Исследовательская работа "Обогрев жилья:уголь или дрова" 4 класс

Районная  научно­практическая конференция «Первоцвет» муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Гимназия № 2 г. Заозерного Рыбинский район г. Заозерный ул. Победы 9 Тел. 2­11­52, e­mail: [email protected] "Обогрев жилья : уголь или дрова."                                                                                                                                                                          Автор: Кулагин Данил                                4 "б" класс Гимназия №2 Руководитель: Горбань Елена Васильевна учитель начальных классов МБОУ  Гимназия № 2  г. Заозерного 2 2015 год ОГЛАВЛЕНИЕ Введение…………………………………………………………………………..3 Глава 1.Характеристика разновидностей угля и дров.……………………….6 Глава 2. Экспериментальная часть…………………………………………..….8 2.1 Проведение эксперимента……………………………………………………8 2.2 Анализ полученных данных……………………………………………....…9 Заключение……………………………………………………………………….12 Список используемой литературы……………………………………………..14 3         ВВЕДЕНИЕ. Наша страна не отличается мягким климатом. Всего три­четыре месяца тепла, на смену которому приходят сначала холодные ветра, а потом и морозы. В таких климатических  условиях  вопрос  отопления  жилищ  встает   сам  собой.  Чаще  всего дома отапливают при помощи газа, но эта возможность существует только в тех районах, где проложен газопровод. Как вариант, можно согреть себя и свой дом при помощи   электричества,   но   это   очень   недешевое   удовольствие,   учитывая   цены   на электроэнергию в нашей стране. И что же остается, если не один из этих способов обогрева помещений Вам не подходит ­ «мерзнуть»…  Древние люди открыли способ получать топливо, сжигая дерево в кострах. Так же, возможно, случайно, набрели они и на "горящую воду" нефть.   У нефти есть родной брат ­уголь. Они одного происхождения и образовались из останков древних растительных и животных организмов. В некоторых местах залежи угля выходят на поверхность, поэтому люди познакомились с ним ещё в незапамятные времена. Существует несколько разных видов твердого топлива, используемого для топки печей. Конечно, топить печи кизяком или даже торфом, вряд ли кто будет в наше время.  А вот каменный уголь и дрова являются востребованными видами топлива. Давайте же разберемся, какой из данных видов топлива больше подойдет для наших целей использования.      Территория   Красноярского   края   –   самая   богатая     территория   в   мире   по наличию древесины. Бородинский угольный разрез – крупнейший поставщик бурого угля, добываемого открытым способом.  Итак,  недостатка в  обоих  вида топлива  мы испытывать не будем. Рассмотрим, какими качествами должен обладать идеальный вид топлива. Во­первых, он должен долго хорошо гореть и давать сильный жар. 4 Во­вторых, он должен быть относительно дешевым. В­третьих, он должен быть экономичным и практичным. Следовательно, идеальный вид топлива должен обладать одновременно всеми перечисленными качествами.  Цель:  проведение   серии   экспериментов   и   выяснение   на   их   основании, уместности использования   угля или дров в  быту . Задачи: ­ рассмотреть  доступные виды топлива для использования в быту; ­ изучить  свойства  горения  данных  видов  топлива; ­ провести   эксперименты   по   принципам   сгорания   и   по   особенностям теплоотдачи; ­ узнать закупочную стоимость разных видов топлива; ­ проанализировать и обобщить полученные данные.  Я проживаю в частном секторе, поэтому одна из моих злободневных проблем ­ отапливание помещения. Поэтому  актуальность  моей  исследовательской  работы  звучит   следующим образом: поддержание температуры помещений для сохранения   жизнедеятельности в  отопительный   период. Проведение опроса. Статистика ­ это неоспоримый  показатель фактов. Я опросил 210 человек. Одна треть    (70 человек)  проживает в частном секторе. Из них всего лишь 3 человека отапливают жилище  дровами.  Основываясь на данном опросе, я выдвинул 1 гипотезу: предположим, что уголь является лучшим видом топлива, поэтому  им пользуется подавляющее большинство населения;  В нашей семье  в быту используются  смешанные виды топлива.  Отсюда моя 2  гипотеза: каждый вид топлива обладает своими преимуществами и недостатками, возможно ли  назвать один из них наилучшим. Методы  исследования   –   изучение   источников   информации   (книги,   статьи, сайты), наблюдение, эксперимент. 5 Этапы работы. Подготовительный   – сбор информации по теме исследования из различных источников, планирование работы, заготовка дров и необходимого количества угля; Проведение эксперимента: 1) наблюдение над экспериментом с дровами; 2) наблюдение над экспериментом с углем. Подведение итогов эксперимента – анализ и сопоставление  собранных данных, выводы. 6 ГЛАВА 1.      ХАРАКТЕРИСТИКА   РАЗНОВИДНОСТЕЙ   УГЛЯ    И    ДРОВ. В Толковом словаре русского языка Д.Н. Ушакова дается такое определение. Дрова – это пиленые и расколотые деревья, употребляемые для топлива.  