Четвертый районный конкурс творческих исследовательских работ учащихся
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«ТЕРМОСЫ»
Выполнил:
Орда Владимир Витальевич
ученик 9 класса
МОУ Новочановской СОШ
Научный руководитель:
Котляров Владимир Александрович
учитель физики
МОУ Новочановской СОШ,
кандидат педагогических наук
Барабинск 2008
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….3
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ……………………………………………………………..4
1. История рождения термоса……………………………………………………...4
2. Теоретическая часть…………………………………………………………......5
3.Экспериментальная часть………………………………………………………..6
4. Анализ результатов эксперимента……………………………………………...8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………10
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………..……………….11
ВВЕДЕНИЕ
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. Современный термос, претерпевший массу изменений и усовершенствований в течение прошедшего времени не потерял своего значения (5). На сегодняшний день существует масса фирм производителей термосов и в продаже можно найти целый ряд изделий, различающихся по способности сохранять тепло, емкости, дизайну, цене. Это и определило проблему нашего исследования. Какой термос стоит покупать? Как не ошибиться в выборе? На что стоит обращать внимание при покупке?Таким образом, цель нашей работы: исследовать имеющиеся термосы на способность сохранять тепло и их свойства, обеспечивающие удобство и практичность для использования в повседневной жизни.
Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:
· из имеющихся термосов выбрать тот, который лучше других сохраняет тепло;
· выяснить зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса;
· выяснить какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая;
· представить рекомендации для покупателей термосов.
Для нашего исследования мы подобрали 3 модели термосов с металлической колбой и корпусом емкостью 1, 2 и 3 литра Ашинского металлургического завода («Амет») и три термоса Пекинской компании «Олень» – со стеклянной колбой и металлическим корпусом, аналогичных емкостей.
Термосы заливались крутым кипятком (≈100°С) и выдерживались при комнатной температуре воздуха в течение 6 часов, после чего проводилось измерение температуры воды. Перед началом очередного эксперимента все термосы выдерживались с открытой крышкой в помещении не менее часа. Далее остывшие термосы вновь заливались кипятком и выдерживались уже 12 часов, затем 18 и 24 часа, после чего снова проводились измерения температуры воды.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ
1. История рождения термоса.
В конце XIX века физики заинтересовались исследованиями низких температур, в частности сжижением газов – кислорода, азота, водорода. Одной из самых больших проблем оказалось не получение сжиженных газов, а их долговременное хранение. В экспериментах с жидким кислородом польский физик Кароль Ольшевский использовал стеклянный ящик с двойными стенками, с откачанным из межстеночного пространства воздухом (немецкий физик Адольф Фердинанд Вейнхольд (1841-1917) разработал этот контейнер в 1881 году). Другой известный ученый из Оксфордского Университета, Джеймс Дьюар (1842-1923), смог в 1892 году усовершенствовать контейнер Вейнхольда. Он изготовил его в виде колбы с узким горлом (такая форма позволяла уменьшить испарение сжиженных газов), 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. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898) и даже твердый (1899) водород. Ни Вейнхольд, ни Дьюар не собирались ставить свои разработки на коммерческую основу (3). А вот берлинский производитель стеклянных инструментов Рейнольд Бергер увидел в конструкции Дьюара значительный коммерческий потенциал. В 1903 году он дополнил сосуд компактным металлическим кожухом, герметичной пробкой и крышкой-стаканчиком, а в 1904-м основал компанию «Thermos» (от греческого слова "Therme", что в переводе означает "горячий"). Компания «Thermos» существует и сегодня. Она по-прежнему выпускает одни из лучших в мире термосов (4). Девиз компании гласит: "Храним тепло. С 1904 года".2. Теоретическая часть
Термосы классической конструкции – это стеклянная колба и корпус. Благодаря низкой теплопроводности стекло является лучшим материалом для производства колбы или вакуумного баллона. Вакуум, создающийся между двумя стенками, предотвращает дальнейшую потерю тепла посредством конвекции, а слой серебряного покрытия, нанесённый на обе внутренние стенки, предохраняет потерю тепла посредством излучения. На заводе сырьё сначала помещается в ванную стекловаренной печи, где происходит процесс смешивания и плавки, в результате чего образуется непрерывный поток стекломассы. Печь может единовременно перерабатывать от 65 до 70 тонн стекломассы при постоянной температуре в 1500°С. Затем заготовка из стекломассы обрезается до точных размеров колбы и отливается в стеклодувной формовочной машине. Каждая стеклянная колба проходит многоступенчатый процесс обработки: внешняя форма сваривается с внутренней, серебро пропускается сквозь стержень для вакуумирования и наносится на внутренние поверхности. После откачки воздуха стержень запечатывается, и колбы проходят жёсткие испытания на соответствие стандартам качества.
В современном производстве стеклянных колб вместо одного из компонентов – окиси натрия, входящей в состав обычных колб, используют борную кислоту. В результате данного нововведения такое стекло выдерживает термические удары, как от кипящих жидкостей, так и от жидкостей, охлаждённых до температуры замерзания (3).
Нержавеющая сталь является основным компонентом высокопрочных термосов, используемых в бытовых и производственных условиях. Термосы из нержавеющей стали чрезвычайно прочны, легки по весу и практически не поддаются разрушению. Подобно термосам со стеклянной колбой, они теплоизолированы при помощи вакуума, выполнены в различных стилях и размерах, и также способны сохранять содержимое в горячем или охлаждённом состоянии на протяжении многих часов. В большинстве термосов из нержавеющей стали вакуум между внутренней и внешней стенками создаётся при помощи вакуумного насоса, откачивающего воздух через основание (1).
3. Экспериментальная часть
В качестве исследуемых образцов были выбраны термосы фирм «Амет» и «Олень». Для удобства описания им были присвоены условные названия с указанием емкости: Олень 1, Олень 2, Олень 3, Турист 1, Родник 2, Гейзер 3 (Рис. 1, 2).
Рис. 1 Внешний вид термосов Пекинской компании «Олень».
Рис. 2 Внешний вид термосов Ашинской фирмы «Амет».
Термосы «Олень» емкостью 1, 2, и 3 литра имеют стеклянные колбы и металлические корпуса. Их отличительная особенность – узкое горло, пробковая пробка, стеклянная колба отличного качества и металлическая крышка-чашка (2).
