Внеурочное занятие "Определение физических характеристик денежных монет, как метод проверки их подлинности".

МАОУ СШ№1 г. Михайловска

«Наука - основа процветающего общества»

Секция: «Физика»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ физических характеристик денежных монет как метод проверки их подлинности

Автор: Сердитова Т.Н,

учитель физики ВКК

г. Михайловск, 2024

Содержание

Ведение 3

История денежного обращения России 4

Гидростатический метод измерения плотности 6

Определение плотности денежных монет методом гидростатического взвешивания. 8

Определение удельной теплоемкости монет. 10

Выводы 11

Заключение 11

Литература 12

Приложение 13

В далёкой древности наши предки применяли товарообмен, но особенно ценились меха пушных зверей – соболя, куницы, лисы, белки и прочих животных. А так же пользовались успехом куски полотна и возможно поэтому, появилось слово «платить» в русском языке.

С развитием торговли и производства ведущую роль стали выполнять слитки из драгоценных металлов и меди разной формы и веса, имея высокую ценность при относительно небольшой массе. Во втором тысячелетии до н. э. в Вавилоне купцы при применении слитков или колец из драгоценных металлов гарантировали их вес и содержание металла клеймом.

Первая, хотя и не очень удачная попытка чеканить свою настоящую русскую монету, произошла ближе к концу 10 века. Позже появились серебряные слитки, которые весили около 200 грамм и назывались гривнами. Если требовалось вернуть половину слитка или же товар не оценивался на всю стоимость, гривну разрубали на части. Разрубленный серебряный кусок и назывался «рубль».

Во время правления государством императора Петра I, появились и другие разменные монеты: пятаки, гривенники, полтинники.

Когда появились первые монеты, появились и подделки. Фальшивые монеты были повседневным явлением, народ знал слова высеченные на стене святилища Аполлона в Афинах: «Лучше подделывать монету, чем истину». В то же время впервые возникли методы и приемы проверки подлинности монет, т.к. изготовление поддельных денежных знаков, а также переделка подлинных монет наносили ущерб государству.

Цель работы: определение основных физических характеристик денежных монет.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• Изучить историю денежного обращения в России;

• Определить плотность денежных монет методом гидростатического взвешивания;

• Провести сравнительный анализ расчетной плотности монет с теоретическими данными;

• Определить удельную теплоемкость денежных монет.

Объектом исследования являются физические характеристики денежных монет.

Предметом исследования являются денежные монеты различного достоинства.

Монеты Руси известны начиная еще с 10 века. Именно тогда князь Владимир решил взяться за производство собственной денежной массы.

По его приказу в Киеве началось производство золотников массой 4,3 грамм, а также сребреников весом около 3 грамм. До той поры на Руси хождение имели монеты иностранных государств, в частности, Византии. В дальнейшем серебрянки и золотники выпускались в течение примерно двухсот лет.

Пришествие татаро-монгольской орды и последующее крушение русской цивилизации привели к длительному спаду государственности и культуры. Возобновление чеканки монет в Московском государстве относят к периоду правления князя Дмитрия Донского. При Донском деньги выпускались из серебра и меди.

Серебряная так и стала называться – деньга (от тюркского – таньга), а медная монета стала называться пуло (позднее за ней накрепко прикрепится прозвище полушка). Затем происходило многократное изменение весовых характеристик. Уже в то время страну заполонили монеты фальшивые, не отвечающие должному качеству.

М онеты чеканились в Москве и Новгороде. Назывались они алтын, гривна и полтина. Хотя товар и считали рублями, но монеты такой не выпускалось. После очередной денежной реформы московская деньга и новгородская полуденьга была заменена на новую мелкую монету, на которой изображался святой Георгий, побивающий змея копьем. Дело в том, что он считался покровителем великокняжеского дома. В народе монету стали называть сабельницей или копейкой.

