Исследовательская работа "Секрет батарейки"

Городское соревнование юных исследователей

«Шаг в будущее. Юниор»

 

 

 

 

 

«Секрет батарейки»

 

 

 

Автор: Хасратов Халид Турпалалиевич

МБОУ СОШ № 32, 2 класс

 

 

Научный руководитель: Калинина Инесса Юрьевна,

учитель начальных классов МБОУ СОШ № 32

 

 

 

 

 

                                                     2019 год

 

 

Оглавление:

 

 

1.                 Введение……………………………..	2-3
2.                 Основная часть………………………	4-7
3.                 Экспериментальная часть…………. 4.                 Заключение…………………………..	8-14 15-16
5.                 Литература…………………………...	17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

У нас в классе на стене висят часы. По ним мы узнаём, сколько времени  осталось до начала урока или переменки. Однажды часы остановились. Мы подумали, что они сломались и очень огорчились. Но Инесса Юрьевна сняла часы со стены и достала батарейку. Оказалось, что от этой маленькой штучки зависит работа наших часов. Батарейка истратила свою энергию,  и её необходимо было заменить.

 На следующий день Инесса Юрьевна заменила батарейку, но использованную не выбросила в мусорное ведро, а положила к себе в сумку. А я уже знал, что выбрасывать использованные батарейки нужно в специальные контейнеры (так поступают в нашей семье), и предположил, что это и собирается сделать наша учительница. Инесса Юрьевна подтвердила мои догадки, сказав, что после работы она зайдёт в ближайший от нашей школы магазин «Копеечка» и выбросит эту батарейку в специальный контейнер.

И у меня   возникли вопросы: «Почему использованные батарейки нужно выбрасывать отдельно от остального мусора в специальные контейнеры? Где искать эти специальные контейнеры для батареек? Куда потом девают батарейки из контейнеров? Может ли использованная батарейка принести пользу?».

 На основании этого мы определили тему исследования: «Батарейка друг ил враг?».

Объект исследования: батарейки

Предмет исследования: влияние отработанных и неотработанных батареек на окружающий мир

        Цель работы: выяснить, в чём вред и польза батарейки.

        Задачи:

 1.Провести анкетирование для того чтобы узнать, что знают мои одноклассники про батарейки

2.Узнать, откуда пришла батарейка, из чего её делают.

3.Выяснить, есть ли опасность от использованных и выброшенных батареек для окружающей среды и организма человека.

4.Провести эксперименты, чтобы наглядно убедиться в «опасности-безопасности» использованных батареек.

5. Провести разъяснительную работу среди учеников начальной школы.

Методы исследования: анкетирование, изучение литературы, работа с интернет-источниками, беседа, опрос, эксперимент.

Гипотеза исследования:

Я предполагаю, что  использованные батарейки наносят вред окружающей среде.

План исследования 

1.Анкетирование.

2. Изучение литературы.

3. Проведение опытов:

- Влияние воды на металлическую оболочку батарейки.

- Влияние загрязненной воды на растения.

- Влияние батареек на загрязнение почвы.

- Использование картофеля для получения электричества.

-Изучение разных видов батарей и измерение их напряжения.

- Зажигаем электрическую лампочку при помощи батарейки.

-Батарейки – в ряд.

-Разряжаем батарейки!

          4. Формулировка выводов.

 

 

 

 

 

 

Основная часть

В начале исследования мы решили провести анкетирование среди учащихся 2-х классов для того, чтобы узнать, что знают ученики 2 классов о батарейках. В анкетировании принимали участие 88 человек. Были заданы следующие вопросы:

1. Пользуется ли ваша семья батарейками?

2. Знаете ли вы, куда в вашей семье выбрасывают использованные батарейки?

3. Куда выбрасывают в вашей семье батарейки?

4. Сколько батареек вы меняете за 3 месяца?

5. Известно ли вам о вреде выброшенных батареек?

                       Результаты анкетирования:

 

 

В результате проведения анкетирования, я  пришёл к выводу, что мои одноклассники очень мало знают о батарейках, об их вреде или пользе, и многие не знают, куда должны выбрасывать батарейки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О батарейках

Далее я  решил узнать, откуда пришла батарейка, из чего её делают, а также выяснить, есть ли опасность от использованных и выброшенных батареек для окружающей среды и организма человека. Для этого мы обратились  к литературным источникам, искали информацию в сети Интернет.

