Исследовательская работа "Гелиевые шары"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №115»

Гелиевые шары

                                                       Выполнила:  ученица 4 В класса

                                                                     Сальникова Елизавета Андреевна

                                                                  Проверила: учитель начальных классов

                                                                  Циркуль Ирина Ивановна

Пермь, 2018

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение……….…………………………………………..…...……………3

2. История происхождения гелиевых шаров…………...……………………4

3. Разновидности воздушных шаров………………….………………………7

4. А что внутри?…...............................................................................................9

5. Свойства гелиевых шаров……….……………….…………………………11

6. Эксперимент…………………………………………………………………12

7. Вредно ли вдыхать гелий……...……………………………………………13

8. Заключение…………………………………………………………………..14

Литература…………………………………………………………………...…15

Введение

                     В наше время очень популярны гелиевые шары. Их сейчас можно увидеть на каждом празднике. Они бывают разных цветов, размеров и форм. Мне стало интересно, как произошли шары, из чего состоят гелиевые шары, какие есть виды шаров, почему когда мы вдыхаем гелий у нас меняется голос, вредно ли вдыхать гелий в себя. И я решила написать  исследовательскую работу на эту тему.

Цель: выявить, вреден ли  гелий в шарах для человека.

Задачи:

Узнать, как появились гелиевые шары?

Для чего наполняют шары именно гелием?

Вреден ли он для человека?

Гипотеза:

Я думаю, что если вдохнуть гелий, голос изменится.

История происхождения гелиевых шаров

                       В первые упоминания об изготовление летящих в  воздухе шаров доходят до нас из карельских рукописей, которые создавались из кожи кита и быка. А летописи 12 века говорят о том,  что в карельских посёлках воздушный шар имела почти каждая семья. С помощью таких шаров древние карелы частично могли решить проблемы бездорожья, так как  шары помогали людям преодолевать расстояния между населенными пунктами. Но такие путешествия могли быть опасным, ведь оболочка из шкур животных не могла долгое время выдерживать давление воздуха. Подтверждают появление воздушных шаров археологические раскопки в Карелии и в Новгороде.

В одной из не включенных рун эпоса «Калевала», записанных Э.Леннротом в Северной Карелии есть строки, описывающие способ изготовления воздушных шаров

Старый мудрый Вяйнямейнен

Вековечный прорицатель

Строил шар из кожи бычьей,

Из китовой шил он шкуры.

Надувал тот шар он дымом,

Газом наполнял болотным,

Плел канаты с жил оленьих,

Из лосиных вил веревки….

                                                                                          перевод Л.П. Бельского

Но не прошло и 7 столетий с той полумифической эпохи, как в Лондоне профессором Майклом Фарадеем были изобретены резиновые воздушные шары. Ученый изучил эластические свойства каучука – и соорудил из этого материала две «лепешки». Для того, чтобы «лепешки» не слипались, Фарадей обработал их внутренние стороны мукой. И после этого пальцами склеил их необработанные, оставшиеся липкими края. В итоге получилось нечто вроде мешочка – который можно было использовать для опытов с водородом. «Каучук — чрезвычайно эластичен» — писал Фарадей в 1824 году в журнале «Quarterly Journal of Science», — «мешки сделанные из него… При наполнении газом становились прозрачными и приобретали подъемную силу…»

Лет через 80 после этого научный мешочек для водорода превратился в популярную забаву: каучуковые шары широко использовалась в Европе во время городских праздников. За счет наполнявшего их газа они могли подниматься вверх – и это очень нравилось публике, еще не избалованной ни воздушными полетами, ни другими чудесами техники.

Но эти воздушные шарики чем-то походили на своих легендарных предшественников: в них применялся водород (а он, как известно, газ взрывоопасный). Но, тем не менее, к водороду все привыкли – благо, что особых бед от шариков с этим газом не было вплоть до 1922 года. Тогда в США на одном из городских праздников некий шутник ради забавы взорвал художественное оформление праздника – то есть воздушные шарики. В результате этого взрыва пострадал чиновник, и поэтому органы правопорядка отреагировали достаточно оперативно. Забаву, оказавшуюся достаточно опасной, наконец-то прекратили, запретив наполнять воздушные шарики водородом. От этого решения никто не пострадал – место водорода в шариках моментально занял гораздо более безопасный - гелий. Этот новый газ поднимал шарики вверх ничуть не хуже, чем это делал водород.

В 1931 году Нейлом Тайлотсоном был выпущен первый современный, латексный воздушный шарик (полимер латекс получают из водных дисперсий каучуков). И с тех пор воздушные шарики наконец-то смогли измениться. До этого они могли быть только круглыми – а с приходом латекса впервые появилась возможность создавать длинные, узкие шарики. Это новшество немедленно нашло применение: дизайнеры, оформляющие праздники, стали создавать из шаров композиции в виде собак, жирафов, самолетов, шляп… Компания Нейла Тайлотсона процветала, она продавала через почту миллионы комплектов шаров, предназначенных для создания смешных фигурок.

Конечно, качество воздушных шариков в то время было далеко не таким, как сейчас: при надувании шарики теряли часть своей яркости, они были непрочными и быстро лопались. Поэтому воздушные шарики медленно утрачивали свою популярность – то, что они могут летать в воздухе, в двадцатом веке уже не казалось таким чудесным, привлекательным... Поэтому еще задолго до конца 20 века воздушные шарики стали раскупаться только для городских и детских праздников. Их производство перестало приносить хорошую прибыль – и в итоге многие производители того времени переориентировали работу своих компаний на выпуск контрацептивов (которые тоже изготовлялись из латекса).

Но изобретатели не забывали о воздушных шариках, работали над их улучшением. И вот наконец ситуация изменилась! Сейчас промышленность выпускает такие шарики, которые не теряют цвет при своем надувании – и вдобавок стали гораздо более прочными, долговечными. Поэтому сейчас воздушные шарики вновь стали очень популярными.

Разновидности воздушных шаров

Чтобы создать праздничное настроение в оформлении интерьера наиболее часто применяют воздушные шары. Правда, для выбора максимально удачного варианта для мероприятия необходимо немного узнать об основных их видах.

1. Классические. К ним относятся обычные, традиционные шары, которые изготавливают из латекса, без нанесенного определенного рисунка. Они могут быть разного цвета, в основном, круглые. Благодаря таким шарам умелые руки аэродизайнера могут изготовить любые интересные и оригинальные композиции в виде арок, цветов, узоров. Вы можете просто наполнить комнату шариками сходных оттенков, либо подвесить их под потолком. Любой из этих вариантов будет выглядеть просто и со вкусом.

2. Гелиевые шары. Такие шарики могут иметь любой вид. Их наполняют гелием, от чего они зависают под потолком, тем самым создавая необычные композиции. 

3. Панч-бол. Данный шарик выделяется на фоне других видов воздушных шаров своей круглой формой, достаточно толстой и одновременно прочной стенкой, а также резинкой, за которую его удерживают. Как правило, диаметр панч-бола составляет 50 см.

4. Миларовые шары –  это фольгированные шары, которые изначально отличаются особой формой или цветом, изображающие, к примеру, персонажа мультфильма, либо яркую фигуру. Они довольно прочные, так как изготавливаются из сплавления слоев полиэтилена и поверхностным металлизированным напылением. Фольгированные шары наполняют как гелием, так и обычным воздухом. У нас вы также можете найти и ходячие фигурки из фольгированных шаров, которые составлены из нескольких отделов и наполнены гелием. К ним подвешивают небольшой грузик, от чего создается так называемый эффект движения.

5. Фигурные шары – они имеют форму разнообразных зверушек, мультяшек, а также сказочных персонажей. Могут быть самых разных размеров – как правило, это крупные шарики.

6. Шары ШДМ или шары для моделирования – имеют любую форму и размер. Именно этими шариками пользуются клоуны во время своего выступления, чтобы создавать различные фигуры. В некоторых из них может располагаться другой шарик либо любой другой предмет. Благодаря шарам ШМД наши аэродизайнеры могут эффектно оформить любое пространство, создавая объемные фигуры, маску-фрукт, панно, а также гирлянды.

7. Шары с хвостиками (линколуны) – их, как правило, используют для создания таких композиций, как гирлянды и панно, поскольку шарики имеют несколько хвостиков, самое минимальное – два. 

8. Шары-баннеры – они имеют продолговатую форму длиной чуть больше 1 м, могут быть с печатью либо без нее, с хвостиком и без него. Такие шары применяют в рекламных целях.

9. Шары для упаковки – данные изделия имеют широкое горлышко, прозрачные либо полупрозрачные. Их используют для упаковки каких-либо сюрпризов либо маленьких сувениров.

10. Светящиеся шары – самые обычные на вид шарики, наполненные гелием или воздухом, но с применением светодиодов. Использование светящихся шариков обеспечивает ощущение чуда и сказочной эффектности.

11. Панорамные шары – при их изготовлении рисунок наносится на внутренней стороне, но при этом часть самого шара делается полупрозрачной. 

12. Шары-самодувы – это маленькие шары размером 15-18 см. Внутри каждого такого шарика располагается специальная капсула с химическими реагентами. Если нажать на капсулу, начинается химический процесс, в результате которого выделяется газ. Именно благодаря ему шарик начинает самостоятельно надуваться. 

13. Шары-Самопаи – эти шарики оснащаются специальным клапаном (типа «нипель») и наполняются воздухом. 

Как видите, видов воздушных шаров существует огромное количество для того, чтобы вы могли выбрать украшение для своего торжества.