Основными металлами для изготовления монет в течение столетий были золото, серебро и медь. Государство или правитель, чеканившие деньги, удостоверяли как точность веса, так и пробу сплава монеты. В истории можно найти как минимум три способа подделки монет. Первый - это уменьшение веса монеты, или чеканка неполновесной монеты. Второй - уменьшение содержания драгметалла в монете, или снижение пробы монеты. Иногда такие способы подделки называют «порчей монет». И третий способ - изготовление «золотых» и «серебряных» монет из неблагородных металлов. Им только придавался вид подлинных. Иногда их покрывали тонким слоем драгоценного металла.

Были приемы проверки подлинности монет:

1. При помощи ножа срезался кусочек монеты и по срезу легко устанавливали подлинность монет. Но фальшивомонетчики быстро нашли выход из положения: они сами делали на поддельной монете надрез и серебрили его.

2. Кроме ножа, монету проверяли «на зуб»: если зуб не берет - значит, монета поддельная, так как хорошо было известно, что золото и серебро - относительно мягкие металлы, и зубы оставляли на них метку.

3. Монету испытывали на звук: бросали на камень. Если был звонкий, чистый звук - значит, монета подлинная, глухой - поддельная.

Изготовление поддельных денежных знаков, а также переделка подлинных монет наносили ущерб государству, и фальшивомонетчики всегда строго преследовались в соответствии с законами. Однако даже угроза самого сурового наказания, а практически везде это была смертная казнь, не останавливала их.

С облазн подделывать монеты был вызван еще и тем обстоятельством, что монеты первоначально чеканились крайне небрежно. Форма их была неправильная, изображения на аверсе и реверсе неясные. Объясняется это как несовершенством техники на монетных дворах того времени, так и отсутствием строгого государственного надзора за чеканкой и состоянием денежного обращения.

Подделка монет в России в XVII в. превратилась в настоящее бедствие. Появилось огромное количество фальшивых медных денег. Правящие круги России вынуждены были временно отказаться от дальнейшего злоупотребления чеканкой медных монет и снижения содержания чистого металла в серебряной и золотой монете. Правительству необходимы были новые источники доходов, и прежде всего за счет выпуска в обращение новых денег. Таким источником и стала эмиссия бумажных денежных знаков, осуществленная в России в 60-х годах XVIII в. С этого времени монета в России начинает обращаться параллельно c бумажными денежными знаками - ассигнациями.

В конце XIX в. для стабильного развития экономики в России началась подготовка к денежной реформе. Основой денежной системы Российской империи стал золотой рубль, который содержал 17,424 доли чистого золота. В связи с введением системы золотого монометаллизма серебряная монета была превращена во вспомогательное средство платежа.

Система золотого монометаллизма с обращением кредитных билетов просуществовала в России вплоть до 1914 г. С первых же дней после вступления России в I мировую войну правительство для покрытия дефицита государственного бюджета начало использовать эмиссию кредитных билетов, а закон от 27 июля 1914 г. ликвидировал размен кредитных билетов на золото. С развитием инфляции начался процесс исчезновения звонкой монеты из обращения. Золотая, серебряная, а впоследствии и медная монета полностью исчезли из обращения и осели на руках у населения и в форме сокровищ.

После долгого перерыва монета вернулась в денежное обращение уже в советское время. На завершающем этапе денежной реформы 1922-1924 гг. в обращение была выпущена заготовленная ранее серебряная монета достоинством в 10, 15, 20, 50 коп. и 1 руб. и медная монета в 1, 2, 3 и 5 коп. Таким образом, была осуществлена первая монетная программа Правительства СССР. Однако в конце 20-х годов было окончательно признано, что чеканка монет из золота, серебра и меди «съедает» огромное количество дорогостоящих и дефицитных металлов. Это понимали еще в дореволюционной России. В 1910-1911 г.г. Министерство финансов совместно с монетным двором разработало программу замены дорогостоящего серебра в разменной монете на никелевые сплавы, которые уже с середины XIX в. успешно применялись в монетном деле некоторыми странами Европы. В перспективе намечалась чеканка бронзовых монет. В 1911 г. были изготовлены пробные никелевые монеты, но монетная реформа не была завершена: помешала война, а затем революция. Ее осуществили уже в советский период.

