用樹莓派進行初中科學實驗（上）

近幾年 STEM 在香港的中小學，發展非常蓬勃，當中主要的概念，是將不同科目的知識及技能，融匯貫通，加強學生的創意，將學到的東西應用在日常生活當中，或解決生活上的問題。今次我們就用樹莓派 Raspberry Pi 來作初中課堂實驗。
除了在課堂上使用平板電腦外，微型電腦的使用也非常普及，當中為人熟悉的產品之一是樹莓派 Raspberry Pi 。 Raspberry Pi 是以 Linux 系統運作的單板機電腦，體積差不多是一張信用卡的大小，價格便宜，他的發展概念是為用家提供一個低價的電腦硬體，配以免費的系統軟件，以令電腦的使用更加普及。

與 Arduino 一樣， Raspberry Pi 設有多個接口，可作輸入及輸出，方便學生接駁不同的線路，配合不同的感應器的使用，就可以製作出不同的習作。
今期的文章會描述如何運用 Raspberry Pi 來進行初中的科學實驗。其實在 Raspberry Pi 的官方網站中，提供了大量的學習資源，其中一個資源集叫做 Sensing Science ，涉及的科目包括化學、生物及物理科，我們將按 Lesson 1 ：探究溫度對化學反應速度的影響試作。
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https://www.raspberrypi.org/learning/sensing-science
探究溫度對化學反應速度的影響
https://www.raspberrypi.org/learning/sensing-science/lesson-1/plan

探究溫度對化學反應速度的影響

這個實驗的目的是探究硫代硫酸鈉 Sodium Thiosulfate 溶液（ Na2S2O3 ）與稀氫氯酸（ HCL ）在不同溫度的反應速度。當兩種液體混合時，會產生黃色的沉澱物硫，這些沉澱物會令原本透明的溶液變成混濁，從而減低溶液的透光度，我們便利用這個特點來量度這個實驗的反應速度，化學反應的公式如下：

公式的最後一項是硫（ S ），便是那些黃色的沉澱物。
同學進行這個實驗的時候， 要小心處理稀氫氯酸（ HCL ），避免沾到眼睛及皮膚，也要小心在化學反應中所產生的二氧化硫（ SO2 ），所以請確保實驗室的空氣流通，避免吸入二氧化硫氣體。

實驗步驟

Step 1 ：用量筒把 5cm³ 的 0.05M 硫代硫酸鈉溶液和 45cm³ 去離子水，加入一個乾淨和乾燥的 100cm³ 燒杯中。
Step 2 ：將 Sense HAT 安裝到 Raspberry Pi 的接口，並以透明膠袋包好，以避免在實驗過程中沾上溶液。
Step 3 ：把燒杯放在 Sense HAT 上面，迅速把 5cm³ 的 2.0M 稀氫氯酸加入燒杯中。
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Step 4 ：即時執行 Python 程式 rate.py 。（程式部分，限於篇幅，待下期詳解。）
Step 5 ：當 Python 程式執行後， Sense HAT 上的 8x8LED 顯示器便會出現一個交叉符號。當混合物進行化學反應後，溶液便會漸漸變成混濁，直至不能再在燒杯上面看到顯示器上的交叉符號時候，便按下鍵盤上的 Enter 按鈕，以記錄化學反應時間。
Step 6 ：重複預備第一個步驟的溶液，並將溶液加熱至另一個溫度（例如 35 度），之後便重複步驟 ( 3 ) 至 ( 5 ) ，便可以記錄混合物在不同的溫度之下，進行化學反應的時間。
下星期待續……