Позакласний захід "Історія побутових приладів"

Історія побутових приладів

Позакласний захід для учнів 9 класів

Мета: розвиток пізнавального інтересу, виховання поваги до винахідників величезної кількості

приладів, якими ми користуємося, показати учням прикладне значення фізики.

1-й доповідач

Еволюційний шлях багатьох пристроїв, якими ми користуємося сьогодні, нагадує дерево з розви-неною кореневою системою і пишною кроною. Крона — це багаточисельні сьогоднішні різновиди пральних машин, холодильників, пилосмоків. Коріння — це винаходи, які в тій або іншій мірі є прототипами нинішніх побутових приладів. Деколи непросто встановити, від якого саме «корін-ця» протягнулася гілка, що дала найвдаліші плоди.

Почнемо з кухні. У кожного з нас вдома є набір кухонного приладдя. Але серед каструль і сково-рідок є речі, без яких сьогодні ну просто неможливо обійтись! Найгостріший ніж, без якого не роз-різати ні м’ясо, ні овочі, бабусина чугунна сковорода, незамінна для блинів і яєчні, або блендер – супутник сучасних супів і коктейлів.
Ми майже не задумуємося, що в один прекрасний день хтось придумав всі ці життєво важливі предмети. І як тільки люди жили без міксера, мікрохвильової печі і кухонного комбайна? А без виделки і ложки ?  Є речі, без яких приготування їжі, як ми його бачимо і знаємо, взагалі б ніколи не існувало.

Ніж вважають найдавнішим інструментом людини. Пращурами звичної для нас неіржавіючої сталі і модних сьогодні керамічних красавців ножів були вулканічне скло і кремній з обтесаними краями. Метал з’явився тільки за 2500 років до н.е. З його появою форма і якість леза ставали все кращими. Цей найдавніший інструмент і сьогодні залишається найважливішим на кухні.

«Як ніж пов’язаний з фізикою?»-спитаєте ви. А ось як! Чим краще заточене лезо ножа, тим менша площа його дотику до поверхні, а значить він чинить більший тиск на поверхню і легше розрізає хліб, овочі, м’ясо та інші продукти.

Відеофрагмент про виготовлення сучасних керамічних ножів Kyocera

2-й доповідач

Ложка

Цікаво, як люди їли суп до того, як винайшли ложку ? Першими ложками були вискоблені дере-винки, маленькі мушлі або горіхові шкаралупки. А шкаралупки більших розмірів стали першими чашками. Давні єгиптяни, греки та римляни користувалися майстерно виготовленими і прикраше-ними ложками, але їх сучасний варіант з поглибленою виїмкою і довгою ручкою з’явився тільки у середині 18 ст. Сьогодні ми не тільки їмо ложкою, але й користуємося нею як мірою: в багатьох рецептах замість маси вказується кількість столових або чайних ложок.

Ложка – це фактично частина давньої машини, яку використовували ще і у військовій справі, а са-ме – частина катапульти, принцип роботи якої - явище інерції !

А от ручка ножа, ложки чи виделки – самий звичайнісінький важіль, довге плече якого дає можли-вість зменшити прикладену нами силу.

Виделка

Спочатку вили були сільськогосподарським інструментом. Стати ж інструментом на кухні їм по-щастило значно пізніше. До X століття н.е. виделки не були дуже поширені. Вони стали нормою серед кухонного приладдя у Західній Європі приблизно у 15 столітті.

Виделки пов’язані з фізикою так, як і ножі – тиском. Гострі кінчики виделки завдяки своїй малій площі чинять досить великий тиск на поверхню при незначній силі натиску.

Відеофрагмент про історію появи виделок

3-й доповідач

Каструля

Без каструль і сковорідок наші можливості на кухні були б нульовими. У давнину наші пращури готували їжу у посудинах із каменю, панцирю черепахи, глини і навіть зі спеціально обробленої для відкритого вогню деревини. Обпалена глина , професія гончара та їх вироби (горщики і гле-чики) вперше з’явилися 15 тис.років тому. Металева каструля, з’явилась на світ після початку плавлення металу, тобто не раніше, ніж 4,5 тис. років тому. У середньовіччі кухні вже були оснащені залізними каструлями, чайниками і котлами майже звичної для сучасної людини форми.