В результате работы я выяснил, что батарейка – это автономный источник электричества для питания устройств.  Первый шаг на пути появления батарейки был сделан ученым из Италии Луиджи Гальвани, который исследовал реакции живых организмов на различные воздействия. Суть сделанного им открытия заключалась в том, что через лягушачью лапку проходит ток, когда к ней присоединены две полоски из разных видов металла. Объяснить увиденное ученый так и не смог, зато результаты его работы очень пригодились другому исследователю – Алессандро Вольту.

Этот итальянец смог разгадать суть процесса и понял, что появлению тока способствует химическая реакция, возникающая между различными металлами в определенной среде. Разместив цинковую и медную пластину в соляном растворе, он создал первую в мире батарею первичных элементов, которую после доработки назвал «Вольтов столб». Именно в честь него была названа единица измерения электрического напряжения – 1 вольт. Это было в 1800 году, 20 марта.

А теперь посмотрим на обычную батарейку. Это почти тот же самый «Вольтов столб». Только за двести лет он стал гораздо меньше. Первый, сделанный Алессандро Вольтой, был высотой в полметра. Представьте такую огромную батарейку! 

Это изобретение стало сенсацией. Ведь это был первый в истории химический источник тока, пригодный для практического применения. 

Рассматривая батарейку, я заметил, что на её концах есть знаки «плюс» и «минус». Что же они обозначают? Что к чему нужно прибавлять и что от чего нужно вычитать? Я подошел к учителю физики.

Оказалось, что существуют два вида зарядов – положительный  и отрицательный. Обозначают положительный заряд знаком – «+», а отрицательный заряд знаком – «-». Вольта проводил множество опытов с металлами и заметил, что у цинка заряд «+», а у меди заряд «-». Он стал чередовать пластинки цинка, войлока и меди. Цинк, войлок, медь;  цинк, войлок, медь;  цинк, войлок, медь и т.д. –   так и родилась батарейка. 

Современные батарейки устроены, конечно, немного иначе – но принцип тот же – батарейка содержит в себе химические вещества, в состав которых входят два разных металла. Когда металлы начинают взаимодействовать между собой, вырабатывается электрическая энергия. 

Также в интернете я нашёл информацию о том, что по подсчётам учёных в среднем одна семья в год использует до 60 различных батареек. Это наши маленькие помощники. По окончанию службы маленький источник питания отправляется в мусорное ведро, мусоропровод. Дальше с помощью мусоровоза батарейка перемещается на свалку. Хорошо ли это? Идёт время,  батарея начинает разлагаться, выделяя вредные вещества. Они наносят огромный вред экологии и человеку. А знаете ли вы, что батарейка в земле будет разлагаться до 200 лет!!!

На каждом гальваническом элементе есть значок с зачёркнутой урной. Он означает, что выбрасывать их нельзя ни в коем случае!!! Как вам такой круговорот в природе?

А ещё я нашёл такую информацию!!! Учёные утверждают, один элемент питания загрязняет 20  квадратных метров земли, а в лесной зоне это территория обитания двух деревьев, двух кротов, одного ёжика и нескольких тысяч дождевых червей!

Кроме почвы гальванический  элемент может испортить до 400 литров воды.

Удивительно, но использованные источники злектричества не только губят окружающую среду, но и людей. Элементы питания включают в себя опасные вещества: магний, ртуть, свинец, никель, цинк, кадмий. Они способны накапливаться в организме, вызывая болезни. Свинец – поражает почки, нервную систему, костные ткани. Кадмий – вредит лёгким и почкам. Ртуть – поражает мозг и нервную систему. Никель и цинк – могут вызвать дерматит. Щёлочи – прожигают слизистые оболочки, кожу. А ещё,отработанные батарейки при сжигании выделяют специфические газы, отравляющие людей. Поэтому батарейки назавают “тихими убийцами”.

Маленькие дети могут проглотить гальванический элемент и нанести себе ущерб. Батарейки могут взрываться, а неправильное их использование в случае замыкания чревато ожогами.