Термосы «Амет» изготовлены из стали, имеют двойные стенки, в пространстве между внешней и внутренней колбами создан вакуум. Термос "Турист" имеют широкую горловину и двойную пластмассовую пробку, позволяющую использовать термос, как для пищевых продуктов, так и для хранения жидкости объемом 1 л. Он компактный, имеет пластмассовую крышку-чашку, оснащен ремешком для переноски. Термос "Родник"имеет узкую горловину и носик для вытекания жидкости и предназначен для сохранения температуры жидкости объемом 2,0 л. Для того, чтобы налить напиток, достаточно повернуть резьбовую пробку на ½ оборота. Термос "Гейзер"имеют узкую горловину, оснащен пневмонасосом, предназначен для сохранения температуры жидкости объемом 3,0 л. За один ход нажимной кнопки пневмонасоса наливается до 100 мл жидкости (1).
Измерения температуры воды в термосах проводились лабораторным жидкостным термометром (Рис. 3).Рис. 3 Лабораторный жидкостный термометр.
Результаты опытов приведены в Таблице 1:
Таблица 1
Изменение температуры воды (°С) в термосах в течение суток
при комнатной температуре
Интервал времени, (час) | Название термоса, емкость (л) | |||||
Олень 1 | Олень 2 | Олень 3 | Турист 1 | Родник 2 | Гейзер 3 | |
0 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
6 |
91 |
94 |
96 |
87 |
89 |
92 |
12 |
83 |
89 |
90 |
74 |
77 |
83 |
18 |
77 |
83 |
86 |
66 |
69 |
75 |
24 |
70 |
77 |
81 |
59 |
64 |
67 |
На рисунке 4 представлены зависимости температуры воды в термосах от времени выдерживания при температуре 18 °С (6).
Олень 3
Олень 2
Олень 1
Гейзер 3
Родник 2
Турист 1
Рис. 4 Зависимость температуры воды (°С) в термосах от времени
выдерживания при температуре 18 °С.
4. Анализ результатов эксперимента
Стоит отметить, что все исследованные термоса показали очень высокий результат. Из графиков видно, что в течение 6 часов все термоса сохраняют температуру воды более 85°С. Спустя 12 часов во всех термосах вода все еще остается горячей (более 74°С) и она пригодна, например, для заваривания чая в пакетиках. Даже через 18 часов температура воды во всех термосах находится в интервале от 66 до 86°С., т. е. остается достаточно горячей. К концу суток стало совершенно очевидно, что термоса со стеклянной колбой лучше сохраняют тепло, так термосы «Олень» сохранили температуру воды: 1 л – 70°С, 2 л – 77°С и 3 л – 81°С. Температура воды в металлических термосах была соответственно – 59°С, 64°С и 67°С.
Кроме того, экспериментальные данные позволяют заключить, что скорость остывания воды зависит от ее объема. Две группы термосов это демонстрируют – чем больше объем термоса, тем лучше он сохраняет тепло.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что лучше других сохраняет тепло термос «Олень» объемом 3 литра и по этому показателю термосы со стеклянной колбой уверенно лидируют. Однако в плане практичности лучшими все же являются металлические термосы, в частности – «Гейзер» и «Родник», в течение полусуток они сохраняют воду горячей, имеют очень удобные крышки, а первый снабжен пневмонасосом. Совершенно не обязательно полностью вытаскивать или отвинчивать пробку, достаточно либо открутить ее на пол оборота, либо просто нажать кнопку. При наличии таких крышек содержимое в термосе остывает значительно медленнее, чем, если бы мы каждый раз вынимали всю крышку.
Анализ экспериментальных данных и информации (1, 2, 3, 4, 5) по теме исследования позволил составить рекомендации для покупателей термосов:
· В первую очередь, обращайте внимание на наличие названия производителя и его адреса. Если этих данных нет, то это может свидетельствовать о не очень высоком качестве изделия.
· Особое внимание обращайте на фурнитуру и крышку термоса. Вакуумная крышка обеспечивает абсолютную герметичность термоса, что способствует сохранению температуры налитой в него жидкости.
· В паспорте изделия или на изделии должна быть отметка производителя о времени его активной работы. На качественном изделии производителем указывается время работы термоса, обычно в виде пиктограмм.
· Обязательно откройте крышку термоса. Если вы почувствуете резкий запах, то воздержитесь от покупки такого изделия. Скорее всего, оно низкого качества.
· Колба в термосе должна быть тщательно закреплена. Лучше всего, если колба имеет резиновые амортизаторы. Если колба "шевелится", ищите другую модель. В этой модели при первом ударе колба будет разбита.
· Дома можно проверить термос, заполнив его кипятком и закрыв. Нагревание корпуса в течение 10 минут говорит о дефекте внутренней колбы и подлежит обмену, однако при этом допустимо незначительное нагревание крышки термоса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе выполнения работы были полностью решены поставленные задачи, т. е. определены термосы, которые лучше других сохраняют тепло, выяснено, как зависит скорость остывания воды от объема термоса, какая колба лучше сохраняет тепло, представлены рекомендации для покупателей термосов.
Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:
· Термосы со стальной колбой хуже удерживают тепло, чем термосы со стеклянной колбой.
· Чем больше объем термоса, тем лучше он сохраняет температуру.
· Лучше других сохраняет тепло термос фирмы «Олень» объемом 3 л.
· Наиболее практичными является металлические термосы, в частности термос «Гейзер» фирмы «Амет», который в течение полусуток сохраняет воду горячей и снабжен пневмонасосом.
· При покупке термоса необходимо: узнать название производителя, его адрес и найти отметку о времени активной работы термоса на корпусе или в паспорте; лучше отдать предпочтение металлической колбе и вакуумной крышке; колба в термосе должна быть тщательно закреплена и не должна иметь резкого запаха; корпус термоса не должен нагреваться.
Таким образом, цель проведенного исследования выполнена полностью. В плане дальнейших перспектив нашего исследования можно рассматривать возможность его проведения при отрицательных температурах, с учетом многократных открываний термосов, с большим количеством экспериментальных образцов, что позволит сделать более основательные выводы.
Результаты данного исследования могут быть использованы покупателями при выборе термосов, а также учащимися в работе физических кружков и факультативов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. http://www.amet.ru/
2. http://www.termosa.ru/russian
3. http://www.thermos-russia.ru/hist.php
4. http://www.hoztra.ru/
5. http://www.activeinfo.ru/
6. Физическая лаборатория: Учебное пособие для учителей и учащихся. Вып. 1. Механика. / Под ред. А.Б. Долицкого, Е.Ю. Заславской. – М.: МИРОС, 1997.– 127 с.
metodist.edu54.ru
Слово «термос» уже так давно вошло в нашу речь, что никто и не помнит, откуда оно появилось. Да и про то, кто изобрел первый термос, практически никто не знает. А между тем название сосудов, сберегающих тепло, и название английской компании «THERMOS» не зря совпадают! Но вот что самое интересное: имя нарицательное «термос» произошло от имени собственного «THERMOS»! Именно так, а не наоборот!
