骤5直到某次你打开门,发现蜡烛灭了。统计蜡烛一共花了多长时间熄灭。我们算一下,一切顺利的话,步骤4结束时,蜡烛燃烧的测量值是30* T1,步骤5假设一共做了5次,则蜡烛燃烧测量值又加了5*T1,所以最终蜡烛燃烧的测量值是 35*T1,那么冷藏室容积是35烧杯容积=35000mL。

7.将步骤2~6应用于冰箱其他空间,可以测出其他空间相应的容积。

实验原理:

1.认为蜡烛燃烧耗氧量是常数v(毫升/秒),氧气在密闭空间中均匀分布。

2.烧杯容积V1(毫升),则蜡烛在倒扣烧杯中因氧气燃尽而熄灭的时间T1 =V1/v。

3.冷藏室容量V2(毫升),则蜡烛在关闭的冷藏室内因氧气燃尽而熄灭的时间T2=V2/v。

4.T1/T2 =V1/V2,所以知道T1、T2、V1后就能知道V2。

误差分析:

1.蜡烛燃烧耗氧量不是常数v,比如与烛芯暴露在空气中的表面积有关。此时可以想办法保证烛芯的燃烧表面积是常数,比如在烛芯上套个铜套。

2.开冰箱门会导致氧气外泄,因为冷藏室被加热后气压比外面高。首先开关要快,减少带入量。当然快速开关门会有风,所以要把蜡烛放在烧杯里防风。其次开关次数要少,这当然只能靠步骤2估计值的准确性保证。

3.冰箱容积不是烧杯整数倍。但误差大小实际由烧杯大小决定了,我们适当减小烧杯体积可以控制误差。

4.计时引入的计时误差。

注意事项:

1.你家要有空冰箱。

2.实验前冰箱断电,以免起火。

3.最好两人操作,否则又计时又快速开关冰箱门,忙不过来。

4.我没有实际做实验(因为没有空冰箱),其他未知风险不可预测,操作者后果自负。

5.你家冰箱超大的话,准备一根大点的蜡烛,别蜡烛烧完了氧气还没耗尽。

点评:在冰箱里面点蜡烛看时间的方法,实验步骤写得比较规范。不能保证冰箱关门的时候不漏风,无论快开还是慢开,开冰箱门的时候不可能不透风,这个误差比较大,应该想办法解决。

十二、网友“胡丹青“的热闹回答

1.把冰箱横过来(插头拔掉先);2.买1000个乒乓球,往里扔直到再扔影响冰箱门的开合为止;3.踹一脚冰箱(或者温柔地摇一摇),再打开门看能不能再多往里面扔几个;4.重复步骤2、3直到没有办法加进更多的球;5.把所有冰箱里的乒乓球一个不剩转移到一个底面积固定的开口大箱子(大约大过冰箱容积的20%)里,量一下乒乓球“液面”的高度,乘以已知的底面积,得出容积估值。

量“液面”高度的具体操作建议:拿一块和开口大箱子底面积形状接近的硬纸板(薄木板)压在乒乓球堆上面;为保持硬板的水平,可以在四角压上四本差不多重的书;拿铅笔在硬板达到的位置划条水平横线,此横线离箱底的距离即为“液面”高度。

估值精度当然与用的是乒乓球还是黄豆(或者大米)有关,根据精度要求和预算斟酌,用沙粒是比较准的,但是也比较麻烦。

此思路出发点有点像勒贝格积分①对于积分① 求体积的方法。之前最早先想到的是包装用的泡沫塑料就是装箱运东西的时候塞在四角避震用的那种,后来觉得乒乓球、高尔夫球、黄豆也都可以。

点评:冰箱里面放乒乓球、黄豆、大米测量体积的方法,跟横过来填沙子灌水什么的类似。

十三、网友“G”的热闹答案

1.清空两个冰箱;断电后打开冰箱门至室温(假设室温为25摄氏度);在冰箱底部水平放置磅秤;并读数三次……

2.分别放入两只相同的水银温度计,两只相同的气压计;关上冰箱门后通电;使用2/3倍最大功率工作1个小时(假设该时间长度t足够使冰箱内空气的温度下降至足够低);磅秤第二次读数(三次)……

3.取出温度计读数;(如果冰箱有一个冷冻室、一个冷藏室的话,则应分别比较);取出气压计读数;这时,假设为冷藏室,温度T、压力p均已知,因为冷藏室不会结冰(与冰箱开始设定的功率有关,此处假设为2/3倍最大功率),利用理想气体状态方程,pV/T=MR(M为此气体的平均摩尔质量),可以计算出体积V;如果是冷冻室,则可能需要把里面的冰块拿出来计算体积,然后才可能得到准确的结果(如果经过工作过程后确实有冰产生)。

