研究性学习优秀案例介绍之六
南京师大附中开设研究性学习及类似活动的历史由来已久。"责任·创造"一直是我校的光荣传统，自 1902 年诞生之日起，我校就一直走在引领基础教育创新之路的前列，是中国教育教学实验研究基地，是中国基础教育十大名校之一。上世纪八十年代以来，我校的研究性学习在多年的摸索探究之后已成一定规模，多项发明创造获得国家及省一等奖，更有我校学生组成研究性活动课题小组代表国家参加国际大赛。二十多年来，我校研究性学习取得令人瞩目的成就，学生的作品多次被推荐参与国际交流，得到了高度的肯定和赞扬，为我校赢得了很大的国际声誉。
我校的研究性学习活动涉及到中学所有的学科，如语文、英语、数学、物理、化学、政治、历史、地理、生物、艺术（音乐或美术）、体育、信息（或通用技术）等十多个学科，甚至包括了心理健康等校本选修课程中的学习研究内容。不仅有单独学科的研究课题，也包括了综合两个及以上学科的综合性课题。在我校已经进行的研究性学习评比中，每次都涌现出一批批优秀论文和典型案例，我们将逐步展示一些不同类型的典型案例和研究过程，供后来的同学参考借鉴。
说明：以下案例均非完整论文原文。
案例
6、关于铵盐冷却性能的实验与探讨课题组长：周醒世
指导老师：许英慧
课题成员：丁蔚然 胡昕 孟勐 邵启康 王博威
论文摘要：
如今，各种各样的铵盐已经广泛使用于农业生产，成为农业生产必不可少的化肥。我们一直在关注铵盐在农业中的作用，却往往忘记铵盐的另外一个性质——溶于水吸热。铵盐冷却有着众多其它制冷剂无法代替的优点，我们就是为了推广铵盐在冷却上的应用而研究铵盐这个简单却又不平凡的物质。
关键词：铵盐 冷却性能 实验 应用推广
研究背景：
如今，各种各样的铵盐已经广泛使用于农业生产，成为农业生产必不可少的化肥。但人们往往忘记铵盐的另外一个性质——溶于水吸热。我们知道化学键的形成要放热，化学键的断裂要吸热。铵盐溶于水时，断开离子键这个过程是吸热的，同时，铵根离子形成水合离子，这个过程是放热的。不过第一个过程吸热更多，所以总体是吸热的。
通过查找资料，我们发现，现在广泛使用的制冷技术是以氟及液氨制冷为代表的压缩制冷系统，但是这个技术有三大不便：
1、氟对环境有污染，尤其氟氯烃对臭氧层的破坏；
2、相对于铵盐而言，氟氯烃的价格要高上不少；
3、氟氯烃及液氨都是具有毒性的物质，一旦泄漏，后果不堪设想。
介于以上的问题，我们一致认为铵盐制冷具有很大的发展空间及潜在效益。我们通过初步讨论，发现铵盐制冷有以下优点：
1、 铵盐中的主要功能离子团NH4+中的N、H元素都是在自然界中广泛存在的元素，原料比较易得，也比较廉价；
2、 铵盐对于空气，水等自然界的影响比较小；
3、 铵盐被使用后，处理比较简便，可以回收后作为化肥再次使用，利用率高；
4、 铵盐的制冷效果相对来说比较好。
但是我们讨论也发现了铵盐制冷的一些缺点：
1、 铵盐溶于水制冷效果不错，但是其制冷是一次性制冷，暂时还没有技术通过一个装置来使铵盐可以不用添加就可以反复使用；
2、 有些铵盐溶于水，不能达到需求的低温制冷
3、 有些铵盐受热后会分解；
所以我们决定向铵盐制冷技术方面研究。从网上查阅了大量资料发现前人对铵盐冷却的研究少之甚少。所研究的只是局限在“铵盐溶于水吸热”这个定性的程度。
研究思路：