Найкращим посудом вважається мідний, його головна перевага – це висока теплопровідність (у 10 разів більша за сталеву і у 2 рази - за алюмінієву ), але є мінус – висока вартість.

Чавунні каструлі за рахунок товстих стінок і дна не дають пригоряти їжі, що готується довгий час. Але при цьому вони дуже важкі і крихкі. Якщо ваша чавунна сковорода випадково випаде з рук, то трісне. До того ж їжа, яку залишили у чавунному посуді змінює колір (наприклад, гречка чор-ніє, а синя цибуля зеленіє).

Алюмінієві каструлі дешеві, легкі, мають гарну теплопровідність, тому рідини в алюмінії нагріва-ються швидко. Але залишені в них продукти вступають у хімічні реакції з алюмінієм і темніють.

Емальовані каструлі роблять з чавуну або заліза і вкривають у 2-3 шари скловидною емаллю, яка захищає метал від корозії. Метал і емаль мають однаковий коефіцієнт теплового розширення, але механічні їх властивості різні. Емаль легко відколюється, якщо ви полюбляєте постукувати по стінкам чи дну каструлі під час приготування їжі. Крім того в емальованих каструлях їжа підгорає більше, ніж у алюмінієвих.   

Останній писк моди – це термоскло, яке не вступає в контакт ні з якою їжею, гарно поглинає теп-ло, хоча і коштує дорого. Завдяки низькій теплопровідності у такому посуді їжа охолоджується повільніше. Цей посуд призначений для мікрохвильових печей. А на звичайні конфорки ставити такий посуд не можна, бо термоскло від нерівномірного нагрівання може тріснути.

Найбільш популярними сьогодні є довговічні сталеві каструлі, що мають середню теплопровід-ність, а продукти в них майже не пригорають.

4-й доповідач

Чайник

Прибульцем з далекого минулого можна назвати знайомий нам усім чайник. Родом він з Китаю. Саме у давньому Китаї виникло і розвинулось мистецтво чаювання. Перші китайскі керамічні чай-ники виготовлялись із особливої червоної ісинської глини, яка важалась найкращою для заварю-вання чаю. Ці чайники не змінювали колір і запах чаю, не тріскалися від гарячої води, дозволяли чаю ніби «дихати» і довго зберігати температуру, а з часом ставали лише красивішими. Пізніше також у Китаї було винайдено порцеляну, що має аналогічні властивості.

Відеофрагмент про виготовлення порцелянового посуду

Після появи у Китаї чаювання і виготовлення чайників з’явилось і у Європі. У Росії чайники з’явились вже у 17 столітті. А трохи пізніше з’явились і самовари – істинний російський винахід.

У наш час дуже поширені електричні чайники. У Німеччині їх почали випускати вже у кінці 19 ст. Матеріалом для корпусу чайника спочатку служила мідь, потім хромована сталь, ще пізніше алю-міній. Вода, нагріваючись від електронагрівача, розташованого в нижній частині корпусу і вклю-ченого в електромережу, дуже швидко закипає, оскільки в результаті конвекції нижні прогріті ша-ри води піднімаються вгору. Вода після кип'ячення довго зберігає тепло, чому сприяє жароміцний, теплозбірегаючий корпус. У сучасних чайниках корпус часто роблять із пластмаси.

У середині 20 століття була розроблена перша захисна автоматика, що вимикала порожній чайник або чайник майже відразу після закипання води.

