Проектная работа "Все необычное - в обычном! Термос"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Большетумановская основная школа

Проектная работа

«Все необычное - в обычном! Термос»

ученица 7 класса

Серебрякова Полина Ильинична

Руководитель:

 Синякова Марина Валерьевна

учитель физики

тел. 89040697776

Электронная почта:

mvd-87@mail.ru

2019 г

Содержание.

1.     Теоретическая часть.

1.1   Виды теплопередачи.

1.2   Что такое термос?

1.3   Принцип устройства термоса для сохранения тепла.

1.4   история изобретения термоса.

2. Практическая часть.

2.1 Изготовление термоса в домашних условиях.

2.2 Результат испытания термоса.

3. Заключение

4. Литература

Введение.

По выходным я с семьей  люблю ходить кататься на лыжах, и мы всегда берем с собой термос с горячим чаем.

Но однажды я нечаянно уронила термос. Так как другого термоса не было, то мы все равно решили взять его с собой. В лесу я заметила, что чай остыл, хотя раньше он оставался теплым. Мама мне объяснила, что при падении термоса треснула колба и поэтому вода быстро охлаждается. Рассмотрев  разбитый термос, я увидела, что колба зеркальная, и предположила, что из-за этого вода долго не остывает. Папа мне подсказал, что между стенками колбы был вакуум и может быть, поэтому вода долго не остывала. Я подумала: «А нельзя ли самой изготовить термос?». Но чтобы сделать термос надо знать, в чем его секрет. Так появилась исследовательская работа на тему «Всё необычное - в обычном. Секреты термоса».

Цель работы: исследовать, почему вода в термосе долго не остывает.

Задачи работы:

1. Изучить   литературу,   в   которой   описываются   способы передачи тепла.

2. Изучить литературу, в которой описывается устройство и применения термоса.                

3. Исследовать, от чего зависит способность термоса сохранять температуру.

4. Изготовить самостоятельно термос.

5. Сделать замеры температуры воды в моём термосе и понаблюдать за её изменениями

Теоретическая часть.

1.1   Виды теплопередачи.

1.       Теплопроводность. Это способ передачи тепла (энергии) от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам, или от более горячих тел к менее нагретым при непосредственном соприкосновении. Например, если холодную ложку опустить в кипяток, то ложка нагреется.  Ложке сообщается некоторое количество теплоты, а вода – охладится, т.е. она теплоту отдает ложке. Хорошие проводники тепла – металлы, хуже проводят тепло жидкости. Очень плохо проводят тепло воздух, пластмасса, дерево, поролон, пенопласт, строительная пена и т.д. Воздух плохо проводит тепло, т.к. промежутки между молекулами больше размеров самих молекул. Доска проводит тепло лучше, чем опилки, полученные при  распиловке этой же доски, т.к. между опилками находится воздух, который плохо проводит тепло.

2. Конвекция. Это способ передачи тепла (энергии) струями  жидкости или газа. От горячей батареи нагревается воздух около нее, он становится легче и поднимается наверх, а холодный воздух опускается вниз. Следующая партия воздуха нагревается и поднимается вверх, а более холодный воздух опускается вниз. Так постепенно происходит передача тепла от батареи ко всему воздуху в комнате. Если чайник с водой поставить на плиту, то внизу вода нагреется, станет легче и теплая вода поднимется наверх, а холодная вода опуститься вниз, т.к. она более тяжелая.

3. Излучение. Это способ передачи тепла (энергии) в виде невидимых лучей. Все тела, нагретые до любой температуры, излучают невидимые лучи, передающие тепло. Чем выше температура тела, тем больше излучается энергии. Если поднести руку сначала к слабо нагретому утюгу, а потом к сильно нагретому, то рука во втором случае почувствует  больше тепла. Это объясняется тем, что горячий утюг излучает энергии больше. Температура на поверхности Солнца 6000^оС, оно излучает огромное количество энергии, за счет которой прогревается Земля и поэтому на Земле существует жизнь. Светлые блестящие поверхности отражают тепло, а темные поверхности поглощают энергию. Поэтому летом все носят, светлую одежду, а зимой – одежду темных тонов. Зимой собаки любят спать на куче золы, т.к. темная зола поглощает солнечные лучи и лучше прогревается. Весной проталины раньше появляются у дуба, чем у березы. У дуба ствол темный, он от солнца больше прогревается и начинает излучать энергию, под действием которой снег быстрее тает. А у березы кора светлая, поэтому ствол нагревается меньше.

1.2 Что такое термос?

Как только я пришла домой, то стала листать свои энциклопедии. Ничего про термосы в них не написано. А про тепло вот что: «с точки зрения физики теплота — это форма энергии: энергия движущихся молекул». Так вот кто там «живёт» - молекула!? А мы знаем, что молекула — это наименьшая частица вещества. Молекулы бегали внутри жидкости, и она оставалась теплой. Но ведь в простой бутылке жидкость остынет и замерзнет!? Так кто же в термосе «живёт» и греет молекулы?

Я включила компьютер и нашла в интернете определение термину «термос». Те́рмос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания, по сравнению с температурой окружающей среды.

Значит, термос сохраняет температуру благодаря своему устройству? С этим вопросом я обратилась к папе.

1.3  Принцип устройства термоса для сохранения тепла

Папа объяснил мне, что никто и даже ничто в термосе не «живёт». Устройство термоса позволяет сохранять довольно долго температуру налитой в него жидкости. Это происходит благодаря двум вещам. Первое - это вакуумное (безвоздушное) пространство между железными колбами, и зеркальная капсула внутри термоса отражает тепло. И ещё то, что термос плотно закрывается пробкой.