А началось все в 1892 году, когда ученый сэр Джеймс Дьюар (англ. James Dewar) представил на суд почтенной публики сосуд с двойными стенками, из пространства между которыми был выкачан воздух.
Что дало такое искусственное создание вакуума? А то, что внутренний объем сосуда, в плане температуры, практически перестал зависеть от температуры внешних стенок. Ведь проводить-то тепло нечему! Можно наливать в сосуд жидкость и быть уверенным, что его температура будет неизменной.
Конечно, на практике некоторые термоизолирующие колбы, сделанные по принципу «сосуда Дьюара», дают небольшую погрешность в сохранении температуры за счет того, что стенки внешней и внутренней колбы сливаются у горлышка. Но инженеры «THERMOS» за долгую историю компании научились побеждать как эту, так и многие другие проблемы.
За счет использования многих уникальных технологий, конструктивных находок, применения различных специальных материалов термосы «THERMOS» практически не имеют конкурентов по качеству. Отвлекаясь от экскурса в историю, скажем, что у термосов «THERMOS» нет ни одной детали, которая не была бы тщательно проработана инженерами компании. Ничто не остается без внимания. Даже пробок и крышек разработано несколько видов: и с клапаном-кнопкой, и для питья маленькими глотками, и с повышенными изоляционными свойствами, и с возможностью наливать напиток, не откручивая пробку...
...Вернемся к истории. Ни сам Дьюар, ни научная общественность не подозревали, что изобретение может иметь какую-то широкую бытовую и, уж тем более, коммерческую ценность. В 1904 г. права на использование принципа «сосуда Дьюара» для промышленного производства товаров, вошедших в историю под названием «термос», зарегистрировал Рейнольд Бергер.
За столетнюю историю существования торговой марки произошло много разнообразных событий и изменений. Но факт в том, что наличие логотипа «THERMOS» всегда говорило потребителю о том, что перед ним товар высшего качества, сделанный с применением новейших технологий.
«THERMOS» создает разнообразную продукцию для всех категорий населения. Техническая мысль инженеров компании никогда не стояла на месте. Постоянно изобретались и осваивались новые методы теплосбережения, изобретались новые способы использования уже имеющегося опыта. На сегодняшний момент выпускаются и классические термосы со стеклянной колбой, покрытой светоотражающим составом (зеркальный эффект — один из способов бороться с остаточной теплопроводностью стенок сосуда), и легкие и ударопрочные стальные термосы, и красивейшие вакуумные кувшины для домашнего использования, и сумки-холодильники, и даже специальные термосы-органайзеры!
Современный ассортимент «THERMOS» дает возможность выбрать отличный термос по приемлемой цене исходя из тех или иных потребностей. Например, можно приобрести легкий удобный термос для экстремального туризма со специальным клапаном, позволяющим пить буквально на ходу, или, напротив, большой термос с несколькими секциями, в котором Вы сможете сохранить горячим и первое, и второе. Вы можете купить большую сумку-холодильник или маленькую эргономичную кружку-термос.
За 100 лет технология изготовления термоса претерпела существенные изменения. Клиенты захотели термосы с небьющейся колбой. Им не нравился основной недостаток стеклянного термоса — хрупкость. Тем более, что изначально термосы применялись для дорожных (экстремальных) условий эксплуатации. Поэтому был разработан термос со стальной колбой. Но обычная сталь лучше проводит тепло, чем стекло. Как быть?
Компанией «THERMOS» был проведен ряд исследований и в результате были созданы термосы с металлической (небьющейся) колбой с характеристиками удержания тепла лучше, чем у термосов со стеклянной колбой.
Советским же людям термос был знаком в его китайском коммунистическом варианте. Китайские термосы, кстати, очень качественные, заполнили советский рынок в пятидесятые годы, во времена крепкой дружбы с Мао Цзэдуном.
Все термосы условно можно разделить на три группы: для хранения еды, напитков и универсальные. Отдельную категорию представляют термосумки и термоконтейнеры – специальные емкости большего объема, которые также сохраняют свежесть и температуру продуктов. Выделяют также мини-варианты – термокружки, термобутылки и фляжки.
Пищевые термосы
Эти модели отличаются широким горлышком, диаметр которого, как правило, совпадает с диаметром корпуса – чтобы было удобно складывать и доставать еду. Колбу таких термосов чаще выпускают из нержавеющей стали, реже – из закаленного стекла. Корпус обычно из металлопластика или нержавеющей стали. Некоторые модели дополнительно комплектуются несколькими судками, ложкой и вилкой. Бывают с ручкой, ремешком и чехлом.
Достоинства: используются для хранения жидкой и твердой горячей и холодной пищи.
Недостатки: из-за широкого горлышка такие термосы быстрее теряют температуру, поэтому годятся для хранения еды в течение 4–7 часов.
Термосы для напитков
Эти модели производят с узким горлышком (диаметр – 25–60 мм). Бывают двух видов: с корпусом и колбой из нержавеющей стали либо корпусом из термостойкого пластика и колбой из закаленного стекла. Часто в таких термосах есть специальная пробка с отверстием. Она позволяет наливать напиток, не откручивая пробку, а следовательно, дольше сохраняется температура жидкости.
Достоинства: узкое горлышко и пробка обеспечивают хорошую теплоизоляцию.
Недостатки: в термосах с металлической колбой нежелательно заваривать травы: остается налет на внутренней стенке.
Помповые термосы
Эта модель также относится к термосам для напитков. Отличается от обычных наличием специального краника и пневматического насоса. Как правило, их объем не бывает менее 1,5 л.
Достоинства: удобно разливать жидкость, не надо отвинчивать крышку и поднимать термос. Сохранность напитков – до 10 часов в горячем и до 24 часов в холодном состоянии.
Недостатки: громоздкие, их неудобно переносить.
Универсальные термосы
Они самые востребованные из всех видов термосов. А все благодаря строению пробки. Если ее выкрутить полностью, горло становится широким, и он превращается в классический пищевой. Если повернуть лишь внутреннюю часть пробки, у термоса останется узкое горлышко. Диаметр горловины универсальных моделей – от 65–80 мм. Их часто снабжают ремешком для переноски, пластиковой чашкой для напитков, контейнерами для еды, а также складными ложками.
