Исследование атмосферного воздуха в школьном кабинете физики

Исследовательская работа

ИССЛЕДОВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В

ШКОЛЬНОМ КАБИНЕТЕ ФИЗИКИ

Пронин Никита

МБОУ гимназия №14, 6 класс, г.Одинцово

                                                     Научный руководитель:

                                                     учитель физики и математики, I категории

                                                      Силаева Ирина Викторовна                

2013г.

Содержание

1. Введение

2. Теоретическая часть

       2.1.   Характеристика места исследования

       2.2.   Состав воздуха

       2.3. Атмосферное давление, температура, влажность воздуха

3. Практическая часть

       3.1. Изучение особенностей восприятия кабинета физики

       3.2. Изучение атмосферного давления, температуры, влажности возду-

        ха в кабинете физики

4. Заключение

5. Выводы

6. Используемая литература

7. Приложения

1.Введение.

Воздух окружает нас со всех сторон. Он очень легок и невидим. Воздух – это жизненно важный компонент окружающей среды. Человек дышит воздухом. Воздух – это смесь разных газов. Для дыхания всему живому нужен кислород, а выдыхают живые организмы углекислый газ. Состав воздуха в атмосфере всегда  примерно одинаков. Но, замечено, что в одних помещениях дышится легко и самочувствие хорошее, а в других – нет. Почему так происходит? . Как создать благоприятный микроклимат в помещениях классных комнат в течение всего учебного дня, особенно осенью и зимой? В поисках ответа на эти вопросы возникла гипотеза: самочувствие учеников зависит от концентрации определенных компонентов воздуха классной комнаты

 Актуальность. Проблема экологического состояния школьного кабинета сегодня является достаточно актуальной. Показателем актуальности данной темы является наличие проблем в данной области исследования. Все организмы составляют неотъемлемую часть той среды, в которой они обитают. Поэтому нельзя представить себе организмы как нечто независимое от всей совокупности внешних условий жизни. Условия жизни, т.е. внешняя среда, создаются из совокупности факторов среды, или экологических факторов. Здоровье школьника определяется условиями его жизни и, прежде всего, условиями жизни в школе. Как показывают исследования, рабочий день современного ученика, особенного в старших классах, намного превышает продолжительность рабочего дня взрослых. Именно на годы обучения в школе приходится период интенсивного развития организма. Поэтому изучения имеющихся проблем в данной области исследования, сегодня является практической необходимостью.

Тема: Исследование атмосферного воздуха в школьном кабинете

Цель: исследование атмосферного воздуха в школьном кабинете.

Задачи:

1. Изучить состав воздуха

2. Исследовать зависимость атмосферного давления, температуры, влажности воздуха в кабинете от загрязнения воздуха.

3. Определить наличие искусственной вентиляции.

4. Опросить учащихся с целью выявления зависимости психологического состояния их от микроклимата в кабинете.

5. Разработать рекомендации по улучшению микроклимата кабинета.

Гипотеза исследования

Если атмосферный воздух обладает живительной и целительной силой, то это будет залогом физической и эмоциональной стабильности организма.

Атмосферный воздух действует на наши органы чувств. Поэтому органы чувств  не только анализируют окружающую среду, но и являются приемниками информации, которая, как правило, оказывает влияние на наш организм. Улучшение  атмосферного воздуха способно придать бодрость, увеличить жизненные силы, здоровье. Мы исследуем кабинет физики в нашей гимназии и пытаемся выявить когда атмосферный воздух благоприятный и неблагоприятный и предложить рекомендации по улучшению атмосферного воздуха.

Объект исследования: школьный кабинет, его микроклимат.

Предмет исследования: качественные и количественные экологические показатели кабинета.

Место исследования: кабинет физики в гимназии.

Методы исследования:

Теоретический: анализ информационных источников, сравнения, анализ Интернет-ресурсов.

Эмпирический: мониторинг — лабораторные наблюдения.

Математический: статистическая обработка результатов.

Экспериментальный: диагностика, анкетирование, исследование.

При выполнении исследовательской работы мы использовали традиционные конкретные методики изучения, исходя из их доступности, и те, для выполнения которых требуется специальное оборудование – приборы (термометр, барометр,  психрометр, цифровой фотоаппарат).

Сроки проведения: 11.02.13-16.02.13.

Оборудование: термометр, барометр, психрометр.

        Практическая значимость. Результаты моего исследования имеют практическую значимость и важны не только для класса, но и для всей гимназии в целом, так как состояние здоровья современного школьника один из важных аспектов успешного образования. Если в кабинетах школы поддерживать комфортный микроклимат, то улучшится самочувствие учащихся и педагогов и, возможно, повысится качество обучения. После одного урока без проветривания количество микроорганизмов в воздухе повышается в 30 раз. Нормальный микроклимат будет способствовать сохранению здоровья всех участников учебного процесса. Это особенно актуально в период эпидемий гриппа и ОРВИ.