Во второй половине 20-х годов чеканка медной и серебряной монеты все еще продолжалась, выбор материала для новых монет был уже сделан: бронза и медно-никелевый сплав. В 1930 г. произвели пробную чеканку медно-никелевых монет достоинством от 10 до 20 копеек, а в конце 1931 г. Ленинградский монетный двор начал массовое их производство. В те годы был определен круг материалов, из которых изготавливаются российские монеты и сейчас.

Плотность твердого тела можно определить без измерения его объема, используя пружинный динамометр с линейной шкалой и жидкость с известной плотностью. Сущность метода заключается в действии на тело силы упругости деформированной пружины и выталкивающей архимедовой силы. Метод определения плотности сводится к последовательному взвешиванию тела на пружинном динамометре сначала в воздухе, а затем в воде.

При взвешивании тела массой m в воздухе на него действуют две силы: сила тяжести и сила Архимеда , равнодействующая которых по модулю равна силе упругости  пружины динамометра (рис.1).

Рис.1

Тогда равновесное состояние взвешиваемого тела определяется векторной суммой всех действующих на него сил, равной нулю:

(1)

Так как все силы направлены вдоль одной прямой, то векторное равенство (1) с учетом знаков можно заменить скалярной суммой:

(2)

Подставив в уравнение соответствующие выражения этих сил, получим:

 , (3)

где ρ_г- плотность газа (воздуха).

При проведении взвешивания данного тела в воде получим аналогичное уравнение:

, (4)

где - плотность жидкости (воды) при температуре опыта.

Решая систему уравнений (3) и (4) относительно объема тела V, получим:

, (5)

Решая уравнение (3) относительно тела, получим:

 (6)

Подставив значение V из выражения (5) в уравнение (6) для плотности исследуемого тела окончательно получим:

 (7)

где x₁, x₂- величина деформации (растяжения) пружины динамометра при взвешивании в воздухе и в воде соответственно;

ρ_г=1,2 кг/м³ ,ρ_ж=997,1кг/м³ - табличные значения плотности воздуха и воды при комнатной температуре (t=25°С).

Принципиальная схема установки приведена на рис. 2.

Рис. 2

Пружинный плотномер – динамометр образован из стальной пружины 1 цилиндрической формы, измерительной линейки 2 с миллиметровыми делениями, и сосудом 3 с дистиллированной водой. Пружина 1 верхним концом закреплена к лапке штатива 4 в вертикальном положении. К нижнему концу пружины прикреплен тонкий проволочный подвес 5, к которому подвешивается испытуемое тело 6. Подвес 5 снабжен указателем 7, расположенным у поверхности измерительной линейки 2, которая с помощью лапки 8 закрепляется к общему штативу 9.

Для определения плотности денежных монет методом гидростатического взвешивания необходимо:

1. Установить стрелку указателя 7 на нулевое деление измерительной линейки посредством перемещения вдоль вертикальной оси;

2. Подвесить монеты к подвесу динамометра и по шкале линейки измерить деформацию пружины x1;

3. Подвести сосуд с водой к исследуемому телу и плавно, поднимая его вверх, добиться полного погружения тела в воду.

4. По шкале измерительной линейки измерить деформацию пружины динамометра x2.

5. Опустить сосуд с водой и разгрузить пружину.

6. Рассчитать плотность исследуемого твердого тела по формуле (7).

Результаты измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1

По данным Банка России монеты имеют характеристики, приведенные в таблице 2.

Таблица 2

Полученные значения плотности денежных монет методом гидростатического взвешивания и плотности, рассчитанной теоретически по данным Банка России, представлены на диаграмме 1.

Диаграмма 1

Из представленной диаграммы видно, что плотности материала, полученные экспериментально, отличаются от теоретических значений. Это объясняется малой массой монет, небольшими объемами и точностью измерительной линейки.