Достоинства: можно использовать для хранения еды и жидкости.
Недостатки: из-за сложной конструкции пробки нарушается теплоизоляция, содержимое остывает. Сохранность тепла – до 8 часов.
Термокружки, термобутылки, термофляжки
Это небольшие термосы объемом от 250 мл до литра. Как правило, имеют металлический корпус, часто выпускаются с пластиковой или стальной крышкой.
Достоинства: используются для напитков и жидкой еды, удобны в офисе, спортзале, авто, на природе.
Недостатки: рассчитаны на сохранение тепла не более 1–2 часов.
Термосумки и термоконтейнеры
Как и обычные термосы поддерживают определенную температуру продуктов. Внутренняя часть таких устройств изготовлена из термоизолирующего материала пенополиэтилена, наружная – из непромокаемой, моющейся ткани. Для поддержания температурного режима в термоконтейнерах могут использоваться сухой лед, аккумуляторы холода и тепла.
Достоинства: при наличии аккумулятора время сохранения продуктов достигает 12–24 часов. Идеальны для пикников и дальних поездок.
Недостатки: при отсутствии аккумулятора годятся лишь для кратковременного хранения продуктов.
Всем по термосу
Качественный литровый термос с узким горлом, независимо от материала колбы, поддерживает температуру горячего продукта (50 0С) в течение 24 часов. Срок хранения холодного содержимого – также одни сутки. На более продолжительный период продукты в термосе оставлять не рекомендуется.
Корпус: металлический или пластиковый?
Металл тяжелее, но прочнее и долговечнее пластика. Стальной корпус устойчив к ударам, поэтому удобен в походах и поездках.
Колба: стеклянная или металлическая?
Стеклянная колба сохраняет температуру не хуже металлической, но она более хрупкая, поэтому в дороге ненадежна. Зато для заваривания трав и крепких чаев со специальными добавками – в самый раз, поскольку стекло не впитывает запахи.
Пробка тоже важна
Хорошая пробка создает абсолютную герметичность колбы. Через деревянную (в виде затычки) термос теряет до 30–40% тепла. Дольше сохраняют температуру завинчивающиеся пластиковые пробки. Они снабжены дополнительной термоизоляцией, силиконовыми уплотнителями, легко разбираются для мытья.
Значимые мелочи
Компоновка разных статей интернета
xvastunishka.us
Я уверен, что такую вещь, как термос представлять не нужно. Термос всегда поможет сохранить горячее горячим, а холодное холодным. Как он устроен? Как он в одном случае сохраняет жидкость горячей, а в другом ледяной? Все дело в передаче тепла и в том факте, что «холодно» это отсутствие тепла.
Чтобы сохранить жидкость горячей нужно как можно дольше препятствовать передаче тепла от содержимого термоса окружающему воздуху. А чтобы сохранить лед в термосе от таяния нужно наоборот, предотвратить передачу тепла от окружающего термос воздуха льду. Вспомним (или прочитаем), каким образом может передаваться тепло:
Вопросом сохранения постоянной температуры содержимого озаботились ученые в конце XIX века - это нужно было для хранения сжатых газов. Сжать газ не было проблемой, но сохранить его в таком виде хоть какое-то время было проблематично.
В 1881 немецкий физик Адольф Вейнхольд стал использовать стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным воздухом из пространства меж стенок для хранения сжатого кислорода, а в 1892 году другой известный ученый Джеймс Дьюар улучшил конструкцию, изготовив этот контейнер в виде колбы с узким горлом и покрыв внутреннюю часть тонким слоем серебра. Для удобства эта колба подвешивалась на пружинах в металлическом кожухе. Это устройство было названо «сосуд Дьюара», и оно до сих пор используется в химических лабораториях всего мира.
Как это часто бывает, наука и бизнес идут разными дорогами, и трудами Вейнхольда и Дьюара воспользовался Рейнольд Бергер - он сделал сосуд компактным и дополнил герметичной пробкой и крышкой-стаканчиком. Новый продукт он зарегистрировал в 1904 году под торговой маркой «Термос», и спустя несколько лет это название стало нарицательным, а компания «Термос» существует и сегодня.
Чтобы сделать хороший термос, нужно как можно сильнее уменьшить передачу тепла каждым из способов.
Чтобы уменьшить потери тепла через теплообмен, попробуем взять обычную чашку с крышечкой и обмотать ее теплоизолирующим материалом, например, полимерной пеной, которая используется в строительстве. Это позволит нам избавиться от большей части передачи тепла: пластик плохой проводник тепла, поэтому теплообмен небольшой. Воздух, заключенный в пузырьках пластика еще лучший изолятор, а так как каждый пузырек герметичен, и воздух заперт в нем, то уменьшается теплопередача за счет конвекции. Но такая конструкция не очень удобная, да и потери тепла все равно достаточно велики в таком термосе чай остынет через полчаса.
Какой материал проводит тепло хуже всего? Правильный ответ никакой. А именно отсутствие материала. Что если окружить нашу чашку вакуумом? Тогда теплообмен будет отсутствовать. Конвекция тоже. А если покрыть чашку отражающей пленкой, как зеркало излучение также будет отражаться. Вот он, идеальный термос. Но не все так просто теперь это нужно сконструировать в удобное устройство.
Конструкция термоса
Чтобы поместить термос в вакуум, нужно сначала поместить куда-то сам вакуум, кроме того нужно предусмотреть в термосе отверстие, через которое можно было бы наливать жидкость. Если сделать наш термос пластиковым (или стеклянным) с двойными стенками и узким горлышком, а из пространства между стенками откачать воздух мы получим как раз то, что было нужно. Пластик можно сделать зеркальным, чтобы предотвратить инфракрасное излучение. Остался всего один момент: на стенки термоса действует давление, а чтобы они меньше передавали тепло они должны быть как можно тоньше. Это приводит к тому, что они становятся очень хрупкими, поэтому обычно колбу прячут в прочный корпус из алюминия или пластика.
Так, если мы сделали такой хороший термос почему вода в нем все-таки остывает через несколько часов, а не остается горячей всегда? Здесь дело в том, что, во-первых, мы не смогли полностью изолировать объем у нас осталось горлышко, которое не изолировано сверху никак. Кроме того, как бы хорошо мы не откачивали воздух, абсолютный вакуум создать нельзя. То же самое и с зеркальной поверхностью - она не сможет отражать все лучи, даже хорошее новое зеркало отражает не боле 90% лучей, а старое, покрытое пылью, не больше 70%.
nezna.li
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей №4
« Секрет термоса»
секция «Физика. Техника»
Выполнила:
Алыков Марат, 11 лет
Руководители:
Алыкова Л.В.