Таким образом, в результате работы над теоретической  частью, я узнал, что  батарейка таит в себе много  секретов!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экспериментальная часть

Вместе с Инессой Юрьевной, нашей учительницей, мы провели опыты, чтобы проверить,  вредна батарейка для окружающей среды или нет?

Опыт 1. Влияние воды на металлическую оболочку батарейки.

Мы решили проверить опытным путем, выделяются ли из элемента питания, содержащиеся в нем вещества. Для этого взяли 3 стакана воды. В первый положили разобранную батарейку (батарейку разобрали взрослые). Вода сразу стала серой. Во второй стакан положили целую батарейку. Вода свой цвет не изменила. А в третьем – оставили чистую воду для контроля. Плотно закрыли стаканы и оставили для наблюдения. Через неделю заметили, что во втором стакане вода помутнела.

Вывод: металлическая оболочка батарейки под действием воды разрушается, а вредные вещества, находящиеся в батарейке, попадают в воду.

Опыт 2. Влияние загрязненной воды на растения.

Во втором опыте мы решили проверить влияние загрязненной воды на растения. Взяли три цветка и поставили в экспериментальные стаканы с водой. Через три дня увидели, что лепестки цветов, стоящих в стаканах с загрязненной водой завяли. А цветок, стоящий в стакане с чистой водой, не изменился и остался в прежнем состоянии.

Вывод: вода, загрязненная вредными веществами батарейки, отрицательно влияет на растения.

Опыт 3. Влияние батареек на загрязнение почвы.

А загрязняют ли батарейки почву? Мы взяли комнатный цветок и закопали батарейки в горшок с ним. Через месяц листья цветка стали желтеть и сохнуть. Жалко, но наука требует жертв. А цветок мы всё-таки спасли, промыв корни и пересадив в чистую землю.

Вывод: батарейки, разлагаясь, загрязняют почву.

Далее я решил узнать, как правильно утилизировать батарейки после использования? Из  сети Интернета я узнал, что во многих зарубежных странах есть пункты по приему батареек. В Нью-Йорке, например, выбрасывать батарейки в мусор запрещено законом. А что же у нас? Мы исследовали территорию в микрорайоне нашей школы и выяснили, что сдать использованные батарейки можно в местах сбора в магазинах, опустив в специальные контейнеры. (Приложение 3)

А куда дальше держит путь отработавшая батарейка? И это я тоже узнал!!! У нас в городе. Я выяснил, что в Сургуте работает три пункта приема использованных батареек. Причем сдать их можно в любом количестве.  Прием ведется по следующим адресам:

- магазин «OBI» торговый центр «Сити Мол» г. Сургут ул. Югорский тракт, 38;

- торговый центр «Лента» г. Сургут ул. Югорский тракт, 2;

- торговый центр «Лента» г. Сургут ул. 30 лет Победы, 74.

 Туда и поступают все батарейки из пунктов сбора. А дальше? А из переработанного материала можно получить: бумагу, пластик, металлы и новые батарейки! Всемирный день переработки вторичного материала – 15 ноября

В результате экспериментальной работы мы провели опыты, чтобы проверить вредна батарейка для окружающей среды или нет? Благодаря нашим опытам мы сделали выводы, что батарейка приносит вред, и её нужно грамотно утилизировать.

Нам очень захотелось самим побывать в роли учёных. И  это удалось благодаря родителям и учителю физики. Под их руководством в домашних условиях мы попробовали сделать своё подобие «Вольтова столба».

Опыт 4. Использование картофеля для получения электричества.

Мы попробовали получить необычный источник тока -  изготовить батарейку из  сырого картофеля.

План эксперимента:

· Зачистить медный и цинковый электроды с помощью наждачной бумаги

· Вставить их в овощ и получается «батарейка»

· Подключить лампочку от карманного фонарика

Вывод: Напряжения батарейки из картофеля достаточно  для горения лампочки.