Для характеристики тепловых свойств твердого тела вводится понятие теплоемкости. Теплоемкостью твердого тела называется количество теплоты, полученное телом при нагревании его на 1⁰С. Удельная теплоемкость характеризует количество теплоты, выраженное в джоулях, которое необходимо сообщить 1 кг твердого кристаллического тела, чтобы изменить его температуру на 1 градус.

Для определения удельной теплоемкости поместим монету в стакан с горячей водой и измерим термометром ее температуру, она будет равняться температуре монеты, т. к. через определенное время температура воды и цилиндра сравняются. Затем наливаем в калориметр холодную воду и измеряем ее температуру. После этого помещаем привязанную на нитке монету в калориметр с холодной водой и измеряем установившуюся в результате теплообмена температуру.

Измеренная установившаяся конечная температура в калориметре и остальные данные позволят нам рассчитать удельную теплоемкость металла, из которого изготовлена монета. Вычислить искомую величину можно исходя из уравнения теплового баланса. Остывая, монета отдает ровно такое же количество теплоты, что и получает вода при нагревании.

Соответственно получаем следующие уравнения. Для нагрева воды количество теплоты:

,

где с₁ - удельная теплоемкость воды (табличная величина);

m₁ - масса воды, которую можно определить с помощью весов, кг;

t - конечная температура воды и монеты, измеренная с помощью термометра;

t₁ - начальная температура холодной воды, измеренная с помощью термометра.

Количество теплоты, которое отдает нагретая монета воде, рассчитывается по формуле:

,

где с₂ - удельная теплоемкость металла, из которого изготовлена монета (искомая величина);

m₂ – масса монеты, которую можно определить с помощью весов, кг;

t - конечная температура воды и монеты, измеренная с помощью термометра;

t₂ - температура горячей воды и, соответственно, начальная температура монеты, измеренная с помощью термометра.

В результате теплообмена между холодной водой и горячей монеты их количества теплоты равны: , следовательно

.

Выразим удельную теплоемкость материала монеты:

.

Результаты, полученные в ходе эксперимента, представлены в таблице 2.

Таблица 3

Полученные значения теплоемкости не позволяют провести сравнительный анализ с теоретическими данными, т.к. монеты представляют собой сплав металлов.

При выполнении работы по определению физических характеристик денежных монет можно сделать следующие выводы:

• Россия имеет многовековую историю становления денежного обращения;

• Полученные значения плотности денежных монет методом гидростатического взвешивания и плотности, рассчитанной теоретически по данным Банка России, имеют некоторые различия;

• Определена удельная теплоемкость денежных монет.

При выполнении данной работы были изучены отдельные вопросы истории денежного обращения России, изучен метод гидростатического взвешивания и определена плотность денежных монет различного достоинства данным методом, проведен сравнительный анализ экспериментальных данных с теоретическими значениями, экспериментально определена теплоемкость монет.

1. Варламов С.Д., Зильберман А.Р., Зинковский В.И. Экспериментальные задачи на уроках физики и физических олимпиадах.-М.: МЦНМО, 2009

2. Степанов С.В. Физика, 10-11: лаб. эксперимент: кн. для учащихся.-М. Просвещение, 2005.

3. Рудин А.В., Евстифеев Вас.В., Костина Н.В., Першенков П.П. Методические указания к выполнению лабораторной работы «Определение плотности твердого тела методом гидростатического взвешивания» /ГОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2005

4. http://izhig.ru/numizmat/coins_history.php

5. http://old-moneta.ru/ancient-coins-of-russia/russkaya-denezhnaya-istoriya.html

6. http://www.cbr.ru/

Металлы, наиболее часто используемые при чеканке монет.

• Алюминий (Al)

Плотность 2.70 кг/л, температура плавления 660°С 
Серебристо-белый легкий металл. Химически активен, на воздухе покрывается защитной окисной плёнкой. Используется для изготовления монет малого достоинства.