учитель физики
2014 год
г. Коломна
Оглавление.
Страницы
I. Введение. 3
II. Основная часть. 4-11
1. Введение понятий теплопроводность, конвекция, излучение 4-5
2. Экспериментальная часть. 6-11
3. Изготовление самодельного термоса 11
III. Заключение. 12
IV. Литература. 13
Введение
По выходным я с семьей люблю ходить кататься на лыжах и всегда берем с собой термос с горячим чаем.
Но однажды я нечаянно уронил термос. Так как другого термоса не было, то мы все равно решили взять его с собой. В лесу я заметил, 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 увидел, что колба зеркальная, и предположил, 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 подумал: «А нельзя ли самому изготовить термос?». Но чтобы сделать термос надо знать, в чем его секрет. Так появилась исследовательская работа на тему «В чем секрет 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.
Теоретическая часть
Бабушка мне объяснила, что в природе и технике теплота передается от более нагретых тел к менее нагретым телам. Различают три вида 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 6000о С, 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.
Теплопроводность, конвекция и излучение используются в устройстве термоса. Термос был создан в 1904 году шотландским физиком Дьюара.
Джеймс Дьюара 1 – крышка термоса
2 – пробка
3 – корпус термоса
4 – зеркальная колба
Основной элемент термоса - зеркальная колба. Зеркальная поверхность мало нагревается, поэтому колба от воды плохо нагревается. Между стенками колбы – вакуум. Он плохой проводник тепла. Поэтому вода в термосе долго не охлаждается.
Экспериментальная часть
Бабушка мне объяснила, что термос может сохранять не только тепло, но и холод, поэтому в своих опытах для наглядности я брал снег.
Исследование №1 Изучение теплоизоляционных свойств воздуха.
Цель исследования: Доказать, что воздух плохой проводник тепла
Оборудование: - пластиковый контейнер
- два пластиковых контейнера меньшего размера
- снег.
Ход исследования
Один из контейнеров я поставил в большой контейнер, который тоже
закрыла.
И наблюдал, в каком контейнере снег раньше растает. Снег раньше
растаял в одиночном контейнере, а потом в двойном контейнере, так
как тепло из комнаты к снегу не передается.
Вывод 1: Воздух плохо проводит тепло.
Исследование № 2. Сравнение поглощательной способности темных и
зеркальных поверхностей.
Цель исследования: исследовать, какие тела лучше поглощают энергию:
темные или зеркальные.
Оборудование: - 2 стакана
- снег
- настольная лампа (источник тепла).
Ход исследования
Один стакан я наполовину зачернил, а другой – обклеил фольгой наполовину и положил в них одинаковое количество снега.
Включил настольную лампу и поставил оба стакана прозрачной стороной к себе. И аблюдал за таянием снега в стаканах.
Снег раньше растаял в зачерненном стакане, так как он быстрее нагрелся, а стакан, обклеенный фольгой почти не нагрелся, потому что зеркальные поверхности отражают энергию.
Вывод 2: черные поверхности поглощают энергии больше, а зеркальные
поверхности – энергию отражают.
Исследование № 3.Сравнение отражательной способности зеркальных
и прозрачных поверхностей.
Цель исследования: исследовать, какие тела больше отражают: зеркальные
или прозрачные.
Оборудование: - 2 одинаковых стакана, один из которых обклеен фольгой
- 2 воздушных шарика
- настольная лампа (источник тепла).
Ход исследования
Я взял два одинаковых стакана, один из них обклеил фольгой и натянул на них по воздушному шарику.
Включил настольную лампу и поднес к ней стаканы с шариками, наблюдая за деформацией шариков.
Шарик, натянутый на прозрачную бутылку растянулся больше, так как воздух в этом стакане нагрелся сильнее и давление воздуха увеличилось на большую величину.
Вывод 3: зеркальные поверхности отражают энергию больше.
Изучив основные секреты термоса, я принялсь за изготовление своего. Для этого я взял две пластиковых бутылки. У большой я отрезал дно и горлышко, а маленькую обклеил фольгой. Вставил маленькую бутылку в большую, заклеив разрез горлышка скотчем. Но у меня возник вопрос, а чем же лучше заполнить промежутки между бутылками. Я предположил, что в качестве теплоизолятора можно использовать вату, опилки, поролон или пенопласт.
Исследование № 4. Сравнение теплоизоляционных способностей
воздуха, ваты, бумаги, пенопласта.
Цель: Исследовать теплоизоляционные свойства ваты, бумаги, пенопласта и
воздуха.
Оборудование: - четыре больших пластиковых контейнера
- четыре маленьких пластиковых контейнера
- снег
- вата
- бумага
- пенопласт
- часы
Ход исследования
Я взял четыре больших контейнера и вставил в них маленькие. Промежутки в трех контейнерах я заполнил разными веществами: в № 2 - ватой, № 3 - бумагой, № 4 - пенопластом, оставив небольшой зазор;
В маленькие контейнеры положил одинаковое количество снега и наблюдала за его таянием. Результаты наблюдений я занесла в таблицу
НАПОЛНИТЕЛЬ | ВОЗДУХ | БУМАГА | ВАТА | ПЕНОПЛАСТ |
ВРЕМЯ ТАЯНИЯ СНЕГА | 3ч | 3ч 25 минут | 3ч 40 минут | 4 ч |
Вывод 4: Лучшим теплоизолятором в домашних условиях является
пенопласт.
Из исследования № 4 я понял, что мой термос лучше заполнить пенопластом, а дно 2-х литровой бутылки приклеить скотчем. В таком термосе вода долго не нагреется. Теперь летом в жару, работая на огороде или отдыхая на пляже, я буду брать самодельный термос, чтобы сохранить прохладную воду.
Заключение.
Проведя наши исследования, я смог объяснить, почему горячая вода в термосе долго не охлаждается:
Литература.
1. «Большая книга вопросов и ответов»/Пер. с итальянского О.А.Литвиновой,
Е.В. Широниной. М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007. – 232с.
2. «Занимательные опыты и эксперименты /[Ф. Ола и др.]. – М.: Айрис-
пресс, 2006. – 128с.