Відеофрагмент «Фіксики про електрочайник»

5-й доповідач

Термос

      Винахідники термоса були далекими від комерції. У кінці 19 століття фізики зацікавилися до-слідженнями низьких температур, а саме зрідженням газів. Однією з найбільших проблем вияви-лося не отримання зріджених газів, а їх більш-менш довготривале збереження. Так, польським фі-зикам Каролю Ольшевському і Зігмунту Вроблевському вдалося вперше отримати рідкий водень у 1883 р., але зберегти його вони не змогли: газ швидко випаровувався. Ольшевський використував скляний ящик з подвійними стінками, з відкачаним із простору між ними повітрям – контейнер, розроблений німецьким фізиком А.Вейнхольдом у 1881 році.

Інший відомий вчений, Джеймс Дьюар у 1892 році вдосконалив контейнер Вейнхольда, вигото-

вивши його у вигляді колби з вузеньким горлечком, що дозволяло зменшити випаровування зрідже-них газів, а внутрішню частину колби вкрив тонким шаром срібла, бо дзеркальна поверхня, як ві- домо, відбиває теплове випромінювання і покращує теплоізоляцію.

Берлінський виробник скляних інструментів Рейнольд Бюргер побачив у конструкції Дьюара знач-ний комерційний потенціал. Він доповнив посудину компактним металевим корпусом, герметич-ним корком і кришкою-стаканчиком і у 1904-му заснував компанію по виробництву "вакуумної фляжки". Така назва була недостатньо звучна, тому Бюргер оголосив конкурс на кращу назву. Пере-міг мешканець Мюнхена, який запропонував назвати колбу Thermos - від грецького слова therme -"гарячий".

Компанія Thermos існує і сьогодні. Вона виробляє одні з кращих у світі термосів. Гасло компанії звучить так: "Зберігаємо тепло з 1904 року", бо виготовляти посудини Дьюара з побутовою ме-тою компания «Термос» почала саме у 1904 році. А винахідником термосів вважається Бюргер!

6-й доповідач

М’ясорубка

До винаходу м'ясорубки, та і пізніше, поки вона не стала завдяки масовому виробництву доступ-ною кожній хазяйці, для приготування м'ясного фаршу застосовували спеціальний дворучний, зігнутий півколом ніж. Ним треба було багато разів, гойдаючи з одного боку в інший, проходити по шматку м'яса. Звичайно, фарш виходив з досить крупними шматочками.

Першу м'ясорубку винайшов в середині 19 ст. Карл Фрідріх Християн Людвіг барон фон Дрез, той самий, який придумав перший варіант велосипеда, ще без педалей, і печатну машинку. Услід за ним подібну конструкцію запропонував, бажаючи полегшити працю своїй дружині, австрійський винахідник Петер Міттерхофер.

Там, де фаршу було потрібно багато, наприклад для виробництва ковбас, в 19 ст. використовували спеціальну машину, в якій низка зігнутих ножів механічно піднімалися і опускалися над круглою дерев'яною колодою. Колода з покладеними на неї шматками м'яса автоматично поверталася на невеликий кут при кожному підйомі ножів, щоб при опусканні вони потрапляли на інше місце. Шнекова м'ясорубка відома всім. Свою назву вона отримала від головної деталі - шнека, або гвин-та, який, як транспортер, просуває м'ясо до чотирилопастевого ножа і завдяки створюваному тиску проштовхує розрубані шматки крізь нерухомий перфорований диск - ще один ніж м'ясорубки.

7-й доповідач

Тостер — один з найдавніших приладів для приготування сніданку. 2 тисячі років тому рим-ляни придумали спосіб, як зберегти хліб : вода випаровувалась із хліба при підсушуванні шматочків хліба над відкритим вогнем. Так з’явились перші тости.

Відеоматеріал про історію тостів.

Перший тостер випустила у 1909 р. американська компания «General Electric». Рекламна компанія відбувалась під характерним гаслом: «Сніданок не заходячи на кухню!». Новий прилад ставили просто у спальні, щоб тост не встигав охолонути, поки його принесуть з кухні.