• Железо (Fe)

Плотность 7.87 кг/л, температура плавления 1537°C 
Блестящий серебристо-белый металл. На воздухе окисляется покрывается рыхлой пленкой — ржавчиной оранжевого цвета. Железные монеты выпускались многими европейскими странами в периоды войн в течение последнего столетия. Чтобы обойти коррозионную проблему в современных монетах, использовались различные покрытия — от меди до никеля и хрома. Как правило, "железные" монеты на самом деле являются стальными (небольшая добавка углерода превращает железо в сталь, а более высокая — в чугун).

• Золото (Au)

Плотность 19.32 кг/л, температура плавления 1063°C 
Один из наиболее ценных благородных металлов, выполняющий функцию всеобщего эквивалента. Возможно, это идеальный металл для монет. В качестве денег золото является наиболее пригодным товаром потому, что оно обладает специфическими химическими и физическими свойствами: однородностью, делимостью, портативностью, оно не подвержено порче и легко поддается обработке. Первые монеты из золота начали чеканить еще в VII веке до н.э. в Лидии. Из-за мягкости в производстве монет в настоящее время почти всегда используется в сплаве с медью. Сейчас золото является мерой стоимости и сохраняет свое значение как средство образования сокровищ, а также как мировые деньги, оставаясь базой денежной системы и средством окончательных денежных расчетов между странами.

• Медь (Cu)

Плотность 8.96 кг/л, температура плавления 1083°C 
Мягкий металл красноватого цвета, известный с древних времен. Химически малоактивна, на воздухе покрывается ядовитой зеленой пленкой из соединений с углекислым газом и водой. Медь является основным компонентом в таких сплавах как бронза, латунь, мельхиор, нейзильбер. Традиционно медь играла по отношению к золоту и серебру вспомогательную роль. Вплоть до недавнего времени из нее чеканились преимущественно мелкие разменные монеты. В древние времена и в средневековье появились в обращении плакированные, или субэратные, монеты, т.е., монеты с медным ядром, покрытые серебряной или золотой оболочкой. Редко используется чистым в современных монетах, в основном — как покрытие для других металлов, а также в сплавах.

• Никель (Ni)

Плотность 8.90 кг/л, температура плавления 1453°C 
Серебристо-белый металл. Очень стоек к воздействию воздуха и воды. Применяется при в сплавах с медью для изготовления бронзы и мельхиора. Обычно используется в сплаве с медью для изготовления бронзы и мельхиора, хотя нередко использовался и чистый металл, особенно для монет Швейцарии и Канады. Чистый никель хорошо магнитится, и заметно желтее, чем некоторые из серебристых металлов типа хрома и алюминия.

• Олово (Sn)

Плотность 7.30 кг/л, температура плавления 232°C 
Серебро-подобный в цвете и очень мягкий. На воздухе тускнеет и покрывается пленкой окисла, стойкой к химическим реагентам. Имеет три аллотропические формы: серое, белое и ромбическое олово. Чаще всего используется в сплаве с медью, но имеется исторический опыт чеканки монет из почти чистого олова, например, в Англии и в Таиланде.

• Палладий (Pd)

Плотность 11.97 кг/л, температура плавления 1552°C 
Благородный металл белого цвета. Химически очень инертен. В качестве монетного металла был использован в СССР для чеканки монет к Олимпиаде-80. В последствии не имел большого распространения.

• Платина (Pt)

Плотность 21.45 кг/л, температура плавления 1769°C 
Благородный металл белого цвета. Химически очень инертен. Для производства монет наиболее широко использовался в царской России в 1828–1845 годах. В СССР первые платиновые монеты были отчеканены к Олимпиаде-80. В настоящее время платина в основном используется для чеканки так называемых инвестиционных монет.

• Серебро (Ag)

Плотность 10.49 кг/л, температура плавления 961°C 
Благородный металл белого цвета, используемый для монет с древнейших времен. Химически малоактивен, в присутствии сероводорода чернеет. Денежным металлом серебро было еще в странах Древнего Востока (Ассирия, Вавилон, Египет), а также в Греции и Риме. В эпоху феодализма серебро играло ведущую роль в денежном обращении европейских стран. Отношение стоимости золота к серебру в средние века составляло от 1:5 до 1:16. Впоследствии оно резко обесценилось (в начале XX века отношение золота к серебру достигало 1:50), однако оно по-прежнему считается драгоценным (банковским) металлом.