В качестве дров  могут быть использованы лиственные и хвойные породы. Используя  хвойные породы  заметим, смола дает хороший жар , но в процессе горения лопаются смоляные пазухи, искры от них летят во все стороны, что при неосторожном обращении с печью может привести к пожару. Лучшими,   в   отношении     теплотворения,       являются  дубовые  дрова,   но   это довольно дорогое   удовольствие.   Берёзовые  дрова дают высокое и ровное пламя, долго горят. По теплоотдаче уступают только дубу. Эти  дрова быстро разгораются, благодаря   легко   воспламеняющейся   бересте.   Поэтому   оптимальным   вариантом будут  дрова из березы.   Ископаемый уголь – полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся из частей   древних   растений   под   землей   без   доступа  кислорода  (определение   из толкового словаря Д. Н. Ушакова).   Он может быть разных сортов: бурый, черный и самый лучший – антрацит.   Антрацит  ­   ископаемый   уголь,   применяется   для   отопительных   целей.   Это уголь самого высокого качества, почти целиком состоящий из углерода(до 98%). Характеризуется   высокой   теплоотдачей   при   сгорании,  его   требуется   меньше   для достижения   необходимой   температуры.       Данный   вид   топлива,   благодаря   своей плотности   характеризуется   длительным   временем   сгорания.   Антрацит   идеальный вариант   при   условии,   что   Ваше   отопительное   оборудование   соответствует 7 определенным   техническим   требованием   (мощной   тягой),   необходимым   для разжигания данного угля. Кузнецы­металлурги, которым нужна была для  выплавки металла из руды высокая температура, сразу поняли его значение. Добывается он в глубоких   шахтах.     Появилась   новая   профессия,   тяжелая   и   опасная   ­   шахтер.   У шахтера много врагов под землей ­ и обвал, и наводнение, и рудничный газ, который может отравить человека или взорваться. Но черный уголь ­ антрацит ­ все еще нужен металлургам,  поэтому  добыча   его  не  прекращается, хоть  и становится  все  более дорогостоящей.  Каменный уголь  –   это полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся из частей   древних   растений   под   землей   без   доступа   кислорода.   Международное название   углерода   происходит   от   лат.   carbō   («уголь»).   Уголь   был   первым   из используемых   человеком   видов   ископаемого   топлива.   Он   позволил   совершить промышленную   революцию,   которая   в   свою   очередь   способствовала   развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. Хорошо подходит для сжигания в  отопительных системах, так как горит долго. Бурый   уголь  —   горючее полезное   ископаемое растительного   происхождения низкой степени углефикации, переходная форма от торфа к каменному углю.  Бурый   уголь   в   нашем   крае   залегает   совсем   близко   к   поверхности   земли,   и добывать его можно с помощью огромных экскаваторов. Горит он  не так жарко, как антрацит, но для отопления годится. Возьмем для эксперимента данный вид угля. ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ: 8 2.1 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА; Эксперимент проводился в 2 этапа. Каждый этап соответствовал своему виду топлива. На эксперимент у меня  ушло  два дня.  Для проведения эксперимента были выбраны берёзовые дрова и бурый уголь. Все этапы эксперимента осуществлялись в одинаковых условиях и по единому плану. Оборудование: жилое помещение с печью, весы, термометр, часы. Ход эксперимента. 1. Взвешивание обоих видов топлива. Подготовленные березовые дрова и бурый уголь взвешиваем.  Для чистоты эксперимента берем одинаковый вес топлива: по 7 кг дров и угля. 2. Закладка видов топлива в печь. Выяснилось, что дрова и уголь, имеющие одинаковый вес, могут отличаться по объему. Объем дров больше, так как они легче. 3. Горение. Замеры  температуры   сопровождались   замерами  промежутков   времени.  Замер прекращался,   когда   останавливался   подъем   температуры.   Начальная   температура эксперимента  + 24°С.  А) В первый день я проводил  исследование с углем:         7кг каменного угля сгорает за 2ч 30мин,  поднимая температуру с +24С до +27С.     До прежнего уровня температура опускается за 4ч 30мин. Б) Во второй  день я проводил  исследование с дровами:       7кг берёзовых дров сгорает за 1ч,  поднимая  температуру с +24С до +26С.  До прежнего уровня температура  опускается за 3ч. 4.Теплотворная способность видов топлива. Замеры  промежутков  времени относительно критической температурной мерки 9 в +18С. 2.2 АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ.    Внесем данные для сравнения в таблицу. уголь +24с 2 часа  30 минут +27c 4 часа 30 минут продолжается До  +18с /  8­9 час 16 часов Первоначальная  t Время прогорания Максимальная   t Время до первоначальной   t Теплоотдача  Понижение  t / час Время эксперимента дрова +24с 1 час +26c 3 часа закончилась До +18с / 2­3 час 7 часов Итак,  на прогорание угля уходит на 1час 30 минут больше времени и при сгорании этого вида топлива температура повышается на 1 градус выше. Через   сколько   же   времени   температура   опустится   до   первоначальной   в     24 градуса?  