3. «Физика - юным». Сост. М.Н. Ергомышева – Алексеева. М.,
«Просвещение», 1969. – 184с.
4. «Я познаю мир»: Дет. энциклопедия: Физика/Сост. Художник А.А.
Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн – М: ТКО «АСТ»,1995. – 480с.
5. www.delaysam.ru
6. images.yandex.ru
nsportal.ru
Кто придумал термос?
Слово «термос» уже так давно вошло в нашу речь, что никто и не помнит, откуда оно появилось. Да и про то, кто изобрел первый термос, практически никто не знает. А между тем название сосудов, сберегающих тепло, и название английской компании «THERMOS» не зря совпадают! Но вот что самое интересное: имя нарицательное «термос» произошло от имени собственного «THERMOS»! Именно так, а не наоборот!
А началось все в 1892 году, когда ученый сэр Джеймс Девар представил на суд почтенной публики сосуд с двойными стенками, из пространства между которыми был выкачан воздух. Что дало такое искусственное создание вакуума? А то, что внутренний объем сосуда, в плане температуры, практически перестал зависеть от температуры внешних стенок. Ведь проводить-то тепло нечему! Можно наливать в сосуд жидкость и быть уверенным, что его температура будет неизменной.
Конечно, на практике некоторые термоизолирующие колбы, сделанные по принципу «сосуда Девара», дают небольшую погрешность в сохранении температуры за счет того, что стенки внешней и внутренней колбы сливаются у горлышка. Но инженеры «THERMOS» за долгую историю компании научились побеждать как эту, так и многие другие проблемы.
За счет использования многих уникальных технологий, конструктивных находок, применения различных специальных материалов термосы «THERMOS» практически не имеют конкурентов по качеству. Отвлекаясь от экскурса в историю, скажем, что у термосов «THERMOS» нет ни одной детали, которая не была бы тщательно проработана инженерами компании. Ничто не остается без внимания. Даже пробок и крышек разработано несколько видов: и с клапаном-кнопкой, и для питья маленькими глотками, и с повышенными изоляционными свойствами, и с возможностью наливать напиток, не откручивая пробку...
...Вернемся к истории. Ни сам Девар, ни научная общественность не подозревали, что изобретение может иметь какую-то широкую бытовую и, уж тем более, коммерческую ценность. В 1904 г. права на использование принципа «сосуда Девара» для промышленного производства товаров, вошедших в историю под названием «термос», зарегистрировал Рейнольд Бергер. За столетнюю историю существования торговой марки произошло много разнообразных событий и изменений. Но факт в том, что наличие логотипа «THERMOS» всегда говорило потребителю о том, что перед ним товар высшего качества, сделанный с применением новейших технологий.
Термосы бывают разные…
«THERMOS» создает разнообразную продукцию для всех категорий населения. Техническая мысль инженеров компании никогда не стояла на месте. Постоянно изобретались и осваивались новые методы теплосбережения, изобретались новые способы использования уже имеющегося опыта. На сегодняшний момент выпускаются и классические термосы со стеклянной колбой, покрытой светоотражающим составом (зеркальный эффект – один из способов бороться с остаточной теплопроводностью стенок сосуда), и легкие и ударопрочные стальные термосы, и красивейшие вакуумные кувшины для домашнего использования, и сумки-холодильники, и даже специальные термосы-органайзеры!
Современный ассортимент «THERMOS» дает возможность выбрать отличный термос по приемлемой цене исходя из тех или иных потребностей. Например, можно приобрести легкий удобный термос для экстремального туризма со специальным клапаном, позволяющим пить буквально на ходу, или, напротив, большой термос с несколькими секциями, в котором Вы сможете сохранить горячим и первое, и второе. Вы можете купить большую сумку-холодильник или маленькую эргономичную кружку-термос.
За 100 лет технология изготовления термоса претерпела существенные изменения. Клиенты захотели термосы с небьющейся колбой. Им не нравился основной недостаток стеклянного термоса - хрупкость. Тем более, что изначально термосы применялись для дорожных (экстремальных) условий эксплуатации. Поэтому был разработан термос со стальной колбой. Но обычная сталь лучше проводит тепло, чем стекло. Как быть?
Компанией «THERMOS» был проведен ряд исследований и в результате были созданы термосы с металлической (небьющейся) колбой с характеристиками удержания тепла лучше, чем у термосов со стеклянной колбой.
Испытание для настоящего термоса!
Все изделия марки «THERMOS» подвергаются контролю качества на соответствие заявленных производителем характеристик. Если на упаковке термоса присутствует пиктограмма «24 часа – горячее», то это значит, что, если залить в такой термос жидкость с температурой около 100 градусов, через сутки температура в нем опустится всего лишь до 55 градусов (в зависимости от модели) и жидкость останется горячей.
Сотрудники компании «THERMOS» советуют провести сравнительный анализ качества их термосов и термосов других производителей, поскольку уверены в высочайшем качестве продукции мирового стандарта. Так получилось, что термос «THERMOS» у меня уже был. Термосы других фирм я, конечно, не покупал. Но над имеющимся у меня термосом опыт поставил. Все оказалось правдой!
Необходимо добавить еще и то, что фирма «THERMOS» дает от 1 года до 15 лет гарантии на свои изделия!
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.myjane.ru
topref.ru
Слайд 1
«Секреты термоса» Работу выполнил: учащийся 3 «А» класса МБОУ СОШ № 99 г Воронежа Артемов Вадим Руководитель: учитель начальных классов МБОУ СОШ № 99 г Воронежа Букреева Светлана Георгиевна Научно и сследовательская работаСлайд 2
Объектом нашего исследования станет термос - изобретение 19 века. Предметом исследования станут физические свойства термоса. Гипотеза исследования : Мы предполагаем, что изучив строение термоса и механизмы протекания в нем физических явлений, можно создать термос в домашних условиях.
Слайд 3
Цель исследования: изучить строение термоса и создание термоса в домашних условиях. Задачи : изучить теоретический материал, раскрывающий понятие ― термос, принципы работы термоса, его физические свойства; обобщить наблюдения, раскрывающие условия остывания жидкости в термосе ; создать термос в домашних условиях;
Слайд 4
Глава 1. Секреты термоса Что такое термос? Термос (в переводе с греческого) " therme " - горячий.