А что внутри?

       Надувание воздушных шаров ртом. Воздушные шары можно надувать ртом. Чтобы надуть обычный шарик (22 сантиметров в диаметре ), потребуется около 8 литров выдыхаемого воздуха. При активном выдохе взрослый человек выпускает около 1,5 литров воздуха. Таким образом, 5 активных выдохов ( 1 минута времени ) – и шарик готов.

При надувании воздушных шаров ртом, производительность труда очень низкая, потому что даже здоровый и не курящий человек сможет надуть не более двух десятков шаров, потом ему обязательно потребуется отдых.

Надувание воздушных шаров насосами и компрессорами. При надувании небольшого количества шаров люди пользуются ручными насосами, а при большом количестве – компрессорами.

Но во всех этих случаях в шары нагнетается окружающий нас воздух и поэтому шары остаются на месте (не поднимаются вверх). Для создания атмосферы праздника, для возможности любования красотой шаров, красотой их полёта,  люди стали надувать шары более лёгким,  чем воздух, газом – гелием.

Свойства гелиевых шаров.

   Латексный шар, надутый гелием, приобретает округлую форму и взлетает. Через несколько часов гелиевые шары сдуваются и падают.  Гелий постепенно выходит через стенки надутого шара. Поэтому гелиевый шар постоянно теряет свой объем, и подъемная сила, действующая на шарик, постепенно уменьшается.   Когда подъемная сила,  действующая на шар, становится равна весу самого шара, он начинает падать.
               Гелий просачивается через поры в латексе. Например, не надутый шар  имеет длину около 8 см, а надутый – 33 см: т.е. при надувании латекс растягивается почти в 4 раза. При этом, стенки шара становятся тонкими, а поры в латексе (латекс – весьма пористый материал) тоже растягиваются. Вот через эти поры гелий и просачивается наружу, так как гелий очень текучий газ.
              Если шар передуть гелием, т.е. надуть на размер больше оптимального и, тем самым, чрезмерно растянуть шар, то стенки шара становятся очень тонкими и непрочными. Такие стенки быстро повреждаются твердыми частицами, находящимися в движущемся воздухе. Воздушные потоки (например, ветер) заставляют шары тереться друг об друга стенками, на которые прилипает пыль. Тонкие стенки передутых шаров быстро получают микроповреждения, через которые гелий быстро покидает шар. В итоге - передутые шары либо просто лопаются, либо быстро сдуваются.

Эксперимент.

Меняется ли голос, когда вдыхаешь в себя гелий? Я захотела это проверить.

Для   этого  надо:

 Шар, накаченный гелием, иголку ( или ножницы ).

Что я сделала:

Я проткнула маленькую дырочку ( чтобы воздух выходил ) и начала вдыхать в себя гелий.

Что получилось:

У  меня поменялся голос, он стал писклявым.

Выводы:

Значит, когда вдыхаешь в себя гелий, голос меняется. Но почему?

Вредно ли вдыхать гелий?

 Люди,  развлекаясь, вдыхают гелий из воздушных шаров. Как известно, этот газ может сжимать голосовые связки и голос на некоторое время меняется, при этом человек начинает забавно разговаривать высоким голосом мультяшного героя.

 А безопасно ли вдыхать гелий, не окажет ли он негативного влияния на наш организм?

Давайте разберёмся:

Гелий нетоксичный газ, который присутствует в атмосфере нашей планеты, однако если  человек окажется в пространстве, заполненном гелием, то он быстро задохнется.

Как мы выяснили:

Вдыхание чистого гелия лишает организм кислорода. Можно сказать, что происходит примерно такие же процессы, как при задержке дыхания, а ведь мы знаем, что лишенный кислорода организм погибает в течение пары минут.

Заключение.

      Таким образом, гипотеза, поставленная в начале работы, полностью нашла свое подтверждение в наблюдениях и опыте.

Получается, что, дышать только лишь гелием вредно, потому что в нём нет кислорода. Кроме того, нужно знать, что шары, предназначенные для надувания конкретно гелием, обрабатываются изнутри специальной жидкой пластмассой, удерживающей гелий от протекания сквозь стенки латекса. Эта пластмасса выделяет в гелий ядовитые вещества и может вызвать отравление организма.  Поэтому, даже в увеселительных целях не желательно вдыхать гелий в себя.

Литература

1. Большая энциклопедия школьника. Оксфорд М: ЗАО «Росмэн» - Пресс, 2008г.
2. Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей, том 4 — М: Филологическое общество «Слово», 1993г.
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/ Воздушный_шарик
4. https://aeromagic.ks.ua/vredno-li-vdyihat-geliy.htm
5. http://megatexts.ru/14-pochemu-ot-geliya-menyaetsya-golos.html
6. https://otvet.mail.ru/question/22336176