Итак, он состоит из стеклянного сосуда с двойными стенками. Внутренняя поверхность этих стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками выкачан воздух. Чтобы защитить стеклянный корпус термоса от повреждений, его помещают в картонный или металлический футляр, сосуд закупоривают пробкой, а сверху футляра навинчивают колпачок.

Современный термос в разрезе

                                  1.4   История изобретения термоса

Изобретение термоса связано с именами  шотландского ученого XIX века Джеймса Дьюара и немецкого производителя Рейнгольд Бургера.

В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. Конечно, колба была изобретена для хранения химикатов, но именно она стала моделью современного термоса. В 1903 году берлинский производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара. В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.

Приобретая статус изделия, широко пользующегося спросом, термос был использован во многих известных экспедициях, он стал неотъемлемой бортовой принадлежностью самолетов, его использовали в перелетах на воздушном шаре.

В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет.  А можно ли изготовить термос в домашних условиях?  Я  решила ответить на этот вопрос.

Практическая часть.

2.1   Изготовление термоса в домашних условиях

Для изготовления термоса в домашних условиях я использовала подручные средства, которые есть в каждом доме.

Для изготовления  термоса мне потребовалось:

1.     Стеклянная бутылка емкость 0.5 л с винтовой крышкой. Если мы возьмем пластиковую бутылку, то наливать в неё горячую воду не получится. От горячей воды колба может деформироваться.

2.     Пластиковая бутылка ёмкостью 2 л

3.     Теплоизоляционный материал – фольгоизолон, синтепон.

4.     Светоотражающий материал - фольга

5.     Скотч, нитки

6.     Ножницы, нож

7.     Губка

8.     Пластиковый стаканчик

9.     Маркер

Ход работы:

1) Стеклянную бутылку обмотала фольгоизолоном, чтобы блестящий слой был внутри. Обмотать надо тщательно не только стенки сосуда, но и его дно.

2) Разрезала пластиковую бутылку пополам. Эти детали будут нужны для изготовления корпуса термоса.

3) На дно пластиковой бутылки вставила пенопласт.

4) Следующий слой – обмотала синтепоном всю бутылку: стенки и дно стеклянной бутылки.

5) Обмотала синтепон нитками, чтобы он плотнее лежал на бутылке.

6) Потом обмотала бутылку фольгой, плотно прижимая её к стенкам самодельной колбы.

7) Обмотала колбу скотчем, чтобы все слои хорошо держались на бутылке.

8) Вставила получившее изделие в нижнюю часть пластиковой бутылки.

9) Обмотала половинки пластиковой бутылки скотчем, чтобы надежно их соединить между собой.

10) Чтобы уменьшить теплоотдачу через крышку бутылки, её надо тоже утеплить. Для этого отрезала у верхней части пластиковой бутылки винтовую часть горлышка. Это следует сделать очень точно, чтобы горлышко стеклянной бутылки свободно проходило в это отверстие. Взяла кусок поролона и сделала в нѐм круглое углубление, которое по диаметру чуть меньше крышки бутылки. Потом этот подготовленный кусок поролона вставила в пластиковый стаканчик. Для этого срезала у пластикового стаканчика верхнюю часть. Дно стаканчика по высоте должно быть таким же, какова и высота поролонового кусочка. Положила отрезанную нижнюю часть стаканчика на подготовленный кусок поролона, где располагается крышка, и обвела его по окружности. Вырезала эту часть из куска поролона и вставила в нижнюю часть стаканчика. Получилась утепленная крышка для бутылки.

Мой термос  готов.

2.2 Результат испытания термоса.

Для проведения испытания моего термоса использовала горячую воду. Залила воду в термос. Предварительно измерила её температуру. Все данные о температуре воды я занесла в таблицу. Испытания термоса проходили  в течение пяти часов. Каждый час я  замеряла температуру воды. Термос во время испытания находился в комнате на столе при  температуре .

Через пять часов вода не приобрела значение температуры, а оставалась всё ещё тёплой. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения горячих жидкостей. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника, в нем можно заваривать чай, делать травяной отвар. Главную функцию – хранение тепла этот термос выполнил. Его достоинством можно считать сравнительно небольшой вес. Колба, выполненная из стекла, может разбиться, но теплоизоляционные материалы увеличивают еѐ прочность. Они позволяют смягчить резкие удары, которые возможны при падении такого термоса.

Конечно, самодельный термос уступает по своим свойствам заводскому, но всё-таки на небольшой промежуток времени (1-2 часа)  на него можно рассчитывать.  Считаю, что моё исследование имеет практическое значение и может пригодиться учащимся нашей школы в вопросах быта.

Заключение.

В ходе своей работы я узнала историю появления термоса, я выяснила устройство этого изделия, поняла суть протекающих в нем физических явлений. Это позволило мне сконструировать свою модель термоса. Изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Это позволит сохранить моей семье денежные средства. Не секрет, что заводские модели термосов стоят недешево.

Моя работа помогла пополнить мне свой багаж знаний, позволила расширить кругозор.

          Я думаю, что много других предметов, которыми люди пользуются давно, но совсем не подозревают о том, какие секреты могут скрывать эти устройства внутри себя. А это значит, что мои исследования будут продолжаться.