Презентация исследовательская работа " Физика на кухне"

ФИЗИКА НА КУХНЕ

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

Задачи:

• Изучить и проанализировать теоретический материал по данной теме.
• Провести экспериментальные исследования, доказывающие взаимосвязь явлений, происходящих на кухне с физическими явлениями и законами.
• Составить рекомендации по проведению опытов в домашней лаборатории.
• Гипотеза: многие процессы, происходящие на кухне, являются доказательством физических явлений и законов.

Объект исследования

• Кухня — помещение для приготовления пищи.

Предмет исследования: физические явления, происходящие на кухне.

Методы исследования

• Наблюдения
• Теоретические и экспериментальные исследования

Актуальность исследования :

• 1. Интерес к экспериментальной физике.
• 2. Применение полученных знаний на практике, в жизни.
• 3. Создание дидактического материала к урокам физики (компьютерные слайды, видеофрагменты, таблицы и др.).
• 4. Данный материал можно использовать на уроках физики, элективных курсах по физике и биологии так как он расширяет и углубляет знания учащихся.

Практическая значимость исследования

• Практическая значимость работы заключается в том, что изготовленный мной дидактический материал можно применять на уроках физики, на занятиях по внеурочной деятельности, а также для создания учебных проектов.

• Новизна исследования состоит в том, что создана работа, в которой разработаны рекомендации по осуществлению домашнего эксперимента по изучению физических явлений, встречающиеся на кухне, с помощью доступного оборудования и материалов.

Теоретические исследования Тепловые явления:

• Нагревание – тепловой процесс, при котором возрастает амплитуда и скорость движения молекул (атомов).
• Теплопроводность  — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым , осуществляемый движущимися частицами тела.

Теплопроводность материалов кухонной посуды.

Металл

Алюминий

Коэффициент теплопроводности, Вт/м * 0 С

Чугун

209,3

62,8

Нержавеющая сталь

Серебро

45,4

Железо

418,7

74,4

Вывод: наибольшей теплопроводностью обладает алюминий и чугун. При выборе посуды нужно знать физические свойства её материала. Ручки посуды изготавливают из дерева, пластмассы, т.к. у них плохая теплопроводность.

Теоретическое исследование кухонного арсенала

• Излучение — это процесс переноса энергии от одного тела к другому с помощью тепловых (инфракрасных), видимых и других лучей.
• Конвекция   — вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками.
• Теплопередача (теплопроводность + конвекция) - перенос тепла от поверхности твердого тела к жидкости.

Сохранение тепла .

Термос – это сосуд для длительного хранения содержимого при постоянной температуре.

Длительное сохранение температуры объясняется:

• Законом сохранения энергии.
• Законом сохранения массы.
• При испарении температура жидкости понижается, но в изолированной системе процессы испарения и конденсации

равновесны, поэтому температура жидкости остается длительное время неизменной.

Изменение агрегатных состояний вещества

• Кипение жидкости - процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости при постоянной температуре.
• Испарение - парообразование, происходящее с поверхности жидкости.

Эффект МПЕМБЫ

• Горки зимой заливают горячей, а не холодной водой. Специалисты советуют автомобилистам заливать зимой в бочок омывателя холодную, а не горячую воду.

Диффузия.

• Диффузия - это процесс выравнивания концентраций, обусловленный переносом вещества посредством молекулярного движения.

Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярность.

• Поверхностное натяжение – это явление молекулярного давления на жидкость, вызванное притяжением молекул поверхностного слоя к молекулам внутри жидкости.

• Смачивание – это искривление поверхности жидкости у поверхности твёрдого тела в результате взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдого тела.

• Капиллярность – это явление подъёма или опускания жидкости в капиллярах.

Экспериментальные исследования Опыт 1. Исследование процесса нагревания воды при разных условиях .

Условия нагревания воды

Время нагревания, с

С закрытой крышкой

Масса воды, г

С открытой крышкой

300

410

250

При постоянном помешивании

250

710

250

• Вывод: При вынужденной конвекции время нагревания больше, чем при естественной конвекции. В закрытой кастрюле вода нагревается и доходит до кипения быстрее, чем в открытой. Это объясняется тем, что в открытой кастрюле происходят потери тепла за счет парообразования и теплопереноса на границе вода — воздух.

Опыт 2. Исследование скорости нагревания воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла.