点评:用磅秤测量冰箱在不同温度下的重量,以推断冰箱重量。磅秤的精度完全不能应付这个要求啊。

十四、网友“bossrobert”的热闹答案

1.在一个不太热也不太冷的正常室温时,关掉冰箱电源,打开冰箱门,让冰箱装上满满一箱新鲜的空气并充分地休息。

2.放入一个温度计,把冰箱的目标温度设到最低,关门,B 上电。

3.一小段时间后,保证这时冰箱还没有达到设定温度,打开门,看看温度计,记下温度变化dT1和刚才的运行时间t1。

4.再次让冰箱回复到步骤1的状态。

5.放入一杯水,记下水的体积 Vw和初始温度,其他不变,关门,通电,计时间。

6.重复步骤3,打开门,看看温度计,记下温度变化dT2和刚才的运行时间t2,以及水的温度变化dT3。由于保证冰箱没有达到预定温度,故可以认为冰箱一直以最大功率Pm全速工作。同时,没有改变使用环境,因为冰箱的功率耗散Po也可以视为相同。

于是得到方程组其中,C1和C2分别是空气和水的热容量,V就是我们要求的

冰箱的容积。

解得:V=[ (dT3×C1-dT2×C2) ] ×Vw / [ (dT1/t1-dT2/ t2) ×t2×C1]

无需翻箱倒柜,小憩一下,冰箱容积即可得到!

点评:冰箱在室温下启动,一小段时间之后看温度差,放入一杯水,一小段时间之后看温度差。联立方程求解。冰箱的额定功率精确度不一定够,冰箱的散热功率可能不是恒定值,开关冰箱门可能造成比较大的误差。

十五、“Tianwei Jiang”的热闹答案

Dr.Who提问如何测量冰箱的容积,我想可能出题者想表达的是:如何在不损坏冰箱的情况下测出容积。如果没有这个大前提的话,开着门往水里一扔,再关着门往水里一扔,相减一下也就出来了,基本也就不算是一个问题了。

在保持功能完好的情况下,为方便测量,让我们来做几个有效的假设:

1.冰箱是密封的。如果不密封,也就无所谓什么容积问题了。

2.冰箱内腔只有一个。如果是多个内腔例如冷冻冷藏分开的,那么其实分解成两个单内腔处理也就行了。

3.裸冰箱一台。意思即是冰箱腔体内除了隔层等常规装备外,无其他特殊装置。

4.只考虑常温。如果算上热胀冷缩或结冰等,也就没有算体积的意义了。

在以上假设之下,其实还是有很多方法可以无损地测量冰箱体积的。

方法一:多层CT(电子计算X射线断层扫描技术)切片构图,然后利用电脑进行结构重建,当然就可以很轻松得到容积了。此项技术已经很成熟了,在生物、医学等方面均有很多实用化的例子。但带来的问题是,这需要大型设备的支持,还有多层CT其实仍然是一个无限细分逼近的方法,如果想钻牛角尖的话,只要咬定没照到的层面形状怪异也就很有无谓的杀伤力了。把这种方法映射到数学上去,就会有一个响亮的名字,叫做蒙特卡罗模拟。

方法二:气体扩散门缝注入一定体积的纯惰性气体,等待几分钟待完全扩散以后再从冰箱内抽出一定体积的气体。然后只需要看该惰性气体在抽出部分中所占的浓度就可以推算出来冰箱容积了。问题有:(1)惰性气体不易提纯不易测量浓度。

解决方法是将冰箱置于氮气环境中,然后可以采用任意气体测量。(2)注入气体分子会吸附在冰箱内壁等物体上。解决方法是先注入大量该气体,让固体表面预吸附。如果冰箱原配吸附剂的话,认栽吧。(3)注入和抽出气体难以操作。解决方法可以利用针头从门缝探入。

方法三:气体称重其实还是利用气体的无形态特性。从冰箱门缝接入两根管,从一根管注入大量气体1,达到排空腔体内原有气体的意图。然后拔掉出气管继续注入气体1直到气压达到一定值(例如1.5倍标准大气压),称重之。然后采用气体2重复上面过程,最后利用两重情况下称重的差值计算出冰箱容积。

其实容积问题归根到底就是如何测量不规则容器体积的问题,最有效的方法无非填充体积和借助成像两种。具体手段则可以是多种多样的了。

当然,只要是通过实验手段,误差都是难免的。既然反正都有误差,就不如去找来冰箱的说明书来的轻松加愉快了。

点评:CT扫描、气体扩散、加压称重,给出了三种方法。CT扫描要求多方位拍照,

冰箱的材料是否适合?图像重构出来的尺寸精度是否合适(毕竟测量人体样品时不需要非常精确的大小数据)?在密封性有保证并且注入的异种气体总量精密可控的情况下,气体扩散是个好主意。加压称重可能有点强冰箱所难了,冰箱门压力很大。

 

尾声:

没想到一个小小的冰箱问题竟然可以有这么多解决方案,甚至还穿越到了沙漠里去。Dr.Who弱弱地想,想知道能关进大象的冰箱需要多大的容积,其实只要量量大象的体积就够了……