Перші тостери складались тільки з елемента нагріву. Шматочки хліба клали на дротяну решітку, підключену до електричної мережі, і нагрівали. Для підсмажування з іншого боку хліб перевер-тали. Зрозуміло, що за роботою приладу треба було постійно спостерігати. Корпус у тостерів з’я-вився у кінці XIX століття. Бокові поверхні корпуса відкидались донизу. Шматочки хліба смажи-лись все ще з одного боку.

У 1919 р. американець Чарльз Страйт запатентував перший автоматичний тостер. Його прилад підсмажував хліб одночасно з обох боків і мав таймер. Реле часу вимикало електрику, і спеціальна пружинка завдяки силі пружності викидала готовий тост із тостера. Збоку на корпусі була ручка для того, щоб тостер почав працювати.

8-й доповідач

Мікрохвильова піч  або НВЧ-піч  — це побутовий електроприлад для швидкого приго-тування або підігріву блюд, або навіть розморожування продуктів. Зазвичай працює на частоті 2450 МГц. На відміну від класичної духовки чи сільської печі розігрів продуктів у НВЧ-пічі відбу-вається не з поверхні, а по всьому об’єму продукта, оскільки радіохвилі проходять досить глибоко майже в усі харчові продукти. Це скорочує час розігріву продуктів.

Американський інженер Персі Спенсер вперше помітив властивість надвисокочастотного випро-мінювання нагрівати продукти і запатентував мікрохвильову піч.

Відеоматеріал про Персі Спенсера і його винахід

Посудомийна машина

Винахідницею посудомийної машини стала жінка - Жозефіна Кокрейн (до речі, її прадід Джон Фітч був винахідником пароходу, а батько Джон Гаріс винайшов гідравлічний насос).

На чому працювала її посудомийна машина? Традиційно для потомків Фітча – на пару.

Відеоматеріал про Жозефіну Кокрейн

9-й доповідач

Холодильник

З давніх часів люди для охолодження продуктів користувались снігом і льодом .Наприклад, для імператора Нерона слуги заготовляли сніг і лід на замерзших водоймах у горах.

У Росії широко використовувались лідники, зариті у землю. Їх набивали великою кількістю снігу та льоду, вкривали товстим дерев’яним настилом, потім шаром землі і зверху шаром дерну. Такий лідник дозволяв досить довго зберігати продукти завдяки малій теплопровідності.

Але навіть і у давні часи був відомий інший спосіб створення холоду – розчинення певних солей у воді (наприклад, солей селітри і нітрату амонія). Сіль знижує точку замерзання води.

Але існує ще один спосіб заморожування - звичайне випаровування. Адже коли невелика кількість води чи спирту попадає на руку, ви відчуваєте охолодження: рідина випаровується, забираючи при цьому частину тепла. Цей принцип випаровування використовується у сучасних холодильниках.

Відеоматеріал «Фіксики про холодильник»

У 1823 році Майкл Фарадей з’ясував, що пари аміаку перетворюються на рідину шляхом збіль-шення тиску і забирають тепло. Коли тиск зменшується і рідина знову випаровується, це потре-бує витрат тепла, і виробляється холод. Перші холодильні камери на цьому принципі були зробле-ні швейцарським винахідником Карлом Ліндом у 1874 році для охолодження пива.

Ще у 1803 році американський бізнесмен Томас Мур, що привозив до Вашингтону сливочне мас-ло, запропонував власний прототип холодильника, який він назвав «рефрижератором».Ємність для масла була вироблена з тонких листів сталі. Її обертали шкурками кроликів, щоб зменшить теплопровідність, розміщували у спеціальній кедровій бочці і потім засипали зверху льодом.

Перший побутовий електричний холодильник був створений у 1913 році.

Серійний випуск холодильників почався у 1939 році у нас на Україні на Харківському тракторно-му заводі.

10-й доповідач

Пральна машина

Що таке процес прання з наукової точки зору? Це перехід речі із одного стану (брудного) у якісно інший (чистий). З точки зору хазяйки, це просто гаряча вода, порошок і руки. Так було доти, поки людська думка не винайшла пральну машину.
Вперше "пристрій для прання білизни" був офіційно зареєстрований у 1856 році. Патент на винахід отримав американець Мур.

