用树莓派进行初中科学实验（上）

近几年 STEM 在香港的中小学，发展非常蓬勃，当中主要的概念，是将不同科目的知识及技能，融汇贯通，加强学生的创意，将学到的东西应用在日常生活当中，或解决生活上的问题。今次我们就用树莓派 Raspberry Pi 来作初中课堂实验。

除了在课堂上使用平板电脑外，微型电脑的使用也非常普及，当中为人熟悉的产品之一是树莓派 Raspberry Pi 。 Raspberry Pi 是以 Linux 系统运作的单板机电脑，体积差不多是一张信用卡的大小，价格便宜，他的发展概念是为用家提供一个低价的电脑硬件，配以免费的系统软件，以令电脑的使用更加普及。

Raspberry Pi Model B Starter Kit 套装，包括电线与储存系统的记忆卡，售价约 600 港元左右，比传统 DIY 电脑便宜得多。

与 Arduino 一样， Raspberry Pi 设有多个接口，可作输入及输出，方便学生接驳不同的线路，配合不同的感应器的使用，就可以制作出不同的习作。

今期的文章会描述如何运用 Raspberry Pi 来进行初中的科学实验。其实在 Raspberry Pi 的官方网站中，提供了大量的学习资源，其中一个资源集叫做 Sensing Science ，涉及的科目包括化学、生物及物理科，我们将按 Lesson 1 ：探究温度对化学反应速度的影响试作。

网站内有很多初中科学实验内容。

Raspberry Pi 是一块单机底板，但已有齐所有配置。

https://www.raspberrypi.org/learning/sensing-science
探究温度对化学反应速度的影响
https://www.raspberrypi.org/learning/sensing-science/lesson-1/plan

探究温度对化学反应速度的影响

这个实验的目的是探究硫代硫酸钠 Sodium Thiosulfate 溶液（ Na2S2O3 ）与稀氢氯酸（ HCL ）在不同温度的反应速度。当两种液体混合时，会产生黄色的沉淀物硫，这些沉淀物会令原本透明的溶液变成混浊，从而减低溶液的透光度，我们便利用这个特点来量度这个实验的反应速度，化学反应的公式如下：

公式的最后一项是硫（ S ），便是那些黄色的沉淀物。

同学进行这个实验的时候， 要小心处理稀氢氯酸（ HCL ），避免沾到眼睛及皮肤，也要小心在化学反应中所产生的二氧化硫（ SO2 ），所以请确保实验室的空气流通，避免吸入二氧化硫气体。

实验步骤

Step 1 ：用量筒把 5cm³ 的 0.05M 硫代硫酸钠溶液和 45cm³ 去离子水，加入一个干净和干燥的 100cm³ 烧杯中。

Step 2 ：将 Sense HAT 安装到 Raspberry Pi 的接口，并以透明胶袋包好，以避免在实验过程中沾上溶液。

Step 3 ：把烧杯放在 Sense HAT 上面，迅速把 5cm³ 的 2.0M 稀氢氯酸加入烧杯中。

准备设备。

加入稀氢氯酸。

Step 4 ：即时执行 Python 程式 rate.py 。（程式部分，限于篇幅，待下期详解。）

Step 5 ：当 Python 程式执行后， Sense HAT 上的 8x8LED 显示器便会出现一个交叉符号。当混合物进行化学反应后，溶液便会渐渐变成混浊，直至不能再在烧杯上面看到显示器上的交叉符号时候，便按下键盘上的 Enter 按钮，以记录化学反应时间。

Step 6 ：重复预备第一个步骤的溶液，并将溶液加热至另一个温度（例如 35 度），之后便重复步骤 ( 3 ) 至 ( 5 ) ，便可以记录混合物在不同的温度之下，进行化学反应的时间。

下星期待续……