Исследовательская работа "Почему карандаш рисует на бумаге?"

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Естественные науки и современный мир: химия

Почему карандаш рисует на бумаге?

Автор: Аракчеева Елизавета Сергеевна

4 «Б» класс, МБОУ г. Мурманска «СОШ №33»

Научный руководитель: Неверова Оксана Юрьевна

учитель нач. классов МБОУ г. Мурманска "СОШ № 33»

Мурманск

2023 г.

Краткая аннотация

Данная исследовательская работа посвящена выяснению причин, по которым грифель простого карандаша оставляет след на бумаге. В данной работе приведены исторические справки о возникновении бумаги и простого карандаша, краткие сведения о химических и физических свойствах графита, краткое описание технологии производства бумаги. Проведены исследования структурного состава бумаги и графита с помощью электронного микроскопа.

Аннотация

Простой карандаш и бумага — необходимые предметы в жизни человека. Многие дети часто спрашивают родителей: «Почему карандаш рисует?» Но даже взрослые не всегда могут ответить на этот вопрос. Поэтому изучение химического и структурного состава грифеля простого карандаша и бумаги помогут мне ответить на этот, казалось бы, легкий вопрос.

Я поставила перед собой цель: выяснить, почему грифель простого карандаша оставляет след на бумаге.

Для достижения поставленной цели я определила следующие задачи:

• узнать, из чего состоит грифель простого карандаша;
• узнать, из чего состоит бумага;
• рассмотреть под микроскопом грифель простого карандаша, бумаги, а также след, оставляемый карандашом на бумаге.

Объекты исследования — грифель простого карандаша и бумага

Предмет исследования - способность простого карандаша оставлять след на бумаге

Моя гипотеза исследования строится на анализе наблюдений. Я заметила, что при рисовании мелом на асфальте, мел крошится, задевая о неровности асфальта, оставляя, таким образом, четкий след. Данное наблюдение позволило мне предположить, что грифель простого карандаша тоже крошится, соприкасаясь с бумагой. Проверяя правильность своей гипотезы, я пользовалась двумя методами: библиографическим (изучая литературу на бумажном и электронном носителе) и исследовательским (непосредственная работа с микроскопом).

В результате проведенной работы я установила, что основным компонентом грифеля простого карандаша является графит, имеющий слоистую структуру. А бумага состоит из крепких волокон.

Был сделан вывод о том, что грифель легко крошится при соприкосновении с крепкими волокнами бумаги, оставляя осколки в пустотах между волокнами. Тем самым образуя четкий след на бумаге.

План исследования

Проблема исследования: выяснить, почему простой карандаш оставляет след на бумаге?

Гипотеза: грифель простого карандаша цепляется за шероховатую поверхность бумаги.

Порядок исследования:

1. Узнать, из чего состоит грифель простого карандаша.
2. Узнать, из чего состоит бумага.
3. Рассмотреть под микроскопом грифель простого карандаша.
4. Рассмотреть под микроскопом срез и поверхность бумаги.
5. Рассмотреть под микроскопом след оставляемый карандашом на бумаге.
6. Сделать выводы.

Библиография по предмету исследования:

1. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка, С-Пб, том I, с. 240, с. 453.
2. Популярная энциклопедия для детей «Все обо всем», М – 1995 г., с. 199-200; М – 1997г., с. 38-39.
3. Internet ресурс: ,

Научная статья

Глава I. Из чего сделан грифель простого карандаша

Изучая литературу, я узнала, что уже в глубокой древности человек использовал уголь для рисования на стенах пещер. В средние века предками простого карандаша были свинцовые серебряные палочки – штифты.

В XVI веке в Англии был обнаружен чёрный камень, который был удивительно мягкий и оставлял чёткие чёрные следы на ткани, бумаге, светлой коже. Так был найден графит, который стал основным материалом для производства простого карандаша. Но писать графитовыми палочками было очень сложно, они были очень мягкими.

Только в XVIII веке был изобретён грифель простого карандаша. Чех И. Гартмут и француз Н. Конте независимо друг от друга предложили смешивать порошок графита с глиной и помещать их в деревянную оболочку. Так родились карандаши в привычном для нас виде.

Почему же он оставляет след?