首先各种铵盐的制冷效果是不一样，这个和与NH4+相连的酸根离子是有关的，我们要找到制冷效果最优的；其次，我们要寻找可以使铵盐制冷效果更好的添加剂，使铵盐的制冷效果达到最优；并且，当铵盐的量一定时，加入水的量，时间的推移也会影响温度的变化，因此要借助DIS传感器来帮忙进行实验；然后，要讨论这个技术的推广价值，投入实际运用，并制作模式图或模型。
研究过程：
1、分析常见溶于水吸热的物质（可以用来作制冷剂）
2、 研究相关铵盐的溶解热数据
3、分析各项实验试剂的价格即成本
展开试验研究
实验步骤
在经过理论分析的基础上，称取相同物质的量的铵盐或以一定比例混合的混合冷却剂，放于试管中（试管置于准备好的绝热器皿中），加七八滴水溶解后迅速插入传感器探针。等待DIS传感器绘制图线完毕并收集数据。
最终确定的实验药品有：NH4Cl (s)、(NH4)2SO4 (s)、 NH4NO3 (S)、KNO3 (s)、NaNO3(s)
单纯的铵盐中硝酸铵冷却性能最好，混合冷却剂的制冷性能明显要比单纯的铵盐要好，而其中硝酸型混合盐（指间接得到硝酸铵）比较优越，如硝酸钠+氯化铵，硝酸钾+氯化铵等。结合成本来看，应该属硝酸钾+氯化铵型制冷比较适合投入生产，并且由于硝酸铵本身易潮解，混合型制冷剂还有更大的优越性。
冷却效率及成本分析
通过上面的实验数据和价格表可以看出铵盐价格不高，而且较于过去常用的氟里昂来说也更加环保。我们通过实验讨论发现，铵盐溶液通过蒸发结晶后新形成的铵盐颗粒仍可以用于制冷。我们认为，我们只需要将使用过了铵盐溶液，在阳光下进行曝晒，便可以得到铵盐晶体，这种晶体便可以再次进行制冷，可以节约成本。但是必然会有所损耗，如铵盐的分解。如果是利用日光来蒸发溶液，那选取的铵盐必然不能易分解，如碳酸氢铵；或者是易爆物，如硝酸铵。然而实际上大量的铵盐均为不稳定易分解的化合物，因此，仍需在原来的基础上搜寻更好的铵盐。
关于效率，由于铵盐是无法创造极低温环境的，因此其冷却的效率普遍不会太高，如不控制，大量的外界热量会迅速补充铵盐吸收的热量，影响铵盐的制冷效果，因此铵盐制冷最好在绝热容器中进行。
推广价值于应用
利用铵盐设计的“冰袋”，可用于冷敷。这是铵盐的冷却性能的一个小小的应用了。特别有些铵盐可以通过结晶后再次变为固体，其冷却效果可以循环使用因此我们进一步提出；了铵盐制冷的新用途。
1． 铵盐可以用于农业的短期制冷，可以进行保鲜、贮藏、温室控温等作用，其装置可以设计为透水膜，仅让水分子通过膜与铵盐进行溶解放热。只需将此制冷袋放在大棚内或者需要降温处，便可以通过空气中的水蒸气作用达到制冷效果；
2． 我们还可通过铵盐遇水吸热这一点制造冰袋。这种产品曾经投入过生产，并有 良好的可用价值。我们可以在塑料包装袋中装入水，并用另一塑料小包装入铵盐，使用时，将内部塑料小袋弄破，使铵盐与水溶解吸收大量热，从而达到冰袋效果。可以用于发烧退热，解暑清凉，扭伤冷敷等作用，广泛用于医疗卫生行业。
3． 我们在日常生活中，常常能看见可以加热的方便速食食物。我们想，我们能不能通过铵盐的冷却性能来方便快捷地制造冰镇、冷冻食物呢？我们可以改进易拉罐，将其设计为夹层，夹层中加入铵盐和水，并分开，然后通过某种方法将其 混合，从而冷却内部的饮料，达到制冷的效果。这样做可以方便的对易拉罐内的液体进行冷却从而达到效果。
同样的道理，如果利用铵盐冷却制成微型冰箱，岂不是可以随身携带啦？