Проект-исследование "Удерживаем тепло. Делаем термос своими руками"

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3-4

Основная часть ……………………………………………………………5-9

Заключение…………………………………………………………………  10

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

Приложения…………………………………………………………….   12-15

Введение

Проект-исследование

Тема проекта: Удерживаем тепло. Делаем термос своими руками

Участники: обучающийся 4 класса Абдуллин Данияр

Руководитель проекта: учитель начальных классов 1 квалификационной категории Нечаева Алёна Вячеславовна

Цель исследования:

Изучить, почему термос сохраняет некоторое время температуру вещества, помещенного в него?

Задачи:

• Узнать историю создания термоса.
• Изучить строение термоса.
• Исследовать свойства этого прибора.
• Придумать и сделать конструкцию собственного термоса
• Проследить за изменением температуры воды в термосе

Актуальность проекта:

Каждый раз, наливая чай, я задумывались, почему чай, налитый в чашку, остывает быстро, а в термосе он может очень долгое время оставаться горячим, что позволяет брать его в дорогу и, находясь далеко от дома, согреваться горячим напитком. Оказалось, что эта проблема интересовала не только меня, в классе мы провели беседу на эту тему, проводили эксперименты, записывали результаты.

 В итоге я решил сделать свой собственный термос. Ведь так приятно, пробежав по зимнему морозному лесу на лыжах, налить из сделанного своими руками термоса чашечку горячего чая перед тем, как пуститься в обратный путь.

Гипотеза:

Конструкция нашего термоса позволит сохранить температуру горячей воды в нём в течение трёх часов.

Методы исследования:

• Изучение информации в справочной литературе, интернете.
• Практические опыты с использованием датчика температуры Go!Temp, входящего в состав «Развивающей образовательной среды АFS TM».

2.Основная часть

2.1 Теоретическая.

1. Понятие. Что такое термос?
2. Виды термоса. 
3. История изобретения термоса. 
4. Строение термоса. 

2.2 Практическая.

1. Изготовление конструкции термоса.

2. Эксперименты. 

1.Что такое термос.

Вот, что говорит нам об этом Википедия – свободная электронная энциклопедия:

Вначале термос называли сосудом Дьюара.

Сосуд Дьюара – сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре.

По материалам журнала «Популярная механика»:

Термос (от греч thermos – тёплый, горячий), сосуд с двойными стенками, обеспечивающий сохранение температуры помещаемых в него пищевых продуктов (без подогрева).

Вот что нам говорит об этом «Толковый словарь русского языка» Ожегова С.И., Н.Ю. Шведовой:

Термос – специальный сосуд для хранения содержимого при постоянной температуре.

2. Виды термоса. По назначению различают: бытовые термосы и термосы для общественного питания.

Бытовые термосы представляют собой стеклянные или металлические сосуды, заключённые в металлический или пластмассовый кожух. Выпускаются с узким и с широким горлом; закрываются пробкой и крышкой. Емкость таких термосов от 0,25 до 2 л. Есть термокружки и кружки-термосы для бытового использования.

В общественном питании для хранения и перевозки кулинарных изделий применяют термосы ёмкостью до 30 л и так называемые термоконтейнеры, в которые загружают лотки с пищей; для торговли горячими пирожками, мороженым, используют термолотки ёмкостью до 10 л. Это оборудование изготовляется обычно из алюминия; пространство между стенками для термоизоляции заполняют пробковой крошкой, гофрированной бумагой, алюминиевой фольгой и т. п. Закрываются крышками, имеющими также двойные стенки.

3. История изобретения термоса. Каждый современный человек хоть раз в жизни пользовался термосом, отметившим в 2004 году свое столетие.

Это слово давно стало нарицательным и вошло во все словари. Между тем, изобретатели термоса были далеки от использования его в быту. В конце 19 века ученые заинтересовались исследованиями химии и физики. Одной из самых больших проблем оказалось долговременное хранение веществ для исследования, например, жидкого кислорода. В экспериментах с жидким кислородом польские физики Ольшевский и Вроблевский использовали стеклянный ящик с двойными стенками, с откачанным из межстеночного пространства воздухом.

Другой известный ученый, Джеймс Дьюар, смог в 1892 году усовершенствовать этот контейнер. Он изготовил его в виде колбы с узким горлом, а внутреннюю часть колбы покрыл тонким слоем серебра, зеркальная поверхность отражала тепловое излучение и улучшала теплоизоляцию. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Это и был «сосуд Дьюара», и по сей день используемый в научных лабораториях всего мира.

Никто из вышеперечисленных изобретателей не собирался ставить свои разработки для использования этого сосуда в быту. А вот берлинский производитель стеклянных инструментов Рейнольд  Бергер увидел в конструкции Дьюара нужный в обыденной жизни предмет. В 1903 году он дополнил сосуд металлическим кожухом, герметичной пробкой и крышкой-стаканчиком, а в 1904-м основал компанию по выпуску «вакуумной фляжки». Такое имя было недостаточно звучным, и поэтому Бергер объявил конкурс на лучшее название. Победил житель Мюнхена, предложивший назвать продукт Thermos – от греческого слова thermе – «горячий», теперь само слово термос стало нарицательным.

4. Строение термоса. Сосуд Дьюара – сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура поддерживается за счет хорошей теплоизоляции.

Чтобы узнать, почему же термос сохраняет температуру продукта, помешенного в него, давайте посмотрим, как он устроен.

Основа любого термоса – это две емкости. Внешняя емкость, в которой находится тот сосуд, в который непосредственно и помещается сохраняемое вещество, в современных термосах она выполнена из нержавеющей стали или стекла. На внешнюю поверхность внутренней ёмкости нанесено специальное теплоотражающее покрытие. Между этими ёмкостями вакуумный слой – безвоздушное пространство для уменьшения контакта с окружающей средой. Сверху закрывает ёмкости плотная пробка и крышка – чашка.

Итак, благодаря тому, что термос имеет воздушную прослойку между сосудами внешним и внутренним, светоотражающее покрытие снаружи внутреннего сосуда и герметичную крышку – тем самым этот прибор препятствует теплообмену продукта с окружающей средой и сохраняет температуру продукта несколько дольше, чем это происходит непосредственно в окружающей среде.

2.2Практическая часть.

1. Изготовление конструкции термоса. Наш термос состоит из двух колб (колбами послужили две бутылки). Первая – стеклянная, так как в ходе эксперимента, сравнивая теплопроводность таких материалов как металл, пластик и стекло, мы определили, что меньшей теплопроводностью обладают пластик и стекло, но пластиковый сосуд под воздействием высокой температуры деформировался, мы решили, что колбой, в которую мы будем наливать горячий чай, будет стеклянная бутылка.

В качестве изолятора мы выбрали пенофол, которым обернули стеклянную бутылку и с помощью металлизированного скотча закрепили.  Пенофол - это отражающая теплоизоляция, которая является утеплителем нового поколения, имеющая уникальные теплоизоляционные качества при небольшой толщине (10 мм). Данный материал объединяет теплоизолирующие качества «захваченных пузырьков воздуха с теплоотражающей способностью алюминия, являясь уникальным продуктом, останавливающим тепло на всех путях: теплопроводность, конвекция и излучение. Он не выделяет вредных газов, имеет высокий показатель теплового сопротивления.

Второй колбой в нашем термосе является пластиковая бутылка. А для того, чтобы удобно было брать такой термос в поход, родители сделали для нашего термоса тёплый рюкзак.

2. Проведение экспериментов. Для того, чтобы доказать, что наш термос сохраняет температуру продуктов, помещённых в него в течение трёх часов, мы провели ряд опытов.

 1. Сравнили различные материалы, чтобы определить, какой из них является лучшим изолятором, а какой – лучшим проводником.

Для этого были взяты пластиковая, стеклянная и металлическая ёмкости.

В ходе эксперимента была выбрана стеклянная ёмкость, так как она обладала наименьшей теплопроводностью.

2.Сравнили, сколько сохраняет температуру, изготовленный нами термос, и как она сохраняется в стеклянной бутылке. Конструкция нашего термоса позволила сохранить тепло в течение трёх часов. В стеклянной бутылке тепло сохранялось в течение 20 минут.

Заключение

Вывод:

• В результате   исследований мы пришли к выводу, что конструкция нашего термоса сохраняет температуру продукта, помещенного в него, около трёх часов.
• Узнали историю изобретения термоса, и что создатель Джеймс Дьюар совсем не предполагал, что его изобретение будет так широко использоваться в повседневной жизни.

Благодаря проведенным экспериментам мои знания об окружающем мире расширились.

Список литературы

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

2.   Всемирная детская энциклопедия «Я познаю мир», агентство «Роспечать»,  

            2003 год.    

2. http:// ru.wikipedia
3. http://nezna.li
4. www.edu.yar.ru
5. www.izobreteno.ru
6. www.termostorg.ru

                                                                                                            Приложения

Эксперимент 1.

Задачи

• Сравнить значения температуры в трёх разных сосудах, в которые налита горячая вода.
• Определить, какой материал является лучшим проводником тепла, а какой – лучшим изолятором.

Материалы и оборудование

• Компьютер с установленным программным обеспечением Logger Lite;
• Датчик температуры GO! Temp;
• 3 сосуда – стеклянный, металлический, пластиковый.

Методика проведения

1. Предположили, какой сосуд будет лучшим изолятором, сделали пометку «1». Пометили сосуд, который, по нашему мнению, будет лучшим проводником «2».
2. Подключили датчик температуры GO! Temp компьютеру.
3. Запустили программу Logger Lite.
4. Сформулировали гипотезу о том, что будет происходить с температурой воды в каждом сосуде.

Гипотеза: Если горячую воду налить в сосуд, который является хорошим изолятором, я думаю, что температура воды останется прежней.

Если горячую воду налить в сосуд, который является хорошим проводником, то температура воды понизится

Анализ полученных данных

Вывод:

Сосуд №3 показал себя лучим изолятором, но под воздействием высокой температуры деформировался, поэтому мы выбрали сосуд №3, так как он лучшим образом сохраняет тепло.

Эксперимент 2

Задачи

• Сравнить значения температуры в термосе, который сделали сами и в простой стеклянной бутылке, в которые налита горячая вода.
• Определить, какое количество времени наш термос сохраняет температуру.

Материалы и оборудование

• Компьютер с установленным программным обеспечением Logger Lite;
• Датчик температуры GO! Temp;
• 2 сосуда – стеклянная бутылка, термос, сделанный нами.

Методика проведения:

1. Предположили, термос, сделанный нами, сохранит температуру горячей воды в течение трёх часов.
2. Подключили датчик температуры к компьютеру. GO! Temp.
3. Запустили программу Logger Lite.
4. Сформулировали гипотезу о том, что будет происходить с температурой воды в каждом сосуде.

Гипотеза: Конструкция нашего термоса позволит сохранить температуру горячей воды в нём в течение трёх часов.

Анализ полученных данных

Дополнительная информация

1. Теплопроводность – это способность вещества пропускать через свой объём тепловую энергию. Это один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры.
2. Конвекция – это перенос теплоты в газах или жидкостях. Например, пар, который поднимается над чашкой с кипящей водой, или нагретый воздух, который идёт от камина или дровяной печи.
3. Тепловое излучение – испускаемая веществом теплота, которая возникает за счёт внешнего источника энергии. Например, тепловая энергия Солнца, которая греет нас.
4. Изолятор не позволяет с лёгкостью пройти через себя, а проводник, наоборот, проводит тепло.