Відеоматеріал про історію пральної машини

Не обійшлось і без кур’йозів. Коли в Росію на початку 20-го століття завезли партію німецьких пральних машин, вони були моментально розкуплені Але підприємливі росіяни пристосували їх знову під маслобойки! А білизну продовжували прати на річці.

Нова ера у розвитку пральних машин почалась із винаходу "електричної прачки" американцем А. Фішером, запатентованої у 1910 році. З 30-х років вони, постійно вдосконалюючись, почали поширюватися у світі, перетворившись на сучасні чудо-автомати.

Праска

Ще у 4 ст. до н.е. у Давній Греції були винайдені способи плісировки одягу із полотна за допомо-гою гарячого металевого прута, що нагадував скалку. Для розглажування одягу у давнину також використовували оброблене у вигляді гриба нагріте каміння. У Росії білизна після прання і вису-шування намотувалась на скалку, після чого багато разів з сильним натиском прокочувалась «ру-белем» — довгою дерев’яною палкою з ребрами на нижній поверхні і ручкою на кінці. Рубель з характерним стуком перекочував скалку, ребра його при цьому розминали волокна тканини.

Перший запис про появу праски у Росії був зроблений 10 лютого 1636 року у книзі витрат царсь-кого двору: «Кузнецу Ивашке Трофимову выдано 5 алтын, а он за те деньги устроил в царицыной палате утюг железный».

Відеоматеріал про історію праски

Полегшена праска з електронагрівником з’явилась у 1903 р. завдяки винахіднику Ерлу Річардсо-ну. Нагрівальний елемент розташований як найближче до підошви, також є ручка із термоізольо-ваного матеріалу, щоб запобігти опікам. У сучасних прасках є невеликий резервуар для води, яка використовується для утворення пари, що дозволяє більш ефективно прасувати.

11-й доповідач

Пилосмок

Перший відомий патент на пилосмок був отриманий 10 липня 1860 року американцем Деніелом Хессом із Айови. Його пристрій мав щітку, що оберталась і складну систему міхів для створення засмоктуючого повітряного потоку. На своєму шляху повітря проходило через дві водяні камери з метою очищення від пилу і бруду.

30 серпня 1901 року британець Хьюбер Сесіл Бут отримав патент на електричний пилосмок.

Пристрій Бута був таким великим, що його перевозили конями і паркували біля будинку, а для

чищення килимів використовували 30-метровий шланг, який просовували через вікно. Серед клі-

єнтів Бута була королева Вікто (пилососили величезний блакитний килим Вестмінстерського аб-

батства напередодні коронації Едуарда VII), також британське адміралтейство (вичистивши від пи-

лу бараки моряків у лондонських доках, компанія Бута поклала край епідемії чуми!). Цікавий випа-

падок стався з Бутом після чистки монетного двору: його затримала поліція, звинувативши у кражі

золота. А справа була в тому, що Бут забув викинути пил, і у його пилосмоці накопичилась велика кількість золотого піску .

Відеоматеріал «Фіксики про пилосмоки»

У перші роки 20 ст. у Британії стало модним, щоб леді з вищого світу пили чай, спостерігаючи, як

служниці чистять килими у будинку.

Американець Мюррей Спенглер працював прибиральником на фабриці шкіряних виробів Уілья-

ма Хувера і страждав від алергії на пил. У 1907 р. він створив пристрій, стержнем якого була палка

від швабри, а у якості пилозбірника була звичайна наволочка. Важливим елементом пилосмока

була щітка, що оберталась. У 1908 р. виникла компанія Hoover і бренд, який і сьогодні є одним з

найбільш авторитетних у цій області.

Фен

Отже бачимо, що без фізики та її законів не могли б створити ні один із таких складних і водночас звичних для нас побутових приладів.