«Как сохраняют тепло?»

МОУ «Гуманитарно-педагогический лицей» г. Ухты

«Как сохраняют тепло?»

  Работа учащихся  7 «г» класса

  Кикория Георгия и Рочева Юрия.

  Руководитель  учитель физики

 

  Ухта

  2016

«Как сохраняют тепло?»

1) Введение и актуальность работы:

  Мы живём в городе Ухте Республики Коми.
Наш город находится на 63,4° северной широты. Средняя температура  воздуха за год
в нашем городе составляет минус 1,1 °C. Поэтому очень важно уметь сохранять тепло
в нашем северном климате. Самым лучшим прибором, сохраняющим тепло, является термос, изобретённый в 1892 г шотландским физиком
и химиком Джеймсом Дьюаром ( Рис1.).

2) Цель данной работы: Установить основные приёмы сохранения тепла на примере термоса и изготовить  самодельный сосуд для сохранения тепла.

Для достижения целей исследования нам пришлось решить следующие задачи.

3) Задачи работы:

Изучить строение термоса - сосуда, почти идеально сохраняющего тепло. Спланировать и провести ряд экспериментов, по исследованию теплопотерь. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы. Создать самодельный термос.

4) Методы работы:

Анализ литературы и интернет – ресурсов; Планирование и проведение экспериментов; Построение таблиц результатов и анализ эксперимента; Фотографирование;

Обобщение результатов. Конструирование термоса.

5) Эксперимент:

Изучив  устройство термоса, который хорошо сохраняет тепло, можно понять как можно сберегать тепло и других объектов: жилища, одежды, питания…
  Каждый термос состоит из колбы с двойными стенками (Рис.2) и зеркальными внутренними стенками (Рис.3). Сверху термос закрывается крышкой (Рис.3).

  В качестве модели  тёплого тела ( например, жилища), нами был выбран обычный  сосуд  с горячей водой. Изменяя условия сохранения тепла, мы следили за изменениями температуры воды в сосуде. Измерение температуры проводилось типовым термометром с ценой деления в 1 градус (погрешность составляет + 0,5°) и шкалой
от 0° до 100°.

Опыт  №1. Зачем нужны двойные стенки?

Оборудование (Рис4):  2 термометра, чайник с горячей водой,2 сосуда: один с футляром, другой без футляра, секундомер.

Ход опыта: Одновременно в оба сосуда залили горячую воду из чайника с температурой +900 С. Через каждые 5 минут  проводили измерения температуры в каждом сосуде (Рис.4). Данные заносили в таблицу результатов№1.

Таблица результатов  опыта№1:

Время	0 минут	5 минут	10 минут	15 минут
Сосуд с футляром	90 градусов	79 градусов	72 градуса	66 градусов
Сосуд без футляра	90 градусов	68 градусов	63 градуса	53 градуса

Вывод : Сосуд с футляром сохраняет температуру лучше, чем без футляра. Следовательно, двойные стенки помогают сохранять тепло.

Объяснение и практическое применение : Результаты опыта объясняются тем, что воздух между стенками является  плохим проводником тепла. Поэтому, между рамами окон делают воздушную прослойку (Рис.6),
которая не даёт теплу уходить наружу.

Так же для утепления стен используют рыхлые материалы, содержащие воздух ( вата, пух, минеральное волокно) (Рис.7).

  Зимняя одежда-пуховик так же содержит «воздушную прослойку» между перьями (Рис.8), что не позволяет  уходить теплу человека.

Опыт №2 .Зачем термосу зеркальные стенки?

Оборудование : 2 одинаковых банки, покрашенные в разные цвета: в черный и в белый. 2 термометра, чайник с горячей водой (Рис.9).

Ход опыта : В обе банки налили горячую воду
при температуре 750С. Через каждые 5 минут  проводили измерения температуры в каждом сосуде. Данные заносили в таблицу результатов №2.

  Таблица  результатов опыта №2 :

Время	0 минут	5 минут	10 минут	15 минут
Белая банка	75 градусов	68 градусов	63 градусов	58 градусов
Черная банка	75 градусов	64 градусов	59 градусов	55 градусов

Вывод : Белая банка (светлая ) лучше сохраняет температуру, чем чёрная.

Объяснение и практическое применение : Результаты опыта объясняются тем, что светлые или зеркальные  внутренние стенки лучше сохраняют температуру объекта. Поэтому холодильники
(Рис. 10), самолеты, вагоны - рефрижераторы( Рис.11), 
термопакеты для хранения продуктов (Рис.12) красят в белые или серебристые цвета.

Вопрос № 3. Зачем термосу крышка?

Объяснение и практическое применение :
Понятно, что крышка ( Рис.13) нужна, чтобы горячий пар и тепло не выходили наружу.

Если хотят приготовить пищу быстрее, кастрюлю или сковородку закрывают крышкой (Рис.14).

6) Заключение: 

  В ходе работы мы выяснили, что :

идеальный сосуд для сохранения тепла - термос состоит из колбы с двойными стенками и зеркальным внутренним покрытием, и крышки;

воздух плохо проводит тепло, и, следовательно, для сохранения тепла любого объекта нужно создавать  вокруг него как можно больше прослоек из рыхлых (содержащих воздух) материалов;

светлые или зеркальные  внутренние стенки лучше сохраняют температуру объекта, поэтому, объект, обернутый фольгой или окружённый отражающим экраном, остывает медленнее;

крышка так же уменьшает потери тепла, так как тёплый воздух не может улететь прочь.

7) Изготовление макета термоса:

  На основании сделанных выводов был сконструирован самодельный  сосуд для 
  хранения тепла:

Стеклянную ( чтобы не плавилась от горячей воды) бутылку обмотали несколькими слоями поролона, создав воздушную прослойку. Поролон -  рыхлый материал ( Рис.15).

Поролоновую прокладку закрыли фольгой, создав зеркальное отражение тепла (Рис.16).

Пробку тоже обмотали фольгой. Изготовленный сосуд удерживал воду тёплой
в течение 12 часов!

Мы остались довольны результатами работы и в дальнейшем хотим проверить, насколько хорошо термос сохраняет холодные объекты. Это исследование будет очень полезно для лета.

8) Интересные факты:

  Оказывается,  термосумка, сохраняющая температуру продуктов в походе, тоже создана по принципу термоса :  она состоит из нескольких слоёв специальной ткани, на которую нанесен отражающий слой ( Рис.17) .

Скафандр космонавтов так же создан по принципу термоса : он  состоит из 5-6 слоёв специальной ткани, на которую нанесен отражающий слой из алюминия ( Рис.18).
  Такой костюм сохраняет тепло человека, и он не замерзает в Космосе, где температура  может  меняться от – 200 оС  до +200оС.

9) Литература и интернет-ресурсы:

; уч. Физ. 8 кл.; М: ДРОФА, 2014 г.;6-е из.; теплопроводность стр. 10; излучение стр. 17; количество теплоты стр. 18-20; Удельная теплоемкость стр. 21. ; Прогулки с физикой.-М.:Бюро Квантум, 2006, вып. 98; стр 100. http://slovari. yandex. ru/~книги/БСЭ/Конвекция (физич.)/. , Космические скафандры вчера, сегодня, завтра. – М.: Знание, 1987. – 64 с.