Графит, в переводе с древнегреческого означает “пишу”. Это полезное ископаемое, которое само образуется в природе. Состоит из углерода. Имеет серый или чёрный стальной цвет. Мягкий, а после нагревания – хрупкий. Жирный (скользкий) на ощупь. Структура слоистая.

Рис. 1: Слоистая (чешуйчатая) структура графита.

Мы уже знаем, что все вещества состоят из молекул, а молекулы из атомов. В графите атомы углерода расположены слоями. Внутри каждого слоя атомы соединены крепко. А вот слои связаны между собой гораздо слабее. Поэтому графит легко расслаивается на чешуйки даже от лёгкого соприкосновения с предметом и оставляет эти чешуйки на поверхности.

Глава II. Из чего изготовлена бумага

Если разорвать лист бумаги, то можно увидеть очень тонкие, как волос, волокна.

Рис. 2: Срез бумаги под микроскопом (увеличение 640 крат).

Значит, бумага состоит из волокон. Откуда же их берут?

Оказывается, естественным волокнистым продуктом является целлюлоза, которая вырабатывается в растениях. Именно целлюлоза придаёт растениям гибкость.

Само слово “бумага” произошло от итальянского Bombagio – “хлопок”. В течение долгого времени считалось, что бумага делалась из хлопка. Но позднее установили, что её изобрели в Китае во II в. до н. э. Её делали из волокон тутового дерева и из молодых побегов бамбука. Есть ещё одно предположение, что изобретателями бумаги были осы. Для строительства своих гнёзд они сгрызают молодые зелёные побеги деревьев, пережёвывают их. А слюна ос содержит клейкие вещества. Таким образом получается клейкая масса, состав которой тот же, что и у бумаги.

В настоящее время бумагу делают из древесного целлюлозного волокна, древесной массы, клея и глины. Всё это разбавляют водой, а потом подают на сетку. Вода уходит и остаётся тонкий ровный слой, который потом сушат. Получается бумажное полотно.

Глава III. Грифель простого карандаша и бумага под микроскопом

Я уже знаю, что графит (основной компонент грифеля) имеет слоистую структуру.

Рис.3: Грифель карандаша под микроскопом

Рассматривая этот снимок, видно, что грифель неплотный, рыхлый. Кажется, что если потереть его пальчиками, то он рассыплется на отдельные частички.

Рассматривая лист бумаги под микроскопом, хорошо видны древесные волокна. Волокна похожи на нити, которые беспорядочно переплетены между собой и имеют пустоты.

Рис.4: Волокнистая структура бумаги.

В ходе исследования я провела карандашом черту на бумаге и рассмотрела ее под микроскопом. На снимке хорошо видны и кусочки грифеля и волокнистая поверхность бумаги.

Рис.5: Черта простого карандаша на бумаге под микроскопом (на фото четко видны осколки грифеля).

Глава IV. Выводы

Таким образом, из всего изученного и увиденного, я поняла, что простой карандаш хорошо рисует на обычной бумаге по двум причинам:

1. бумага состоит из волокон, которые достаточно твердые и крепкие;
2. грифель простого карандаша состоит из графита, который имеет слоистую структуру

При соприкосновении карандаша с бумагой, крепкие волокна крошат грифель на осколки. Эти осколки застревают между волокнами, образуя след. Именно из-за этого карандаш не может рисовать по гладким поверхностям – по стеклу, глянцевой бумаге – поскольку осколкам графита негде застрять.

Заключение

Работая над этой темой, я ответила на свой вопрос. Моя гипотеза о том, что грифель простого карандаша цепляется за шероховатую поверхность бумаги, подтвердилась. Изучая литературу по этой теме, я узнала, что такое графит, из чего делается бумага.

Работу, которую я выполнила, считаю, если не актуальной, то очень интересной. Ведь простой карандаш, несмотря на своё название, оказался совсем непростым предметом. Он очень важен в нашей жизни. Рисовать и писать простым карандашом, можно не боясь сделать ошибки. Ведь их можно в любой момент стереть! По карандашам можно изучать историю и химию. И ещё: простым карандашом любил писать А.С.Пушкин.

Список литературы:

1. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка, С-Пб, том I, с. 240, с. 453.
2. Популярная энциклопедия для детей «Все обо всем», М – 1995 г., с. 199-200; М – 1997г., с. 38-39.
3. Internet ресурс: ,