• Хром (Cr)

Плотность 7.19 кг/л, температура плавления 1875°C 
Твердый металл серо-стального цвета. На воздухе не окисляется. Хром является основным элементом нержавеющих сталей. Не вполне подходит для чеканки монет, но используется для покрытия (plating) монет из стали для увеличения износоустойчивости.

• Цинк (Zn)

Плотность 7.13 кг/л, температура плавления 420°C 
Легкий, дешевый металл синевато-белого цвета. На воздухе покрывается защитной пленкой окисла. Редко используется в чистом виде (только европейские монеты I и II Мировых войн). Наиболее употребим в сплаве с медью.

Сплавы, используемые при чеканке монет.

• Алюминиевая Бронза (Al-Br)

Медно-алюминиевые трудно изнашивающиеся сплавы желтого цвета, иногда содержащие небольшое количество марганца или никеля. 

• Бронза 

Сплавы меди с другими металлами — оловом, алюминием, бериллием, свинцом, кадмием, хромом. Соответственно, бронза может быть оловянной, алюминиевой, бериллиевой, свинцовой, кадмиевой и хромовой. Бронза — это легированная медь. Обычно включает от 80% до 95% меди. Высокое содержание олова дает бронзе серебряный цвет. Бронзовые сплавы более стойкие и пригодные для чеканки монет, чем чистая медь. Наиболее современные "медные" монеты — это фактически бронза, поскольку чистая медь слишком мягка и быстро изнашивается.

• Коронное золото

2 карата лигатуры (примеси) и 22 карата золота. Коронное золото — стандарт, используемый в британском соверене. Лигатура — обычно медь, хотя использовалось и серебро.

• Латунь

Сплав меди и цинка, хотя термин свободно используется, включая все медные сплавы. Часто добавляются алюминий, олово, железо, марганец, никель, кремний, свинец — в сумме до 10%. Вообще, используемые сплавы изменяются по составу цинка от 3% до 30% (изредка до 50%), и изменяются в цвете от медно-красного до ярко-желтого. Римское название латуни — аурихалк. Монеты из латуни известны с древнейших времен. Латунные монеты чеканились и в Древнем Риме и в Китае, причем китайские монеты из латуни были в основном литые. Латунь с небольшим количеством никеля известна как никелевая латунь. Она используется для чеканки современных монет во многих странах.

• Медно-алюминевый сплав

Использовался при чеканке монет достоинством 1, 2, 3 и 5 копеек в СССР до 1961 года.

• Медно-никелевый сплав

Медно-никелевый сплав — один из наиболее обычных сплавов, используемых в современных монетах. Используются для чеканки разменных монет с конца XIX века, причем их состав на разных монетных дворах весьма разнообразен. Одним из самых известных таких сплавов является мельхиор с составом медь (55-67%), никель (11-13%) и цинк (25-32%), однако в настоящее время он не применяется для чеканки монет. Медно-цинковый сплав использовался для чеканки монет 1, 2, 3 и 5 копеек в СССР с 1961 по 1991 годы.

• Мельхиор

Сплавы меди (основа) главным образом с никелем (5-30%), а также с марганцем (около 1%) и железом (около 1%). Мельхиор отличают высокая стойкость против коррозии на воздухе и в воде, а также хорошая обрабатываемость. В 19 веке к мельхиору относили сплавы медь-никель-цинк (нейзильберы) и посеребренную латунь, поэтому изделия из них иногда неправильно называли мельхиоровыми.

• Нейзильбер

Сплав меди с 5-35% никеля и 13-45% цинка. Название от нем. Neusilber буквально - "новое серебро". Имеет красивый белый цвет с зеленоватым или синеватым отливом и высокую стойкость против коррозии, поэтому его часто используют для изготовления юбилейных монет.

• Нержавеющая сталь

Сплав железа, хрома и никеля. В настоящее время используется во многих странах (в частности — в Украине) для производства мелких разменных монет.