Опять же временной промежуток у угля окажется дольше на полтора часа. Спустя 4 часа после начала эксперимента с дровами теплоотдача данного вида топлива закончилась. На данный процесс эксперимента с углем ушло 7 часов, а   теплоотдача ещё продолжается. Засечём   время   до   понижения   температуры,   критической   меркой   которой выставим 18 градусов. Время эксперимента с углем продлится ещё до 9 часов. А вот эксперимент с дровами  закончится уже через 2­3 часа.  ИТОГО: на эксперимент с углём ушло в общей сложности  16 часов,                а на эксперимент с дровами 7 часов. Наглядно   увидеть   соотношение   времени   и   температуры   сгорания   разных   видов топлива, имеющих один вес, можно на диаграмме (графике). 10 30 25 20 15 10 5 0 0 1 2.5 4 7 16  дрова – синий цвет    уголь – красный цвет Максимальный подъем температуры в эксперименте с углем на 1 градус выше за более длительный промежуток времени. Эксперимент с углем занимает в 2 раза больше времени. Изгибы ломаной линии более плавные,  т. е. отсутствуют резкие перепады температур.                Эксперимент с дровами отличается более резким подъемом температуры, а также быстрым ее понижением. Сравнение достоинств и недостатков данных видов топлива.   Уголь Дрова 11 Процесс Горит   долго   и   ровно, Быстро прогорают до сжигания. практически не сгорая   до конца, оставляя   жар.     Таким   образом, конца.   Каждый   раз без   предварительной   растопки осуществляем   следующую   осуществляем   растопку заново. Использование отходов. закладку.         + Остаётся   много   золы, которую   нужно   вывозить   в специально   отведенные   для   этого места. Вес   машины 3.000­3.200кг        + топлива. Золы   мало   и   её можно   использовать     в огороде.            + 1.500­1.700 кг Цена   машины 3.300  рублей 3.300­3.700 рублей топлива. Анализируем данную таблицу:  При процессе  сжигания   плюс  на стороне угля. При  использовании отходов   плюс  на стороне  дров. Цена   на   машину   угля   и   дров   приблизительно   одинаковая,   а   вот   вес   сильно отличается (угля по весу в 2 раза больше),   что следует учитывать     при покупке топлива.  В данном сравнении  опять плюс  на стороне угля. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 12            На Руси говорили: “Изба без русской печи, что человек без души, нежилым  пахнет такая изба, наводит тоску. А как сложат печь, да затопят – сразу оживает  изба”. Печь всегда считалась  символом счастья и добра.           Огонь в русской печи – незабываемое зрелище: вокруг него собирались  большими семьями сумерничать. Кто дремлет, кто рассказывает бывальщину, и все  смотрят на догорающие угли, как на мерцающее сокровище. А кто­то залез на  полати, где было особенно хорошо, пахло теплыми кирпичами и хлебным дымком. В  печи томили молоко, варили рассыпчатые каши и готовили жаркое. Вкус пищи,  приготовленной в русской печи, удивителен и несравним ни с чем, тут русская печь  вне конкуренции!  Функции печи в наше время   изменились. Для части населения она осталась лишь источником тепла в доме.  Какой же вид топлива является наилучшим для использования в быту? Проведя эксперименты во время своей исследовательской работы,   я сделал следующие выводы:     УГОЛЬ  дольше горит;  он выделяет при горении больше тепла;  его требуется меньше для достижения необходимой температуры; себестоимость   угля   относительно   его   веса   в   2   раза   дешевле себестоимости дров; ИТОГ:  Следовательно, уголь является экономичным, надежным,  практичным, то есть требующим минимальных физических затрат от человека, поэтому и самым востребованным     видом   топлива   при     поддержании   температуры   помещения   для обеспечения жизнедеятельности.   При необходимости мы можем оставить дом  на длительное время, протапливая его лишь 1 раз в сутки, не боясь переохлаждения помещения. При всём богатстве выбора другой альтернативы применению угля   в быту пока нет. 13 Не могу оставить без внимания достоинств нашего второго вида топлива ­ дров. Именно  традиционным для русской бани является топка дровами. За короткий срок дрова прогорают,  достигая при этом нужной вами температуры.  Жар    в  бане     держится  недолго,   но  этого хватает,    чтобы принять  водные процедуры. Дрова – это не просто топливо, это особый дух бани.  Они   имеют приятный аромат   и   успокаивают   нервную   систему   своим   потрескиванием.  Жар   в   парной обладает   не   только   очищающим,   но   и   лечебным   эффектом   для   избавления всевозможных болезней, начиная от серьёзных заболеваний сердечно ­ сосудистой системы и заканчивая лёгкими простудами. СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ: 14 1.  Азбука   изобретений.   Успенский   М.  Справочное  издание.             Красноярск 2006.  Большой толковый словарь современного русского языка.  2. 3. / Под ред. Д.Н. Ушакова./ ­ Москва 2000. 4. 5.  Тэйлор, Барбара. Планета Земля. Детская энциклопедия 2010.  Томилин.  Как  люди  открывали  землю.  Ленинград.                                   Детская  литература 1985.  Я познаю мир. География: Детская энциклопедия. Москва 2002. 6.