Слайд 5
История создания термоса Известный шотландский химик 19 века Джеймс Дьюар совершил целый ряд открытий в области физики и химии, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря своему бытовому изобретению. В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара . Джеймс Дьюар
Слайд 6
1.3. Конструкция термоса 1-крышка 2-пробка 3-термос 4-колба
Слайд 7
Вывод: Мое теоретическое исследование помогло раскрыть секреты устройства термоса. Обобщая полученные данные, можно сказать, что главная задача термоса – хранить тепло как можно дольше. Этого можно добиться, если учитывать физические процессы, которые протекают внутри термоса. Необходимо, чтобы теплопередача между горячей жидкостью и холодным воздухом была как можно меньше. Этого добиваются производители термосов. Возможно ли достижение такого эффекта в домашних условиях? На этот вопрос я постараюсь ответить в следующей части своей работы.
Слайд 8
Заключение В процессе выполнения работы мною были полностью решены все поставленные задачи, а именно: в ходе своей работы я узнал историю появления термоса, выяснил устройство этого изделия и понял суть протекающих в нём физических явлений. Это позволило мне сконструировать свою модель термоса. Главное, что требовалось при моделировании – это уменьшить теплопроводность колбы. Мой эксперимент по использованию самодельного термоса в домашних условиях можно считать удачным. Он доказал, что изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Теперь я готов изготовить такой термос для своих домашних нужд. Это позволит сохранить денежные средства. Кроме того, работа помогла пополнить мне свой багаж знаний, позволила расширить кругозор . Кроме термоса есть и другие предметы, 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
Слайд 9
Приложения: Приложение 1 Устройство термоса:
Слайд 10
Для модели первого термоса нам потребуются следующие материалы и инструменты: Пластиковая бутылка 1.5 л. Пластиковая бутылка 0,7 л. Скотч Теплоизоляционный материал – листы бумаги Светоотражающий материал – фольга Ножницы. Изготовление термоса в домашних условиях : 1 ) Подготовка материалов и инструментов . Приложение 2
Слайд 11
2) Первый слой колбы - фольга Б еру пластиковую бутылку емкостью 1,5 л. Режу её вдоль. Срезаю у неё винтовую часть горлышка. Эти части потребуются для изготовления корпуса термоса. Далее беру пластиковую бутылку 0,7 л и оборачиваю её фольгой, плотно прижимая к стенкам её к стенкам бутылки. Фольга имеет две стороны: блестящую и матовую. Следует обматывать бутылку матовой стороной наверх, чтобы блестящая сторона оказалась внутри. Слой фольги должен покрывать всю бутылку, в том числе и дно. Бутылка будет играть роль колбы.
Слайд 12
3) Второй слой колбы - бумага Теперь обматываю бутылку несколькими слоями бумаги. Чем больше слой бумаги, тем лучше. Бумажный слой должен быть на стенках и дне бутылки. Чтобы бумага хорошо держалась на бутылке, обмотаю её скотчем. Слой бумаги необходим для создания теплоизоляционного слоя.
Слайд 13
4) Третий слой колбы - фольга Верхний слой бумаги ещё раз обмотаю фольгой
Слайд 14
5) Корпус термоса – пластиковая бутылка Размещаю подготовленную маленькую бутылку в верхнюю и нижнюю части большой бутылки.
Слайд 15
6) Закрепление корпуса скотчем Обматываю скотчем половинки большой бутылки, чтобы она не распалась
Слайд 16
7) Модель термоса готова
Слайд 17
Испытания модели термоса Для проведения испытания модели термоса буду использовать холодную воду. Заливаю воду в термос. Предварительно следует измерить её температуру. Все данные о температуре воды я буду заносить в таблицу (Таблица 1). Испытания термоса будут проходить в течение шести часов. Каждый час я буду замерять температуру воды. Термос во время испытания будет находиться в комнате на столе при комнатной температуре +21. Время Температурные значения воды Величина изменения температуры воды Начало испытания + 2 Через час +6 На 4 выше Через час +8 На 2 выше Через час +12 На 4 выше Через час +14 На 2 выше Через час +18 На 4 выше Через час +20 На 2 выше
Слайд 18
Вывод: Модель термоса успешно прошла испытания. Термос остался целым, вода в нем сохранилась до конца испытания. Изменения температуры воды в термосе происходили плавно и постепенно. В среднем она поднималась на 3 каждый час Через шесть часов вода стала комнатной температуры. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения холодных жидкостей. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника. Ещё одним достоинством этой модели можно считать его небольшой вес и небьющуюся колбу . Самое главное, что я понял – изготовление термоса в домашних условиях возможно, если при этом учитываются все физические процессы протекающие внутри этого устройства.
Слайд 19
Спасибо за внимание!
nsportal.ru
САМОДЕЛЬНЫЙ ТЕРМОС
Автор:
Газизуллин Алмаз
Ученик 8 класса ГБОУ СОШ
с.. Новое Усманово
м.р Камышлинский
Научный руководитель:
Галиуллина З.А.
Учитель физики.
Камышла 2014
Самодельный термос.
Краткая аннотация
Моя семья любит отдыхать на природе. Каждый раз мама берёт с собой термос с чаем. Иногда время пробегает очень незаметно, но даже через несколько часов чай в термосе остаётся такой же горячий. На его температуру не влияет даже погода на улице. Что же помогает сохранить чай горячим? Из чего изготавливают термос? Можно ли изготовить термос в домашних условиях? На эти вопросы я решила ответить в ходе моего исследования.
Самодельный термос.
Аннотация.
Моя семья любит отдыхать на природе. Каждый раз мама берёт с собой термос с чаем. Иногда время пробегает очень незаметно, но даже через несколько часов чай в термосе остаётся такой же горячий. На его температуру не влияет даже погода на улице. Что же помогает сохранить чай горячим? Из чего изготавливают термос? Можно ли изготовить термос в домашних условиях? На эти вопросы я решила ответить в ходе моего исследования.
Цель: изготовить термос в домашних условиях.
Задачи:
В домашних условиях изготовить самодельный термос.
Используя несколько материалов, пронаблюдать, какой материал является более подходящим для теплоизоляции.
Сделать замеры температуры воды в разных термосах и пронаблюдать за её изменениями.
Методы исследования: изготовление самодельного термоса в домашних условиях, наблюдение за изменениями температуры в термосах с разными материалами.
Результат исследования.
Температура воды в банках при первоначальном измерении составляла 60˚. Измерив температуру воды в самодельных термосах спустя 10 минут, оказалось, что вода в термосе с фольгой остыла быстрее, чем в двух других термосах. Температура воды в термосе с фольгой была равна 53˚, а температура воды в термосе с ватой и газетами равнялась: 55˚. Через 30 минут в термосе с фольгой вода была 47, 5 , а в двух других термосах по 49. Через 60 минут температура в термосе с фольгой была 40, а в двух других по 43.