• Никелевая латунь

Медный сплав, содержащий цинк и небольшое количество никеля. Используется для чеканки современных монет во многих странах.

• Нордик

Специальный сплав из четырех металлов (CuAl5Zn5Sn1, разновидность алюминиевой бронзы), используемый для изготовления монет (в частности, из него были изготовлены новые монеты Евросоюза). В Украине использовался для производства биметаллических монет.

• Пинчбек

Главным образом медь с некоторым добавлением цинка, использовался в 18-м столетии как дешевая имитация золота.

• Сталь

Общее название железоуглеродистых сплавов. Сталь сильно подвержена коррозии, поэтому требует покрытия из других металлов, когда используется для монет. Чаще всего используется нержавеющая сталь. 

20

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Определение плотности и материала монеты.

Оборудование: монета любого достоинства, линейка.

Порядок выполнения работы:

1. По достоинству монеты определяем ее массу «m» в г.

2. С помощью линейки определяем толщину монеты «Н» в см.

3. С помощью линейки определяем диаметр монеты «D» в см.

4. Рассчитываем объем монеты «V» в мм по формуле: V= πD²Н/4, где π= 3,14

5. Рассчитываем плотность монеты «ρ» в г/мм³ по формуле: ρ= m/V и преобразовываем значение плотности в кг/м³.

6. По таблице плотностей определяем материал монеты.

7. Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу:

Приложение 2

Определение удельной теплоемкости

Для нагрева воды количество теплоты:

,

где с₁ - удельная теплоемкость воды (табличная величина);

m₁ - масса воды, которую можно определить с помощью весов, кг;

t - конечная температура воды и монеты, измеренная с помощью термометра;

t₁ - начальная температура холодной воды, измеренная с помощью термометра.

Количество теплоты, которое отдает нагретая монета воде, рассчитывается по формуле:

,

где с₂ - удельная теплоемкость металла, из которого изготовлена монета (искомая величина);

m₂ – масса монеты, которую можно определить с помощью весов, кг;

t - конечная температура воды и монеты, измеренная с помощью термометра;

t₂ - температура горячей воды и, соответственно, начальная температура монеты, измеренная с помощью термометра.

В результате теплообмена между холодной водой и горячей монеты их количества теплоты равны: , следовательно

.

Выразим удельную теплоемкость материала монеты:

.

По данным Банка России монеты имеют характеристики, приведенные в таблице 3.

Таблица 3

Определение физических характеристик денежных монет как метод проверки их подлинности.

Сердитова Т.Н. ,

учитель физики ВКК

:

МАОУ СШ№1

г. Михайловска

Цель работы: определение основных физических характеристик денежных монет.

Задачи:

• Определить плотность денежной монеты
• Провести сравнительный анализ расчетной плотности монет с теоретическими данными
• Определить удельную теплоемкость денежных монет

МАОУ СШ№1

г. Михайловска

• Объектом исследования являются физические характеристики денежных монет.

• Предметом исследования являются денежные монеты достоинством 2 рубля.

Способы подделки монет:

• уменьшение веса монеты

или чеканка неполновесной монеты.

• уменьшение содержания драгметалла в монете или снижение пробы монеты. Иногда такие способы подделки называют «порчей монет».
• изготовление «золотых» и «серебряных» монет из неблагородных металлов. Им только придавался вид подлинных. Иногда их покрывали тонким слоем драгоценного металла.

Приемы проверки подлинности монет:

• При помощи ножа срезался кусочек монеты и по срезу легко устанавливали подлинность монет. Но фальшивомонетчики быстро нашли выход из положения: они сами делали на поддельной монете надрез и серебрили его.
• Кроме ножа монету проверяли «на зуб»: если зуб не берет - значит монета поддельная, так как хорошо было известно, что золото и серебро относительно мягкие металлы, и зубы оставляли на них метку.
• Монету испытывали на звук: бросали на камень. Если был звонкий, чистый звук - значит монета подлинная, глухой - поддельная.

