СОХРАНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЫТОВОГО ТЕРМОСА И ТЕРМОСА ИЗГОТОВЛЕННОГО В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Сохранение физических характеристик бытового термоса и термоса, изготовленного в домашних условиях

Выполнили:

Зимницкая Д. В.,

МБОУ  Школа №98, 8 класс.

Руководитель:

Коротаева И. А.,

учитель физики

МБОУ  Школа №98

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.                                                                                                                      3

Глава I. Обзор литературы                                                                                      5

1. История                                                                                                       5
2. Термос в наше время                                                                                 6
3. Как термос сохраняет тепло?                                                                   7
4. Изготовление термоса в домашних условиях                                        8                                                  

    Глава II. Основное содержание                                                                              9

1.  Описание исследования                                                                        9-10

   Глава III. Анализ результатов исследования                                                10

          3.1 Анализ результатов анкетирования                                                         10

          3.2 Анализ результатов исследования изменения температуры в              10

                термосах

          3.3 Положительные и отрицательные стороны изготовленного                10

                термоса

Глава IV. Выводы                                                                                                   13

   Литература                                                                                                              14

   Приложения                                                                                                     15-21

Введение

 С древних времён люди стремились сохранять температуру жидкости на определённом уровне, но вопрос о том, как сохранить температуру пищи в течение нескольких часов, взяв её с собой в дорогу, многие века оставался открытым.

Каждый современный человек хоть раз в жизни пользовался термосом, отметившим в 2004 году свое столетие. Слово «термос» уже давно вошло в нашу речь. Мало кто из наших современников, произнося слово «термос», задумывается о способе сохранения температуры длительное время и о процессе сохранения внутренней энергии.

Потребность в термосе возникает очень часто. В основном, эта потребность возникает в повседневной жизни: тренировки, походы и просто необходимость в горячем чае. Сохранять температуру той или иной жидкости помогает, конечно же, нам термос.

Современный термос, претерпевший массу изменений и усовершенствований в течение прошедшего времени не потерял своего значения. На сегодняшний день существует масса фирм производителей термосов и в продаже можно найти целый ряд изделий, различающихся по способности сохранять тепло, емкости, дизайну, цене.

Согласно результатам анкетирования, проведенного среди обучающихся 8-11 классов школы №98 - 16, 32% учащихся считают, что можно изготовить термос в домашних условиях, а 83,68% считают наоборот, сделать термос дома - невозможно. Также мнение участников анкетирования разделилось в следующем вопросе – будет ли термос, сделанный самостоятельно, сохранять внутреннюю энергию также как, термос, купленный в магазине. Как ни странно, мнения разделились 50 на 50. Это и определило проблему нашего исследования. Определить какой термос лучше сохраняет тепло(бытовой или изготовленный самостоятельно)?

Цель: исследовать, какой из термосов (изготовленный в домашних условиях или приобретенный в магазине)  способен лучше сохранять тепло и их свойства, обеспечивающие удобство и практичность для использования в повседневной жизни.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Провести анкетирование.
2. Изготовить термос;
3. Провести исследование;
4. Выяснить какой из термосов лучше сохраняет тепло – изготовленный самостоятельно или магазинный;
5. Предоставить рекомендации

Объект исследования: термосы – бытовой и изготовленный самостоятельно.

Предмет исследования: время сохранения внутренней энергии.

Методы:

1.   Работа с информационными источниками

2.Анкетирование

3. Определение времени остывания воды в термосе изготовленным самостоятельно и магазинным.

 Гипотеза: термос, изготовленный в домашних условиях, сохраняет температуру воды примерно столько же, как и термос из магазина.

Глава I Обзор литературы

1.1. История

Как ни странно, своими корнями «термос» уходит в науку. В XIX веке европейские учёные задавались вопросом, как сохранить температуру вещества неизменной на протяжении большого промежутка времени.

Первый шаг был сделан немецким физиком Адольфом Фердинандом Вейнхольдом, разработавшим в 1881 году стеклянный ящик с двойными стенками, между которыми был откачан воздух. Благодаря этому изобретению, польские физики КарольОльшевский и Зигмунд Вроблевский смогли добиться сжижения водорода, но, к сожалению, газ слишком быстро испарялся.