Опыт 5. Изучение разных видов батарей и измерение их напряжения

Тип	Форма	Размеры, мм	Напряжение, В	Обиходное название
AAA	Цилиндр	44,5 х Ф10,5	1,2—1,6	«мизинчиковая»
АА	Цилиндр	50,5 х Ф14,5	1,2—1,6	«пальчиковая»
С	Цилиндр	50,0 х Ф26,2	1,2—1,6
D	Цилиндр	61,5 хф34,2	1,2—1,6

 

Вывод:  Мы рассмотрели разные типы батареек.  Напряжение всех видов  батарей примерно 1,5 вольта (1,2—1,6 В).

Опыт 6. Зажигаем электрическую лампочку при помощи батарейки

Выяснить ве­личину напряжения, выдаваемого батарейками разного размера.

Таблица данных 1

Тип батарейки	Прогнозируемое напряжение, В	Измеренное напря­жение, В	Напряжение, указан­ное на батарейке, В
AAA	1,5	1,52	1,5
АА	2	1,61	1,5
С	3	1,58	1,5
D	4	1,55	1,5

Таблица данных 2

Тип батарейки в цепи	Уровень яркости лампочки
AAA	0,03
АА	0,03
С	0,03
D	0,03

               

Я удивился тому, что напряжение батарейки AAA такое же, как у батарейки D. Выходное напряжение батарейки зависит от содержащихся в них веществ, которые создают его в результате химической реакции. Если взять небольшую лампочку, предназначенную для работы при на­пряжении 1,5В, и подсоединить её к новой батарейке типа AAA, она будет гореть с той же яркостью, что и при подсоединении к батарейке типа D, однако во втором случае она будет гореть дольше.

Вывод:  сначала я думал, что у больших батареек напря­жение выше, чем у маленьких батареек, но в действительности эти параметры у них одинаковые, потому что при проведении измере­ний я обнаружил, что их напряжение не отличается).

Опыт 6. Батарейки – в ряд.

Мы задумались над вопросом: почему для работы карманного фонарика нужны две батарейки, а для игровой приставки - целых четыре? И почему батарейки нужно устанавливать в эти устройства определённым образом? Для этого мы измеряли общее напряжение нескольких соединённых вместе батареек.

Мы решили узнать, будет ли изменяться величина напряжения, если увеличивать число уложенных в ряд батареек типа D и АА?

Мы обратили внимание на разницу размеров батареек и количество эле­ментов питания в разных устройствах. В устрой­ствах дистанционного управления, игрушках, фонариках и т. п. могут ис­пользоваться батарейки разного размера и в разных количествах.

Таблица данных 1

Количество батареек D	Напряжение
1	1,59 В
2	3,18 В
3	4,67 В
4	6,19 В

Таблица данных 2

Количество батареек АА	Напряжение
1	1,61 В
2	3,21 В
3	4,82 В
4	6,23 В

 

Мы измерили напряжение, которое создают несколько бата­реек, соединённых последовательно друг за другом. Стандартное значение напряжения для всех типов новых батареек (типов АА, D и др.) составляет около 1,5 В (1,2—1,6).

Вывод:  Если батарейки уложены последовательно в ряд, а напряжение од­ной батарейки 1,5 В, тогда две батарейки вырабатывают напряжение около 3 В, три батарейки - около 4,5 В и т. д.

Опыт 7. Разряжаем батарейки!

Мы задумались, почему в одних фонариках используются маленькие батарейки, а в других - большие? Если батарейка по размеру больше, будет ли свет в приборе ярче? Влияет ли размер батарейки на то, как долго свет фонарика будет оставаться ярким? Или батарейки выбирают из каких-то других соображений?

Мы решили измерить время, за которое батарейки разряжаются. Выяснить, будут ли отличаться значения напряжения при разряд­ке батареек типа D и АА? В чём может быть отличие? Измерим, как быстро разряжаются разные батарейки при подключении к ним лампочки. Я думаю, что лампочка перестанет гореть, потому что батарейка выработает свой ресурс намного быстрее. Лампочка горит с одинаковой яркостью при использовании любой батарейки, но батарейки типа D работают дольше, т. е. разряжаются медленнее.

1.       установить возле лампочки для количественного определе­ния изменения её яркости с течением времени. Для этого поместить батарейку, лампочку, датчик напряжения и дат­чик света в закрытую коробку. Благодаря этому окружающее осве­щение не будет попадать на датчик света.