Характеристики монет по данным Банка России

Монета

1 рубль

Масса, кг

0,00325

Диаметр, м

2 рубля

5 рублей

Толщина, м

0,0205

0,0015

0,00645

10 рублей

Плотность, кг/м 3

0,0250

0,00563

Материал

10 рублей

6564,39

0,0018

Медно-никеливый сплав

(юбилейная)

0,00840

0,0220

0,0270

7299,90

0,0022

Биметалл (медь, плакированная мельхиором)

0,0021

6732,09

Сталь с латунным гальванопокрытием

6986,23

Биметалл (кольцо-латунь, диск-мельхиор)

Определение плотности монеты. Оборудование: монета 2 рубля, линейка. Порядок выполнения работы: 1. По достоинству монеты определяем ее массу « m » : 2. С помощью линейки определяем толщину монеты « Н » в мм. 3. С помощью линейки определяем диаметр монеты « D » в мм. 4. Рассчитываем объем монеты « V » в мм по формуле: V= πD 2 Н/4, где π= 3,14 5. Рассчитываем плотность монеты « ρ » в г/см 3 по формуле: ρ= m/V и преобразовываем значение плотности в кг/м 3 . 6. По таблице плотностей определяем материал монеты. 7. Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу:

Достоинс-тво монеты

Масса монеты, г

Толщина монеты H,см

Диаметр монеты D,см

Объем монеты V,см 3

Плотность монеты ρ ,г/см 3

Материал монеты

Определение удельной теплоемкости монет

Определение удельной теплоемкости монет

ГБОУ СОШ №2

Определение удельной теплоемкости монет

Монета

Масса монеты, m 2 , кг

1 рубль

2 рубля

Масса воды в калориметре, m 1 , кг

Начальная температура воды, t 1 °С

5 рублей

10 рублей

Начальная температура монеты,

t 2 °С

Конечная температу-ра,

10 рублей

t °С

Удельная теплоем-кость,

юбилейная

с, Дж/кг·°С

Определение удельной теплоемкости монет

Монета

Масса монеты, m 2 , кг

1 рубль

2 рубля

Масса воды в калориметре, m 1 , кг

0,003

0,005

Начальная температура воды, t 1 °С

5 рублей

0,05

Начальная температура монеты,

0,006

0,05

10 рублей

25

0,006

25

Конечная температура,

t 2 °С

0,05

10 рублей

100

t °С

0,05

25,4

Удельная теплоемкость,

100

юбилейная

25

0,008

с, Дж/кг·°С

25

25,7

0,05

100

375,34

100

25

25,5

395,69

26,0

234,90

100

472,97

26,0

354,73

ГБОУ СОШ №2

Википедия

Википедия Медно-никелевый сплав  — сплавы на медной основе и содержащие в качестве основного  легирующего  элемента никель.  В результате смешивания меди и никеля получен-ный сплав обладает повышеной стойкостью против  коррозий, а  электросопротивление  и  прочность   возрастают.  Медноникелевые сплавы существуют двух типов  электротехнические и конструкционные.

Применение сплава

Википедия Применение Медно - никелевый сплавы применяется для электрических  аппаратов и элементов таких как:  реостаты ,  резисторы ,  термопары  и т. д.,  используются в производстве  посуды ,  медицинской промышленности,  судостроении , художественных изделиях.  Также используются для  чеканки  монет, например для  монет Банка России номиналом 1 и 2 рубля (образца 1997 года).  Начиная со второго квартала 2009 года монеты  Банка России номиналом 1, 2 и 5 рублей изготавливаются из стали с никелевым гальванопокрытием.  Монеты обладают ферромагнитными свойствами

Выводы:

• Россия имеет многовековую историю становления денежного обращения;
• Полученные значения плотности денежных монет 2 рубля, и плотность, рассчитанной теоретически по данным Банка России, имеют некоторые различия
• Определена удельная теплоемкость денежных монет и по таблице определен металл (из чего они сделаны)

ВАШИ ВОПРОСЫ?

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!