Второй, не менее важный шаг в истории «термоса», сделал шотландский физик и химик Джеймс Дьюар. В 1892 году он усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, превратив его в колбу с узким горлом. Для уменьшения тепловых потерь обе внутренние поверхности колбы Дьюар покрыл отражающим слоем серебра и всю конструкцию подвесил на пружинах в металлическом кожухе. В итоге, в 1898 году Дьюар смог сохранить в своём сосуде жидкий водород, а в 1899 году — твёрдый, что было большим научным достижением.

       В 1903 году Бергер дополнил сосуд компактным металлическим кожухом, герметичной пробкой и крышкой-стаканчиком, а в 1904-м основал компанию по выпуску «вакуумной фляжки». Такое название было, пожалуй, не самым лучшим, и поэтому Бергер объявил конкурс на лучшее название. Победил житель Мюнхена, предложивший назвать продукт словом «Thermos» (от греческого слова therme — «горячий»).

1.2 Термос в наше время

Технологии совершенствуются с каждым годом и сейчас термосы делают уже гораздо лучше. Пластмассовый или металлический корпус с расположенной в нём стеклянной или металлической колбой — так можно описать современный бытовой термос. Ранее для производства термосов использовались лишь стеклянные колбы, однако сейчас широкое распространение получила технология создания колб из нержавеющей стали, благодаря чему  термосы стали более надёжными и лучше сохраняют тепло.

Так термос со стеклянной колбой и пластиковым корпусом способен удержать горячую температуру от трёх до шести часов, в то время как цельнометаллический термос в два раза дольше — от десяти до двенадцати часов. Срок хранения холодного продукта у них правда совпадает и составляет примерно одни сутки.

Так же необходимо помнить, что стеклянная колба, естественно, гораздо более хрупкая, чем металл, поэтому, планируя взять термос, допустим, в туристический поход, следует всё-таки выбрать модель с металлической колбой - так надёжней и долговечнее. Тоже касается и материала самого корпуса термоса – металл прочнее, чем пластмасса, а так же выглядит такой термос более современно.

Но и термосы с металлической колбой имеют свои недостатки. Например, в них не стоит заваривать травы и крепкие чаи со специальными добавками — привкус такого напитка может впитаться в стенки колбы и избавиться от них будет очень сложно. Термос со стеклянной колбой к таким вещам готов — стекло не впитает запах.     Но хранение напитков — это ещё не все возможности термоса. Есть ещё термосы для хранения еды и универсальные (для того и другого) термосы, но они более дорогие (правда, можно купить термосы оптом, тогда разница не заметна).

3. Как термос сохраняет тепло?

Термос называют ещё вакуумной ёмкостью: для того чтобы не допустить ухода тепла из горячего продукта или не пропустить наружного тепла к холодному продукту, используется вакуум – пространство, в котором нет воздуха. Вакуум находится в узком пространстве между вкладышем(колбой) и наружной стенкой термоса – он останавливает перемещение тепла в наружный воздух и из наружного воздуха внутрь. Вакуум эффективен в термосе потому, что в нём отсутствует воздух(молекулы), в связи с чем нет проводимости.

        Тепло возникает в результате движения молекул. А поскольку горло термоса плотно закрывается пробкой или крышкой из непроводящего материала, через горло тепло тоже не может сохранять тепло в течении многих часов; точно также холодная пища может оставаться долго холодной, потому что вакуум изолирует её от теплого воздуха снаружи термоса.

Вкладыши (колбы) термосов раньше изготавливали из стекла, поскольку стекло является хорошим изолятором. Колбы покрывали серебром, так что они были блестящими и хорошо отражали тепло. Такие зеркальные колбы работали очень хорошо – они могли эффективно отражать невидимые лучи тепловой энергии (излучение), отдаваемое горячими предметами.

 Однако с колбами была одна проблема: стеклянные колбы легко разбиваются. Сегодня колбы для термосов делают из пластмассы или из металла, но такие колбы работают хуже. Кроме того, поскольку вакуум в термосе не совсем идеальный – в нём может находиться какое-то количество воздуха, и поскольку крышки или пробки не обеспечивают идеальнойгерметизации, термосы не  способны сохранять холодные продукты холодными игорячие горячими вечно.