На основании результатов проведённых исследований и эксперимента я составила памятку для педагогов и учащихся с рекомендациями по сохранению благоприятного микроклимата в школьном кабинете и раздала учителям нашей школы.

Научная новизна. Проведено исследование и получены результаты о загрязненности и состояния атмосферного воздуха в кабинете физики, чего ранее в нашей школе не проводилось. Работа может стать стартовой для многолетнего исследования атмосферного воздуха в помещениях гимназии.

2. Теоретическая часть

2.1. Характеристика места исследования.

Всё исследование проводилось нами в кабинете физики в гимназии №14. Кабинет находится на первом этаже, ориентация окон на южную сторону. Особенностью данного кабинета является следующее: освещается солнцем до  середины дня, окна кабинета расположены по правую сторону  стены здания школы.

Визуальное восприятие школьного кабинета: стены окрашены в светло-зеленый цвет, потолок белый, на полу светло коричневый линолеум.

В своём исследовании мы учли мнения учащихся через опрос (приложение 1) о микроклимате в кабинете.

2.2. Состав воздуха

"Не природе нужна наша защита, это нам необходимо ее покровительство:                                       чистый воздух, чтобы дышать, кристальная вода, чтобы пить, вся Природа, чтобы жить." Н.Ф. Реймерс

Воздух - составная часть атмосферы. Атмосферой называют газообразную оболочку, окружающую Землю, некоторые другие планеты, Солнце. Она состоит из смеси разных газов. Над поверхностью Земли атмосфера простирается примерно на  100  км.  Этот относительно тонкий слой оказывает огромное влияние на строение Земли. Атмосфера состоит из:

•  тропосферы (нижний 12-километровый слой, влияющий на погоду; содержит взвешенные в воздухе водяные пары, перемещающиеся при неравномерном нагреве поверхности планеты);

• стратосферы (достигает высоты 50 км; включает озоновый слой с максимальной концентрацией озона на высоте 20-30 км);

•  мезосферы (находится на высоте от 50 до 85 км);

• термосферы (располагается выше 85 км).

С высотой меняются химический состав и физические свойства атмосферы. Например,  при подъёме вверх плотность атмосферного воздуха уменьшается.

Две наиболее важные области атмосферы - это тропосфера и стратосфера. Примерно 90% всех молекул, составляющих земную атмосферу, приходится на тропосферу. В тропосфере молекулы хорошо перемешиваются, так как более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный опускается.

Его состав относительно постоянен.

Именно такой состав атмосферы нужен для нормальной жизнедеятельности человека, поэтому важно, чтобы он оставался неизменным.  Однако различные внешние факторы приводят к изменению состава воздуха.

2.3. Атмосферное давление, температура, влажность воздуха

Давление, температура и плотность - важнейшие характеристики любого газа, в том числе и воздуха, составляющего атмосферу. На стены кабинета, в котором мы проводим исследование, тоже давит воздух. Если кабинет не очень плотно закрыт и воздух поступает через окна и щели, давление внутри и снаружи легко выравнивается. Поэтому давление внутри кабинета почти не отличается от давления под открытым небом. Атмосферное давление обозначается p и выражают в Паскалях или г/см2 (кг/м2 в СИ). Человек, как и любой другой организм, не чувствует разницу внутреннего и внешнего давлений, поскольку атмосферное давление уравновешивается внутренним.

Медики говорят, что нормальное (то, которое не оказывает отриц. влияния на организм человека) атмосферное давление равно 750 миллиметрам ртутного столба. … Атмосферное давление - давление столба воздуха с единичным сечением.

          С высотой давление уменьшается, поэтому опыт мы проводим на одной высоте.

Комнатная температура — это определённая температура в замкнутом пространстве, используемая людьми в разнообразных целях. Для удобства человека температура сильно зависит от индивидуальных особенностей и других разнообразных факторов. В то время как один человек предпочитает комнату с температурой 17 градусов по Цельсию, другой может предпочитать 27 градусов по Цельсию, поэтому мы в работе вычисляем погрешность измерений. Температурное удобство также зависит от условий окружающей среды (влажность, разница температур внизу (на уровне ног) и вверху (на уровне головы), скачки температуры и давления).

         Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Наиболее комфортно человек чувствует себя при влажности воздуха: летом – от 60 до 75%; зимой от 55 до 70%.

Например, когда в прогнозе погоды ведущий говорит: «Относительная влажность воздуха 70%, температура 25⁰С», это значит, что в воздух насыщен влагой только на 70% при данной температуре.

3. Практическая часть

3.1. Изучение особенностей восприятия кабинета физики нашей гимназии

Была собрана информация о том, насколько комфортно ученики МБОУ гимназии №14  г. Одинцово чувствуют себя в кабинете физики. Были подготовлены анкеты, включающие вопросы о влиянии микроклимата кабинета на психологическое состояние учащихся. Каждый из респондентов должен был заполнять анкету самостоятельно, чтобы избежать какого-либо влияния со стороны. Учащиеся заполняли анкету, находясь в кабинете физики.

План социологического исследования:

а) составление опросного листа;

б) опрос учащихся;

в) обработка результатов.

Обработка результатов:

1. Общее количество опрошенных принималось за 100%. (Приложение 1)

2. Определялся процентный показатель по каждому из вопросов.

3. Полученная величина вносилась в таблицу.

4. Строилась диаграмма. (Приложение 2)

5. На основании полученных результатов был сделан вывод и даны рекомендации по изменению воздуха в школьном кабинете, а также рекомендации для других кабинетов.

Вывод:  микроклимат кабинета положительно влияет на психологическое состояние учащихся. Кабинет учащиеся считают красивым, чистым, привлекательным, теплым, светлым. Хотя анализируя анкеты были выявлены следующие отрицательные признаки: кабинет нездоровый, безликий. В кабинете учащиеся занимаются не реже 2 раз в неделю и носят сменную обувь, так как 98% указали, что знают о том, что отсутствие сменной обуви – основной источник загрязнения воздуха в кабинете. 67% учащихся никогда не испытывали недомогание из-за высокого уровня загрязненности воздуха в кабинете и лишь 12% указали, что испытывали редко небольшое недомогание. Это говорит о удовлетворительном состоянии атмосферного воздуха в кабинете по мнению учащихся.

  3.2. Изучение атмосферного давления, температуры, влажности воздуха в кабинете

Цель: исследовать изменения атмосферного воздуха в течение дня и выявить причины.

 План исследования.

1. Составили график снятия показаний  давления, температуры.

2. Выполнили необходимые измерения.

3. На основании полученных результатов делались предположения о зависимости уровня загрязнения воздуха от интенсивности проведения уроков в классе.

5. Анализ показаний  давления. Выдвижение предположения о увеличения давления в результате загрязнения воздуха.

6. Анализ показаний  температуры. Выдвижение предположения о ухудшении состава атмосферного воздуха.

Обработка результатов:

1. В течение 6 дней  каждое утро и обед (после уроков) делались замеры с давления, температуры и с помощью психрометра – влажность воздуха. (Приложение 3)

2. Полученная величина вносилась в таблицу.

3. Строились диаграммы и графики изменений давления, температуры и влажности в течение дня. (Приложение 4)

4. Анализировались показания и делали выводы.

Вывод: анализируя диаграммы и графики можно сделать вывод о том, что давление в течение дня повышается, это связано, прежде всего, с увеличением плотности воздуха. В воздухе к концу учебного дня содержится больше пыли. К концу учебного дня повышается температура воздуха (кабинет в течение дня проветривается), это связано с наличием микроорганизмов в воздухе, т.е. воздух загрязняется. Этот факт доказывает уменьшение влажности воздуха к концу дня.

4. Заключение

Значительную роль в нейтрализации и ослаблении негативных воздействий в кабинете на учащихся и учителя в целом играют зеленые комнатные растения. Растения играют очень важную защитную и санитарно–гигиеническую роль. Мы хотим, чтобы растения не только радовали наш глаз, дарили прохладу в знойный день, но и обогащали воздух живительным кислородом. Далеко не каждому растению это под силу.

5. Выводы

 1) Воздух – смесь газов. Атмосферный воздух загрязнен. Содержание вредных веществ меняется в зависимости от природных условий, степени проветривания кабинета, температуры в кабинете. В воздухе находится: пыль, микроорганизмы, пыльца цветущих комнатных растений, различные газы и др.

 2) Основными источниками загрязнения воздуха в кабинете являются: учащиеся, при открытом окне – промышленность, автомобили, сжигание мусора, мусорные контейнеры.

3) Анкетирование учащихся показало, что они знают о том, что отсутствие сменной обуви – основной источник загрязнения воздуха в кабинете. Большинство учащихся признались, что переодевают сменную обувь, часть учащихся носят сменную обувь редко.

4) Исследование атмосферного воздуха в кабинете физики,  показало, что давление и температура к концу учебного дня повышаются, влажность воздуха понижается.

ВЫВОДЫ И  РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Проведенные исследования показали, что достаточно большое количество опрошенных учащихся (80%) не считают необходимым регулярно и в любое время года проветривать помещения, что является, скорее всего, результатом недостаточной информированности о пользе регулярного проветривания. После проведения просветительских мероприятий количество учащихся, понимающих важность регулярного проветривания, значительно возросло (95%).
2. При плохой циркуляции воздуха уровень углекислого газа в воздухе классной комнаты быстро повышается, его показания за выбранный промежуток времени соизмеримы с концентрацией СО2 в промышленных районах и даже достигает более высоких показателей (что является негативным фактором).
3. Действительно, при плохой циркуляции воздуха в классной комнате во время занятий микроклимат ухудшается (повышается температура воздуха и его влажность, становится душно), падает активность и внимание учеников, появляются жалобы на плохое самочувствие, частые головные боли, раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, приводящих к заболеваниям органов дыхания. Возникает синдром «больного школьного здания».

 Учащиеся чувствуют себя гораздо лучше в классе с хорошей циркуляцией воздуха. Фрамуги и форточки должны функционировать в любое время года.

4. Для того, чтобы учащиеся чувствовали себя комфортно в классе во время занятий и на переменах, необходимо создавать условия для хорошей циркуляции воздуха: проветривать помещение перед началом занятий, во время них или на переменах.
5. Регулярно проводить влажную уборку помещения с одновременным проветриванием в конце учебного дня;
6. В классе находиться в сменной обуви;
7. В кабинетах с большим количеством зелёных растений в воздухе содержится  меньше микроорганизмов, чем в кабинетах, где зелёных растений мало.

Полученные знания можно использовать для просвещения учащихся начальной и средней школы и их родителей (на классных часах, тематических занятиях, лекториях, родительских собраниях).

           6. Используемая литература

1. Денисова С.И. Полевая практика по экологии. Учебное пособие. Минск. 1999 г.

2. Б. Небел «Наука об окружающей среде», в 2-х томах, Москва, 1993

3. Трасс Х.Х. Биоиндикация состояния атмосферной среды городов. Экологические аспекты городских систем. Минск. Наука и техника. 1984 г.

4. Масловский О.М. Биоиндикация загрязненности воздуха с помощью лишайников и мохообразных. Минск. Наука и техника. 1997 г.

5. Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие для ВУЗов. Киров. Константа. 2005 г.

6. Хотунцев Ю.Л. Человек, технология, окружающая среда. Москва. Устойчивый мир.2001 г.

7. Плечова З.Н., Репина Р.К. Экологический практикум. Пособие для учителей общеобразовательных школ, педагогов учреждений дополнительного образования. Чебоксары, Издательство «КЛИО». 1998 г.

8. А.В. Перышкин. Физика. 7кл. : учеб. для общеобразоват. учреждений – 9е изд. стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 189, [3]с.: ил.

                                                                                                           Приложение 1

Опросный лист на тему: «Восприятие школьного кабинета».

Мы собираем информацию о том,  как учащиеся нашей школы  воспринимают кабинет физики. Сообщите, пожалуйста, о себе некоторые сведения, поставив знак + в соответствующих пунктах.

 Пол:____муж,     ______жен               Возрастная группа:

                                                            _ 7-12 лет;  _ 13-15 лет;  _16-18 лет;

Социальная категория: учащийся

1. Отметьте признаки соответствующие кабинету

2. Как часто вы занимаетесь  в кабинете?

 А. 2 раза в неделю

 Б. 1 раз в неделю

 В. более 2 раз в неделю

3. С какой скоростью вы перемещаетесь по кабинету?

 А. Быстро, бегом

 Б. Умеренно, шагом

 В. По-разному, иногда бегом, иногда шагом

4. Посещаете ли вы класс в болезненном состоянии?

 А. Да

 Б. Нет

 В. Иногда

5. Носите ли вы сменную обувь?

 А. Да

 Б. Нет

 В. Не всегда

6. Моете ли вы кабинет, протираете парты?

 А. Да, часто

 Б. Нет

 В. Редко

7. Известно ли вам, что отсутствие сменной обуви – основной источник загрязнения воздуха в кабинете?

 А. Да

 Б. Нет

 В. Для меня этот факт не имеет значения

8. Приходилось ли вам испытывать недомогание из–за высокого уровня загазованности воздуха в кабинете (головная боль, кашель, отвращение от запаха пыли и т. п.)

 А. Часто

 Б. Очень редко

 В. Никогда

 Г. Затрудняюсь ответить

Благодарю за участие в опросе.

 Опрос провела  ____/Силаева И.В./  

Дата проведения опроса  «08» февраля  2013г.