Исследовательская работа: «Все необычное – в обычном! Секреты термоса»

17

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение –

Гимназия с. Чекмагуш муниципального района Чекмагушевский район

Тема исследовательской работы:

«Все необычное – в обычном! Секреты термоса»

Автор: ученица 3а класса Загидуллина Камила Гаязовна

Научный руководитель: Гареева Эльвира Риферовна,

учитель начальных классов

с. Чекмагуш

2017

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

Глава I. Теоретическая часть.

1.1. Что такое термос?................................................................................5

1.2. Принцип устройства термоса для сохранения тепла…...4

1.3. История изобретения термоса……………………………..5

Глава II. Практическая часть.

2.1. Изготовление термоса в домашних условиях……………….…7

2.2. Результат исследования…………………………………….......8

Заключение………………………………………………………………….10

Список использованной литературы……………………………………...11

Приложения

Введение

Однажды мои родители принесли из магазина интересную «штуковину» – железную колбу с крышкой, внутри нее было стекло. На мой вопрос о том, что это, родители ответили: «Термос, завтра мы все идем в лес кататься на лыжах, он нам очень пригодится».

Вот это загадка, зачем нужна банка в лесу? Видимо они хотят, чтобы мы грызли лед из нее, вместо мороженого. Однако есть лед на морозе мне однозначно нельзя, ведь я могу заболеть. Мама варила на кухне компот. Я решила все-таки узнать у нее, зачем нам нужен замороженный компот. Мама посмеялась и сказала как-то загадочно: «Вот увидишь, компот будет теплый».

Утром мы отправились в лес. После нескольких веселых спусков, мама предложила отдохнуть. Мы открыли рюкзак, достали термос. Мама приготовила кружки, налила туда компот. Компот оказался теплым. Я решила, что это потому, что мы еще совсем недолго гуляем и он не успел замерзнуть.

Мы еще долго катались, играли в снежки, очень устали и перед возвращением домой, решили еще немного попить вкусного компота. Вы не поверите! Он так и остался теплым! Я не верила своим глазам и чувствам. Кто же в термосе «живёт» и греет компот? Из чего изготавливают термос?

Актуальность моей работы в том, что термос – удобный, полезный и необходимый предмет в каждой семье.

И я выдвинула гипотезу: можно ли изготовить термос самому в домашних условиях и что для этого нужно? На эти вопросы я решила ответить в ходе моего исследования.

Я поставила перед собой цель: изучить как устроен термос и изготовить его в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить историю создания термоса и принцип сохранения тепла в термосе.

2. Изготовить термос в домашних условиях.

3. Сделать замеры температуры воды в моем термосе и пронаблюдать за её изменениями.

Объект исследований: термос

Предмет исследования: физические свойства термоса

В ходе работы я использовала следующие методы:

- изучение литературы;

- поиск информации в Интернете;

- наблюдение за изменениями и измерение температуры в самодельном термосе.

Глава I

1. 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». [Новая энциклопедия школьника, с. 170] Так вот кто там «живёт» - молекула!? Отлично, теперь нужно узнать, что такое молекула. Мама сказала, что молекула — это наименьшая частица вещества. Молекулы бегали внутри компота, и он оставался теплым. Но ведь в простой бутылке компот остынет и замерзает!? Так кто же в термосе «живёт» и греет молекулы?

Я включила компьютер и нашла в Википедии определение термину «термос». Те́рмос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания, по сравнению с температурой окружающей среды. [http://ru.wikipedia.org/wiki/Термос]

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

1.2. 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 налитого в него компота. 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 4 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 3. сосуд закупоривают пробкой 2, а сверху футляра навинчивают колпачок 1.

Современный термос в разрезе

1. 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.

Глава II. Практическая часть

2.1. Изготовление термоса в домашних условиях

Для изготовления термоса в домашних условиях я использовала подручные средства, которые есть в каждом доме. (Приложение 1)

Для изготовления термоса мне потребовалось:

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

Пластиковая бутылка ѐмкостью 2 л

Теплоизоляционный материал – фольгоизолон, синтепон

Светоотражающий материал - фольга

Скотч, нитки

Ножницы, нож

Губка

Пластиковый стаканчик

Маркер

Ход работы (Приложение 2)

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 исследования

Для проведения испытания моего термоса использовала горячую воду. Залила воду в термос. Предварительно измерила еѐ температуру. Все данные о температуре воды я занесла в таблицу (Приложение 3). Испытания термоса проходили в течение шести часов. Каждый час я замеряла температуру воды. Термос во время испытания находился в комнате на столе при комнатной температуре +21 (Приложение 4)

Через шесть часов вода не приобрела значение комнатной температуры, а оставалась всѐ ещѐ тѐплой. 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 начальной школы в вопросах быта.

Я немного подумала, и у меня появился новый вопрос. Если термос удерживает тепло за счет медленного теплообмена, то сможет ли он сохранить холод?

У нас в морозильнике были замороженные ягоды. Я положила их в свой термос и плотно закрыла крышку. Через два часа оказалось, что ягоды не растаяли. (Приложение 5)

Значит, термос можно использовать летом в походах для прохладной воды. А еще я узнала, что в термосе можно заваривать шиповник, делать лекарственные чаи и даже кашу настаивать. Спасибо тем, то её придумал! После моих исследований родители решили подарить мне на день рождения термос, чему я буду очень рада!

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.

Список литературы

1. Ергомышева – Алексеева М.Н. Физика - юным. - М., «Просвещение», 1969. – 184с.

2. Н. Никоновой - Сто тысяч Как? И Почему? ООО «Издательство АСТ» 2002г.

3. Новая энциклопедия школьника, с. 170

4. http:// ru.wikipedia

5. http://nezna.li

6. www.edu.yar.ru

7. www.izobreteno.ru

8. www.termostorg.ru

Приложения

Приложение 1

Начало работы

Конечная цель

Приложение 2

Ход моей работы

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4,5

Шаг 6

Шаг 7

Шаг 8

Шаг 9

Шаг 10

Мой термос готов!

Приложение 3

Приложение 4

Начальная температура в термосе +84°C, время измерения -в 17 ч.

Температура воды +75°C Температура воды +66°C

Время измерения – в 18 ч. Время измерения – в 19 ч.

Температура воды +58°C Температура воды +51°C

Время измерения –в 20 ч. Время измерения –в 21 ч.

Температура воды +43°C Температура воды +36°C

Время измерения – в 22 ч. Время измерения – в 23 ч.

Приложение 5

Замороженные ягоды не растаяли