Invisibility Cloaks and Hot Reactions: Applying Infrared Thermography in the Chemistry Education Laboratory
Invisibility Cloaks and Hot Reactions: Applying Infrared Thermography in the Chemistry Education Laboratory
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隐形斗篷和热反应：红外热成像技术在化学教育实验室中的应用
DOI：
10.1021/acs.jchemed.9b00789
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发表时间：
2020
影响因子：
3
通讯作者：
Torelli, Andrew T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Green, Travis C.;Gresh, Rebekkah H.;Cochran, Desiree A.;Crobar, Kaitlyn A.;Blass, Peter M.;Ostrowski, Alexis D.;Campbell, Dean J.;Xie, Charles;Torelli, Andrew T.
红外（IR）热成像在拍摄的物体、反应和过程的图像和视频中呈现不可见的红外辐射和直观的着色。教育工作者可以利用这项技术来扩展学生对化学反应或吸收或释放热量的过程的感官感知。在理论上，红外热成像可以基本上普遍应用于这种分析，因为热能的任何变化都必须导致或来自原子，分子和光子之间的相互作用引起的势能变化。通过红外热成像的使用，学生可以可视化在分子水平上发生的各种化学过程，如蒸发冷却，相变，溶解，滴定和酶反应的其他不可见的证据。虽然不是新的，红外相机正在迅速成为负担得起的模型，可以轻松地与智能手机和平板电脑连接。价格的下降为化学教育实验室的大规模实施打开了大门。我们在这里报告了几个实验室活动和最佳实践，这将有助于通过使用红外热成像技术探索特定的化学概念，以及将这种技术整合到现有的普通化学实验室课程中。
Infrared (IR) thermography renders invisible infrared radiation with intuitive coloration in images and videos taken of objects, reactions, and processes. Educators can take advantage of this technology to extend students’ sensory perception of chemical reactions or processes that absorb or release heat in rich detail. In theory, IR thermography can be applied essentially universally for such analysis given that any change in thermal energy must result in, or from, the change of potential energy due to the interactions among atoms, molecules, and photons. Through the use of IR thermography, students can visualize otherwise invisible evidence of what is occurring on the molecular level in a variety of chemical process such as evaporative cooling, phase change, dissolution, titration, and enzymatic reactions. While not new, IR cameras are rapidly becoming affordable with models that connect easily with smartphones and tablets. The price decrease has opened the door for large-scale implementation in the chemistry education laboratory. We report here several laboratory activities and best practices that will facilitate the exploration of specific chemistry concepts through the use of infrared thermography, as well as integration of this technique into existing general chemistry laboratory courses.
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