Объём масла, см 3

1

Время нагревания, с

Скорость нагревания воды, см 3 /c

2

180

3

0.006

130

0.015

110

4

0.03

90

0.04

• Вывод: Плёнка масла играет роль крышки в сосуде. При наличии плёнки давление насыщенного пара возрастает с увеличением температуры жидкости, поэтому жидкость нагревается быстрее. Постные (не жирные) щи быстрее остывают, так как на поверхности имеется жирная плёнка.

Опыт 3. Как сохранить тепло?

Сосуд

Начальная температура воды, 0 С

Открытый стакан

Закрытый стакан

Температура через 15 минут

80

Термос

80

53

59

80

76

• Вывод: Чтобы дольше сохранить пищу тёплой, нужно посуду обернуть хлопчатобумажной, меховой тканью или держать её в термосе.

Опыт 4. Наблюдение эффекта Мпембы .

• Вывод: Холодная вода начинает замерзать сверху, а горячая вода начинает замерзать снизу. Действительно, горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.

Опыт 5 . Исследование нагревания жидкости .

Время, мин

Температура воды, 0 С

0

Температура масла, 0 С

20

2

3

20

67

Молоко, 0 С

4

90

83

20

5

106

92

70

97

6

113

88

97

115

95

115

96

96

• Вывод: температура нагревания и кипения жидкости зависит от рода жидкости. У подсолнечного масла температура кипения выше, чем у воды и молока.

Опыт 6. Исследование остывания воды.

Температура, 0 С

Остывание воды без внешних воздействий

Начальная температура

Остывание воды при помешивании ложкой

70

Температура через 5 мин

60

70

56

• Вывод: вода быстрее остывает при помешивании её ложкой, так как испарение происходит быстрее. При испарении жидкости температура понижается (часть молекул покидает жидкость). Остывшие слои перемешиваются с более горячими (вынужденная конвекция).

Опыт 7 . Исследование нагревания воды в кастрюлях из разного материала.

Кастрюля

Алюминиевая

Время, необходимое для закипания воды, с

300

Металлическая с покрытием эмали

340

Чугунная

470

С тефлоновым покрытием

310

Из нержавеющей стали

330

• Вывод: Вода закипела быстрее в алюминиевой кастрюле, так как у алюминия теплопроводность выше, чем у чугуна и металла с эмалью.

Опыт 8 . Исследование физических свойств стеклянной посуды.

Вывод: Стеклянная посуда лопается из-за резкой смены температуры. Металлическая ложка обладает хорошей проводимостью тепла и забирает часть тепла от горячей воды, а от теплой, остывшей воды, банка не лопнет.

Опыт 9. Наблюдение явления диффузии .

Опыт 10 . Наблюдение за процессом мытья посуды.

• Образующиеся при мытье посуды мыльные пузыри создают поверхностное натяжение молекул за счет мощных сил межмолекулярного взаимодействия. За счёт проникновения огромного количества пузырьков в жир, современные моющие средства (FAIRY) действительно удаляют жир даже в холодной воде.

• .

Опыт 11 . Наблюдение за процессом впитывания жидкости различной кухонной утварью.

Материал, из которого изготовлена тряпка

Впитываемость (условная оценка)

Лён

Хорошая

Хлопок

Отличная

Синтетика

Очень плохая

Хлопчатобумажная ткань (тряпка)

Очень отличная

Поролон

Хорошая

• Выводы: Кухонная тряпка – это капиллярный насос. Жидкость в капиллярах поднимается вверх, пока разность давлений не уравновесится. Полотенца (тряпки) из хлопчатобумажной или льняной ткани, хорошо смачиваются, капиллярный эффект у них выше. Лучше впитывают жидкость влажные тряпки.

Опыт 12. Наблюдение явления плавания тел.

• Вывод : картофель тонет, так как плотность воды меньше плотности картофеля; картофель плавает внутри жидкости, так как плотность соляного раствора равна плотности картофеля; картофель всплывает, так как плотность соляного раствора больше плотности картофеля.

Основные выводы:

• В ходе исследовательской работы я изучила и проанализировала теоретический материал по данной теме.
• Я провела экспериментальные исследования, доказывающие взаимосвязь явлений, происходящих на кухне с физическими явлениями и законами. Моя гипотеза подтвердилась.
• Я составила рекомендации по проведению опытов в домашних условиях без специальных физических приборов и оборудования.
• Полученный материал можно использовать на уроках физики, на элективных курсах по физике, на занятиях по внеурочной деятельности, а также для создания учебных проектов.
• В качестве дальнейших исследований я планирую продолжить работу по данной теме и провести еще ряд теоретических и экспериментальных исследований.