4. Изготовление  термоса в домашних условиях

Принципиальную схему термоса знает каждый: внутри корпуса находится колба с горячим чаем (желательно с зеркальной стенкой), а между корпусом и колбой – воздух или какой-нибудь утеплитель. Проще говоря, одна бутылка внутри другой, а между ними утеплитель.

Для изготовления термоса необходимо:

– две пустые пластмассовые бутылки: маленькая в качестве колбы для чая, большая – в качестве корпуса.

– термоизоляция: поролон, фольга;

– скотч;

– ножницы.

Процесс изготовления термоса:

• У большой бутылки отрезаем горлышко.
• Маленькую бутылку (колбу) обворачиваем фольгой (блестящая сторона – наружу)
• Далее мы обворачиваем колбу утеплителем (поролоном), закрепляем скотчем.
• Теперь мы вставляем колбу в большую бутылку.
• Наконец, термос покрыт в два слоя фольгой, и сверху (чтобы фольга держалась) обмотан скотчем.

После этого термос готов к использованию.

Глава II. Основное содержание

2.1 Описание исследования

В качестве исследуемых образцов были выбраны термос фирмы «Bergner» и термос, изготовленный самостоятельно, который в результате изготовления получил название «Дан-Зим1».

Внешний вид термоса«Bergner» -  рис.1

Рис. 1

Внешний вид термоса, изготовленного дома «Дан-Зим1» – рис.2

Рис. 2

Измерения температуры воды в термосах проводились лабораторным жидкостным термометром (Рис. 3).

Результаты опытов приведены в Таблице 1:

Таблица 1

Изменение температуры воды (°С) в термосах в течение 3-х суток

при комнатной температуре

График изменения температуры

Глава III Анализ результатов исследования

3.1.Анализ результатов анкетирования

     По результатам анкетирования, мы выяснили, что большая часть учеников школы №98 постоянно используют термос, но при этом не знают его правильного назначения, и как он сохраняет внутреннюю энергию. Так же большинство анкетируемых скептически  отнеслись к идее создания  термоса.

3.2.Анализ результатов исследования изменения температуры в термосах

Результаты исследования показали, что наш термос сохраняет температуру воды примерно столько же, как и термос магазинный. Это обусловлено тем, что у горлышка «домашнего» термоса (под крышкой) не создаётся вакуум, необходимый для сохранения тепла. Вакуум – безвоздушное пространство, в котором не происходит теплообмен. И материал, выбранный нами, не так препятствует охлаждению жидкости, находящейся в этом сосуде.

3.3 Положительные и отрицательные стороны изготовленного термоса:

Плюсы:

• Экономия семейного бюджета.
• Этот термос можно легко создать даже ребёнку.
• Сделать его можно в любых полевых условиях.

Минусы:

• Ограничение максимальной температуры жидкости – 80 ْْС
• Создание вакуума, необходимого для оптимального сохранения температуры, не так-то просто.

Глава IV Выводы

На основании анкетирования, данных полученных при проведении исследования, наблюдений были сделаны следующие выводы:

•        Создать термос в домашних условиях возможно;

•        Полученное изделие хуже сохраняет внутреннюю энергию;

•        Созданный нами термос можно использовать, но время использования ограниченно.

.

Глава V Литература

1. www.ochumelye.ru
2. www.wikipedia.ru
3. www.yandex.ru
4. www.findpatent.ru
5. www.sibrybalka.ru

Глава VI Приложения

Процесс создания термоса:

1. Подготавливаем материал для изготовления.

2. Обматываем фольгой (алюминиевой) бутылку объемом  1, 5 л.

3. Отрезаем поролон по длине обхвата бутылки. Обматываем утеплителем бутылку. Закрепляем скотчем.

4. Сверху поролон покрываем такой же алюминиевой фольгой.

5. Разрезаем бутылку объёмом 2 л.

6. Вставляем готовый «рулет» в большую бутылку. Обматываем её фольгой.
7. Термос готов к использованию.

Анализ результатов анкетирования

Вопрос 1 : Можно ли создать термос в домашних условиях?

Вопрос 2: Какой термос будет работать лучше, созданный в домашних условиях или купленный  магазине?

Вопрос 3: Есть ли у вас дома термос?

Вопрос 4: Знаете ли вы способы сохранения температуры?

Вопрос 5: Как часто вы пользуетесь термосом?

Результаты сравнений показаний температуры термосов в течение трёх дней: