Омский Научный центр Сибирского отделения Российской академии наук

Региональная общественная организация «Омский совет ректоров»

Омское региональное отделение Всероссийской общественной организации

«Русское географическое общество»

Детская областная общественная организация

«Научное общество учащихся «Поиск»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Москаленского муниципального района Омской области
«Розентальская основная общеобразовательная школа»

XLVIII Межрегиональная научно-практическая конференция

школьников и учащейся молодежи

Тема: «Физика на кухне»

Учебно-исследовательская работа

Научное направление: физика

Выполнила:

ученица 8  класса

МБОУ»Розентальская ООШ»

Романенко Анастасия Викторовна.

Руководитель:

учитель физики

МБОУ»Розентальская ООШ»

Жилина Ирина Ивановна.

Омск - 2015

Цель работы:

исследовать явления, происходящие на кухне и выявить их взаимосвязь с физическими явлениями и законами.

Задачи исследования:

На базе домашней кухни провести эксперименты.

 Объяснить  наблюдаемые явления, основываясь на физические законы.

Пополнить знания по физике, изучив дополнительную литературу и ресурсы  Интернет по наблюдаемым явлениям на кухне.

Гипотеза исследования:

Большинство процессов, происходящих на кухне, являются ярко выраженным доказательством физических явлений и законов.

Актуальность работы

заключается в том, чтобы уметь замечать, применять полученные знания на практике, в жизни.

Новизна работы

состоит в том, что создана работа, в которой зафиксированы физические явления, встречающиеся на кухне.

Объект исследования:

кухонные принадлежности.

Предмет исследования:

 физические  явления, происходящие на кухне,

Значимость исследования:

успешно изучая физику можно более эффективно применять знания в конкретных

Место исследования:

 кухня.

Методы исследования:

наблюдение

сравнение

вычисление

эксперимент.

1. Введение

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться.

Леонардо да Винчи

Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Физика обладает необыкновенным свойством: изучая самые простые явления можно вывести общие законы. В прошлом году я начала изучать новый предмет-физику. Он меня очень сильно заинтересовал, потому- что, чем больше я узнаю, тем больше понимаю: многие физические закономерности можно получить из собственных наблюдений и опытов. Изучая самые простые явления можно вывести общие законы. Замечательным местом для наблюдения физических явлений и проведения экспериментов является самая обычная кухня. На кухне можно, на мой взгляд, и поэкспериментировать, и понаблюдать, а потом, хорошо поразмыслив, найти тесную взаимосвязь увиденного и полученного с тем, что мы изучаем на уроках физики. Конечно, всё охватить просто невозможно. Но, всё-таки, на ряд вопросов я сумела найти ответы и, самое главное, попыталась объяснить их с точки зрения физики. На некоторые вопросы нашла ответы в дополнительной литературе, в справочниках, а на некоторые догадалась сама, так как кое-что усвоила с уроков физики.

Спектр моих вопросов очень разнообразный. Он охватывает различные темы по физике: «Состав вещества», «Тепловые явления», «Давление», «Плотность», и многие другие. Связывает их одно – они являются физическими явлениями, происходящими  на кухне.

Итак, во многих действиях, происходящих на кухне, я могу найти физическое явление.

2. Теория явлений, встречающихся на кухне.

Нагревание - это увеличение амплитуды и скорости движение молекул (атомов).

Конвекция- это перенос энергии струями жидкости или газа. При естественной холодные слои под действием силы тяжести опускаются вниз, а теплые- более легкие, под действием архимедовой силы поднимаются вверх. Пример: отопление жилых помещений батареями. При вынужденной-перемешивание слоев происходит искусственно. Пример: вентилятор, перемешивание кофе ложкой, чая ит. д.

Температу́ра — скалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Тепловое расширение — изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры.  

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади.

Объём — количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.

Кипение - это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости не только с поверхности, но и внутри неё. 

Ма́сса  — скалярная физическая величина, одна из важнейших величин в физике.

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела.

Теплопрово́дность - происходит взаимопроникновение между молекулами заварки и воды, чем выше температура чая, тем диффузия происходит быстрее. 

Испарение молекул жидкости с большей энергией с поверхности чая, чем температура выше, тем испарение быстрее.

Конденсация капель жидкости на пылинки воздуха (или заряженные частицы) образующей туман над стаканом. Некоторые испарившиеся частички чая, конденсируясь на внутренние стенки стакана с чаем, возвращаются обратно в чай.

Инерция  проявляется в том, что тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя по отношению к так называемой инерциальной системе отсчёта.

Закон Паскаля формулируется так: возмущение давления, производимое на покоящуюся несжимаемую жидкость, передается в любую точку жидкости одинаково по всем направлениям.

Влажность  воздуха  - это мера, характеризующая содержание водяных паров в воздухе.

Относительная влажность - это количество воды, содержащейся в воздухе при данной температуре по сравнению с максимальным количеством воды, которое может содержаться в воздухе при той же температуре в виде пара.

Насыщенный раствор

раствор, находящийся при данных условиях (температура, давление) в устойчивом равновесии с растворённым веществом.

Атмосферное давление

гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы.

Глава 3.    Практикум

При выполнении  экспериментальной работы я пользовалась следующими методами работы: наблюдение, сравнение, вычисление, измерение,  эксперимент.

    В работе использовала оборудование:      

                                    1. Мензурку (мерная емкость).

                                    2. Весы электронные.

                             3. Термометр.

                               4. Кухонные принадлежности (посуда, продукты, электроприборы)

  Для исследования и наблюдения физических явлений провела 8 опытов.

1 Наблюдение явлений

1. Тепловые явления

Опыт 1.

Нагревание воды при разных условиях (См. приложение рис 1).

Вывод: При разных условиях время нагревание воды разное. В закрытой кастрюле оно меньше, чем в открытой емкости с широким дном. Наблюдаю процесс естественной и вынужденной конвекции (при помешивании). При вынужденной конвекции время нагревание наибольшее.

Опыт 2.

Остывание воды (См. приложение рис 2).

Налила одинаковое количество горячей воды по 50 см3 в 2 одинаковых стакана. Измерила первоначальную температуру воды. В одном стакане вода остывала без внешних воздействий. В другом стакане остывание воды происходило при постоянном помешивании ложкой. Через 5 минут измерила температуру воды в обоих стаканах.

 Вывод: Анализируя этот опыт я заметила, что чай остынет быстрей при помешивании, так как испарение сопровождается понижением температуры, а при помешивании испарение происходит быстрее. Кроме того, остывающие слои перемешиваются с более горячими (вынужденная конвекция).

Опыт 3

Сохранение тепла (См. приложение рис 3).

Как сохранить горячую воду как можно дольше? Для ответа на этот вопрос я провела такое исследование. Я взяла 4 сосуда: два стакана, термокружка и термос. Налила в них одинаковое количество воды одинаковой температуры 70°С, закрыла термос, термокружку один стакан укрыла полотенцем, другой – оставила не закрытым. Через 20 минут измерила температуру во всех сосудах. Получила результаты, указанные в таблице.

Термос состоит из 2 сосудов, между которыми откачан воздух. Теплопроводность вакуума мала, поэтому он плохо проводит тепло. Внутренняя поверхность стенок покрыта зеркальным слоем, который отражает тепловое излучение. Пробка мешает конвекции.

Чтобы сохранить воду, пищу или предохранить лёд или мороженое от таяния, пользуются термосом или сумкой – холодильником, ящиком – термосом, где вместо вакуума используются пористые вещества, обладающие плохой теплопроводностью.

Вывод:  чтобы сохранить горячую воду как можно дольше, надо держать её в термосе.

2. Плотность

Опыт 4

Исследование нагревания жидкостей. Определение плотности.

Наблюдение проводила за тремя жидкостями: вода, молоко, подсолнечное масло. Определила время необходимое для закипания жидкостей. (См. приложение рис 4) Пронаблюдала за температурой нагревания и кипения. Объем жидкостей одинаковый по 0,5 л. Условия проведения эксперимента одинаковые для всех жидкостей.

Сводная таблица нагревания жидкостей

Определила плотности исследуемых жидкостей.

Массу и объем определила с помощью весов и мерного стакана.

Вывод: температура нагревания и кипения жидкостей зависит от их плотностей. Чем больше плотность, тем быстрее нагревается жидкость, а температура кипения меньше. Жидкость с меньшей плотностью (подсолнечное масло)  имеет  температуру кипения выше остальных жидкостей.

При проведении данного эксперимента я глубже изучила физические явления: нагревание, кипение, температура кипения. Использовала измерительные приборы: мерная емкость, весы, термометр. Определила физические величины: массу, объем, температуру, плотность. Сверила полученную величину- плотность с табличной величиной. Полученные мною величины плотностей совпадают с табличными, что свидетельствует о правильном выполнении моей работы.

3. Состав вещества

Опыт 5

Диффузия (См. приложение рис 5).

Взяла три стакана. В первый налила кипяток, во второй теплую и в третий холодную воду. В каждый стакан бросила щепотку гранулированного чая. Наблюдала за диффузией между гранулами чая и водой. Скорость хаотического движения молекул увеличивается при повышении температуры, в стакане с горячей водой происходит интенсивное окрашивание. В стакане с холодной водой диффузия мало заметна.

Вывод: Диффузия между твердым телом и жидкостью зависит от температуры жидкости. Чем выше температура жидкости, тем быстрее происходит диффузия и скорость хаотического движения молекул.

Опыт 6

Диффузия. Притяжение молекул. (См. приложение рис 6).

Налила на блюдце две чайные ложки малинового варенья и положила кусочки рафинада (сахар кусковой) наблюдаю за медленным проникновением жидкого варенья  между молекулами твердого сахара.

Вывод. Наблюдаю процесс диффузии между жидкостью и твердым телом. Между молекулами разных тел хорошо видно притяжение между молекулами.

Опыт 7

Отталкивание молекул.

Часто при приготовлении еды  приходится смешивать различные масла с другими продуктами. При этом масло всегда находится вверху, потому что,  оно легче. Его плотность меньше других продуктов, например воды. Для доказательства я пыталась смешать воду с маслом подсолнечным. Результат виден на фотографии. (См. приложение рис 7).

Вывод: Между молекулами подсолнечного масла  и молекулами воды происходит отталкивание, поэтому они не могут смешаться. Плотность воды больше масла, поэтому вода находится ниже воды.

Опыт 8

Сила Архимеда. (См. приложение рис 8).

Так как плотность воды меньше плотности картофеля, то картофель тонет и всегда лежит на дне кастрюли. Если добавить соли в воду, то плотность воды увеличивается и картофелина плавает внутри жидкости. Раствор соли в воде должен быть такой крепости ,  что бы погруженный в  в него картофель вытеснял ровно столько рассола, сколько картофель весит. Можно приготовить такой густой раствор соли в воде, что картофель будет легче,  вытесняемого им рассола. Тогда – по закону плавания, открытому  ещё в древности  Архимедом, - картофелина в такой воде будет  всплывать.  

Вывод: По закону Архимеда на тело находящееся в воде действует сила выталкивания. Она зависит от плотности жидкости.

Глава 4.    

Вредные воздействия на организм человека, встречающиеся на кухне

А кухне нас окружает много техники, вещей, разнообразной посуды, и я решила узнать влияет ли бытовая   техника и материалы, используемые на кухне  на мое  здоровье и здоровье моих близких. Для этого я провела опрос среди учеников и учителей школы.

Опрос  проводила с целью

Выяснить влияние окружающих предметов на кухне на здоровье человека и донести критерии опасности, до школьных товарищей, знакомых.

Вопросы для  опроса.

1. Какими из приведенных электробытового назначения обустроена ваша кухня?

1. СВЧ;
2. Холодильник;
3. Электроплита;
4. Электрокофеварка;
5. Стиральная машинка;
6. Посудомоечная машинка;
7. Хлебопечь;
8. Чайник.

2. Как часто Вы их используете?

1. Ежедневно;
2. По мере необходимости;
3. Редко;
4. Всегда, постоянно.

3. Чем отделаны стены Вашей кухни?

1. Побелка;
2. Покраска;
3. Обои;
4. Пластик;
5. Дерево;
6. Другое (укажите какое).

4. Мебель на Вашей кухне из:

1. Пластика;
2. Металла;
3. Дерева;
4. Полимеров синтетического происхождения.

5. Какое освещение есть на Вашей кухне?

1. Лампы дневного света;
2. Светильники настенные (бра);
3. Люстра;
4. Дополняет освещение рабочего места (софиты).

6. Имеет ли место кондиционер? вытяжной шкаф?

1. Да;
2. Нет.

7. Сколько времени Вы, и ваши родственники ежедневно проводят на кухне?

1. До 3-х часов;
2. До 5-ти часов;
3. Свыше 6-ти часов.

8. Имеются ли на Вашей кухне комнатные растения?

1. Да;
2. Нет.

Результаты опроса показали ( см. приложение рисунок 9-16),   Результаты опроса показали, что  предпочтение отдается таким бытовым предметам, без которых мы просто не представляем современную кухню. В XXI веке человек не может обходиться без бытовой техники  и всегда использует электробытовые приборы. В современной жизни люди отдают предпочтение натуральным материалам, таким как дерево. Для отделки стен люди, в большинстве используют обои. Большинство не имеют  кондиционеры и вытяжные шкафы для очистки воздуха, которые очень важны и  нужны. Многие  не имеют на кухне комнатные растения, что не  благотворно влияет , как  для газообмена, так и для уюта.

Глава 5.    

Выводы

Начав экспериментировать,  я и не предполагала, что столько интересных явлений и  законов можно открыть у себя на кухне!

             Проводимые мной домашние эксперименты  повысили интерес к изучению предмета.  Я сумела заинтересовать своих одноклассников в открытых мною явлениях на кухне.

            Мною были проведены 8 опытов. В результате наблюдения, сравнения, вычислений, измерений,  экспериментов я пронаблюдала следующие явления и законы:

              Естественная и вынужденная конвекция, испарение, теплопроводность, излучение, мощность, кипение, нагревание, плотность, диффузия, отталкивание, поверхностное натяжение, сила Архимеда, конвекция, инерция, закон Паскаля, атмосферное давление, нагревание, кипение, парообразование, влажность воздуха, преломление, смачивания, капиллярные явления, механические колебания, свойства жидких и твердых тел, определение массы при помощи весов, преобразование электрической энергии в механическую, движение тела по окружности, звуковые колебания, тепловое расширение тел, механическая работа, трение, скольжение, вес тела.

      Данная работа пополнила мой багаж знаний, и я довольна результатом своей работы.

Глава 6.

Литература

Асламазов Л.Г., Варламов А.А. Удивительная физика. Москва. Добросвет. Издательство МЦНМО, 2005.

Н. В. Гулиа «О чём молчали учебники»

Елькин В.И. Необычные учебные материалы по физике. Москва. Школа-Пресс, 2000.

М.Г. Ковтунович «Домашний эксперимент по физике 7-11 классы». Москва. Владос. 2007г.

Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чём не узнаешь уроке. Ярославль. Академия развития, 1999.

Перельман Я.И. Занимательная физика. М.: Наука, 1976.

Перельман Я.И.Физическая смекалка. М.: Омега, 1994.

Ресурсы Интернет:

www.wikipedia.org 

elkin52.narod.ru 

fmclass.ru 

http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/pochemu-puzyri-kruglye/#ixzz2Lipx40Ir

Приложение

                   Рисунок 1                                                                        Рисунок 2

                                 Рисунок 3                                                           Рисунок 4        

                    Рисунок 5                                                                            Рисунок 6

                          Рисунок 7                                                                        Рисунок 8

                                     Рисунок 9                                                                                                                             Рисунок 10

                             Рисунок 11                                                                                                                              Рисунок 12

                               Рисунок 13                                                                                   Рисунок 14  

                              Рисунок 15                                                                                             Рисунок 16