2.       От батареек типа АА и D лампочка горела с примерно одинаковой яркостью.

3.       В конце опыта батарейка АА вызывала слабое свечение лампочки, а от батарейки D яркость света была почти такой же, как в начале.

Вывод: Основным отличием батареек типа АА от батареек типа D является разное количество содержащихся в них веществ, вступающих в химиче­скую реакцию. Аналогия - зависимость количества бензина (и, соответственно, вырабатываемой при его сжигании энергии) от размера бензобака в автомобиле. Чем больше бензина в бензобаке, тем больше ко­личество запасённой потенциальной энергии.

У фонариков, используемых в аварийных ситуа­циях, размер очень большой, и в них применяются элементы пита­ния D, вероятно, для того, чтобы лампочка горела дольше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Во время работы мы узнали много интересного, научились работать со справочной литературой, Интернетом, беседовать со специалистами, проводить анкетирование.

Вместе с руководителем мы решил все задачи, которые ставили в начале работы и достигли цели исследования: разобрались, в чём вред и польза батарейки.

Гипотеза  подтвердилась, так как для изготовления батареек используют различные тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец, кадмий. Они наносят большой вред окружающей среде и организму человека. Поэтому батарейки после использования выбрасывать нельзя.

Электрические батарейки - очень полезная вещь. Они дают игрушкам и другим нужным вещам независимость и самостоятельность.

Мы рассказали ребятам – ученикам 2 классов, которые принимали участие в анкетировании, - о наших наблюдениях и в заключении сказали следующее: «Мы люди, считаем себя самыми умными обитателями планеты, но посмотрите, что мы делаем? Дождевые черви рыхлят землю и обогащают её питательными веществами, а мы, люди - истощаем. Растения без устали извлекают из земли тяжёлые металлы, а мы их туда складываем. А основной источник тяжёлых металлов - отработанные батарейки.  Так давайте помогать бескорыстным и трудолюбивым подземным жителям и растениям! Ведь в итоге вся отрава, которую мы беспечно отправили на помойку, возвращается  к нам с водой из-под крана, с дымом горящей свалки, с рыбой, выловленной в реках и озерах. Хотите пить чистую воду, дышать чистым воздухом?

Во всём мире отработанные батарейки собирают и утилизируют отдельно от бытового мусора. Давайте же и мы будем поступать так же!»

В конце нашей встречи мы спросили: «Куда вы теперь будете выбрасывать отработанные батарейки?» И получили не только правильный ответ, но и предложение – поставить специальный контейнер для сбора батареек в школе и организовать акцию «Батарейки, сдавайтесь!». А ученики нашего класса нарисовали плакаты и организовали выставку «Мы в ответе за нашу планету».

Так что, раскрыв «секреты» использованных батареек, мы изменили отношение наших школьных товарищей и их семей к раздельному сбору мусора – вторая гипотеза подтвердилась.

Значит, наше исследование было проведено не зря!!!

А ещё, вместе с одноклассниками мы создали рекламную листовку о правильном использовании батареек.

Материал нашего исследования можно использовать на уроках  «Окружающий мир», при проведении классных часов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1.                 Чуянов В.А. Энциклопедический словарь юного физика, Энциклопедический словарь юного физика/ Сост. В.А. Чуянов. — М.: Педагогика, 1984.— 352 с.

2.                 Энциклопедия для детей: Т.14: Техника (под ред. Аксеновой М.Д. ) Издательство: мир энциклопедий Аванта+, 1999 г., 688с.

3.                 Энциклопедия для детей: Т.17: Химия, Издательство: мир энциклопедий Аванта+, 1999 г., 640с.

4.                 http://www.metod-kopilka.ru/proektno__issledovatelskaya_rabota-32289.htm

5.                 http://kak.znate.ru/docs/index-49637.html

6.                 http://project.1september.ru/works/605617

7.                 http://techadviser.ru/batteries-and-accumulators/kak-vybrat-batarejku/

8.                 http://chuma3.livejournal.com/tag/)

9.                 http://carrefour.com.cy/index.php?Itemid&id=82&itemid=100〈=ru&option=com_content&view=article

 

Скачано с www.znanio.ru