Время замера воды
Термос с фольгой
Термос с ватой
Термос с бумагой
Через 10 минут
53
55
55
Через 30 минут
47, 5
49
49
Через 60 минут
40
43
43
Вывод.
Самодельные термосы, в которых использовались вата и бумага, оказались самыми надёжными для сохранения тепла. Они хорошие теплоизоляторы, так как относятся к пористым веществам и не дают воде быстро остывать. Фольга хуже удерживает тепло, зато отлично его проводит. Конечно, самодельный термос уступает по своим свойствам заводскому, но всё-таки на небольшой промежуток времени (1-2 часа) на него можно рассчитывать.
Самодельный термос.
Учебно-исследовательский проект (описание работы).
Моя семья любит отдыхать на природе. Каждый раз мама берёт с собой термос с чаем. Иногда время пробегает очень незаметно, но даже через несколько часов чай в термосе остаётся такой же горячий. На его температуру не влияет даже погода на улице. Что же помогает сохранить чай горячим? Из чего изготавливают термос?
Термос – от греческого thermos тёплый, горячий. Термос – это сосуд с двойными стенками, между которыми даже нет воздуха. Лучший тепловой изолятор – это пустота, поэтому из колбы с двойными стенками откачивают воздух, создавая так называемый вакуум. Молекулы горячего чая быстро движутся, но толкать им некого. Они толкают только друг друга, и всё тепло остаётся в чае. Сохранить это тепло на долгое время помогают и стенки сосуда, в который наливают чай. Они сделаны с зеркальным покрытием, способным отражать тепловые лучи и возвращать их вместе с теплом обратно в чай. За счёт этого и достигаются минимальные потери тепла. Так как теплообмен между стенками термоса и окружающим воздухом минимален, то в нём хорошо сохраняются не только горячие, но и холодные жидкости. Интересно, можно ли в домашних условиях сделать термос?
Первый термос был изобретен в 1892 году сэром Джеймсом Дьюаром, ученым из Оксфордского Университета. Он был предназначен для хранения сжиженных газов (кислорода, гелия).
В 1904 году два немца, один из которых ученик сэра Дьюра, создали компанию под именем Thermos (от греческого слова « Therme», что означает «горячий»).
Приобретая статус изделия, широко пользующегося спросом, термос был использован во многих известных экспедициях, таких как: экспедиция лейтенанта Е.Н. Шакелтона на Южный Полюс; экспедиция лейтенанта Роберта Е. Пеари на северный полярный круг. Термос стал неотъемлемой бортовой принадлежностью самолетов, его использовали в перелетах на воздушном шаре.
По назначению различают бытовые термоса и термоса для общественного питания различной емкости. Их используют для хранения и перевозки продуктов. Существуют вагоны-термоса, термосы для бутылочек с детским питанием, термолотки, термосы для экстремального туризма со специальным клапаном, позволяющим пить буквально на ходу, большой термос с несколькими секциями, в котором можно сохранять горячим и первое и второе блюдо.
Принцип устройства термоса для сохранения тепла используют и в теплицах для роста растений. В теплицах делают стенки из двух щитов прозрачного пластика. Каждый вечер между ними закачивают водную пену, которая обеспечивает хорошую теплоизоляцию в ночное время. Утром под воздействием солнечного тепла оседает и превращается в жидкость, стекающую в коллектор, так открывается доступ света. А вечером весь процесс повторяется заново.
В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет. А можно ли изготовить термос в домашних условиях? Я решила ответить на этот вопрос.
Цель: изготовить термос в домашних условиях.
Задачи:
В домашних условиях изготовить самодельный термос.
Используя несколько материалов, пронаблюдать, какой материал является более подходящим для теплоизоляции.
Сделать замеры температуры воды в разных термосах и пронаблюдать за её изменениями.
Ожидаемый результат.
Самодельный термос может заменить заводской. Температура воды во всех термосах будет одинаковой через 10, 30, 60 минут.
Методика исследования
Изготовление самодельного термоса в домашних условиях.
Поместим маленькие жестяные банки внутри больших, сделав тем самым сосуды трёх самодельных термосов.
Заполним пространство между банками в первом термосе - ватой, во втором термосе - фольгой, в третьем термосе - нарезанными листами газет (Приложение 1, рис.1-5)
Нальём одинаковое количество горячей воды в маленькие банки (Приложение 1, рис.6)
Наблюдение за изменениями температуры в термосах с разными материалами.
Измерим и запишем температуру воды в каждой банке (Приложение 2, рис.1, 2).
Накроем самодельные термосы коробками (Приложение 2, рис.3).
Через 10, 30 и 60 минут снова измерим температуру воды в банках.
Запишем результаты измерений в таблицу и сравним (Приложение 4).
Результат исследования.
Температура воды в банках при первоначальном измерении составляла 60˚. Измерив температуру воды в самодельных термосах спустя 10 минут, оказалось, что вода в термосе с фольгой остыла быстрее, чем в двух других термосах. Температура воды в термосе с фольгой была равна 53˚, а температура воды в термосе с ватой и газетами равнялась: 55˚. Через 30 минут в термосе с фольгой вода была 47, 5 , а в двух других термосах по 49. Через 60 минут температура в термосе с фольгой была 40, а в двух других по 43.
Время замера воды
Термос с фольгой
Термос с ватой
Термос с бумагой
Через 10 минут
53
55
55
Через 30 минут
47, 5
49
49
Через 60 минут
40
43
43
Заключение
Самодельные термосы, в которых использовались вата и бумага, оказались самыми надёжными для сохранения тепла. Они хорошие теплоизоляторы, так как относятся к пористым веществам и не дают воде быстро остывать. Фольга хуже удерживает тепло, зато отлично его проводит. 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.
Данное исследование можно использовать на уроках природоведения и трудового обучения, а также на занятиях кружка «Юные исследователи».
Список литературы
Н.Никоновой - Сто тысяч Как? И Почему? ООО «Издательство АСТ» 2002г.
2. Всемирная детская энциклопедия «Я познаю мир», агентство «Роспечать»,
2003 год.
Приложение 3.
Время замера воды
Термос с фольгой
Термос с ватой
Термос с бумагой
Через 10 минут
53
55
55
Через 30 минут
47, 5
49
49
Через 60 минут
40
43
43
infourok.ru