Исследовательская работа "Секрет термоса"

Содержание

1. Введение………………………………………………………………….2-3

2. Основная часть

2.1.Что такое термос…………………………………………………….4

2.2. Виды термосов……………………………………………………...4-5

1. История изобретения термоса…………………………………5-6

2. Строение термоса……………………………………………….6 

3. Практическая часть

Эксперименты, выводы…………………………………………..7-11 

4. Заключение……………………………………………………………..12

5. Список литературы…………………………………………………….12

1. Введение

Актуальность

Мой старший брат занимается в туристическом объединении. Каждый раз перед походом, наливая ему чай в термос, я задумывалась, почему чай, налитый в чашку, остывает быстро, а в термосе он может очень долгое время быть горячим, без подогрева, что позволяет брать его в дорогу и, находясь далеко от дома, согреваться горячим напитком.

Я задумалась, если термос долго сохраняет тепло, а может ли он сохранять и охлажденные продукты?

Цель исследования: изучить, почему термос сохраняет некоторое время температуру вещества, помещенного в него?

Задачи:

1. Узнать историю создания термоса.

2. Изучить строение термоса.

3. Исследовать свойства этого прибора.

Гипотеза: Предположим, что термос сохраняет температуру вещества, помещенного в него.

Объект исследования: бытовой термос.

Предмет исследования: свойства данного прибора.

Методы исследования:

1. Изучение информации по данному вопросу в справочной литературе, интернете.

2. Проведение опроса среди учащихся школы.

3. Практические опыты для изучения свойств термоса.

Краткий обзор использованной литературы:

1. Ожегов С.И., Н.Ю. Шведова «Толковый словарь русского языка»: что такое термос;

2. Журнал «Популярная механика»: что такое термос, устройство термоса;

3. Д.Н.Ушаков «Большой толковый словарь современного русского языка» (онлайн — версия)http://ushdict.narod.ru/227/w68146.htm: что такое термос

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/ :Сосуд_Дьюара

5. http://potomy.ru/school/2239.html: виды термосов

2. Основная часть

2.1 Что такое термос?

Вот, что говорит об этом Википедия – свободная электронная энциклопедия :

Вначале термос называли сосудом Дьюара.

Сосуд Дьюара – сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре.

По материалам журнала «Популярная механика»:

Термос (от греч thermos – тёплый, горячий), сосуд с двойными стенками, обеспечивающий сохранение температуры помещаемых в него пищевых продуктов (без подогрева).

Вот что нам говорит об этом «Толковый словарь русского языка» Ожегова С.И., Н.Ю. Шведовой:

Термос – специальный сосуд для хранения содержимого при постоянной температуре.

1. Виды термосов. 

По назначению различают: бытовые термоса и термоса для общественного питания.

Бытовые термоса представляют собой стеклянные или металлические сосуды, заключённые в металлический или пластмассовый кожух. Выпускаются с узким и с широким горлом; закрываются пробкой и крышкой. Емкость таких термосов от 0,25 до 2 л. Есть термокружки и кружки-термосы для бытового использования.

В общественном питании для хранения и перевозки кулинарных изделий применяют термоса ёмкостью до 30 л и так называемые термоконтейнеры, в которые загружают лотки с пищей; для торговли горячими пирожками, мороженым, используют термолотки ёмкостью до 10 л. Это оборудование изготовляется обычно из алюминия; пространство между стенками для термоизоляции заполняют пробковой крошкой, гофрированной бумагой, алюминиевой фольгой и т. п. Закрываются крышками, имеющими также двойные стенки .

1. История изобретения термоса. 

Каждый современный человек хоть раз в жизни пользовался термосом, отметившим в 2014 году свое стодесятилетие.

Это слово давно стало нарицательным и вошло во все словари. Между тем, изобретатели термоса были далеки от использования его в быту. В конце 19 века ученые заинтересовались исследованиями химии и физики. Одной из самых больших проблем оказалось долговременное хранение веществ для исследования, например, жидкого кислорода. В экспериментах с жидким кислородом польские физики Ольшевский и Вроблевский использовали стеклянный ящик с двойными стенками, с откачанным из межстеночного пространства воздухом.

Другой известный ученый, Джеймс Дьюар, смог в 1892 году усовершенствовать этот контейнер. Он изготовил его в виде колбы с узким горлом, а внутреннюю часть колбы покрыл тонким слоем серебра, зеркальная поверхность отражала тепловое излучение и улучшала теплоизоляцию. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Это и был «сосуд Дьюара», и по сей день используемый в научных лабораториях всего мира.

Никто из вышеперечисленных изобретателей не собирался ставить свои разработки для использования этого сосуда в быту. А вот берлинский производитель стеклянных инструментов РейнольдБергер увидел в конструкции Дьюара нужный в обыденной жизни предмет. В 1903 году он дополнил сосуд металлическим кожухом, герметичной пробкой и крышкой-стаканчиком, а в 1904-м основал компанию по выпуску «вакуумной фляжки». Такое имя было недостаточно звучным, и поэтому Бергер объявил конкурс на лучшее название. Победил житель Мюнхена, предложивший назвать продукт Thermos – от греческого слова thermе – «горячий», теперь само слово термос стало нарицательным .

1. Строение термоса. 

Сосуд Дьюара – сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура поддерживается  за счет хорошей теплоизоляции .

Термос снаружи может быть сделан из разного материала. Может быть пластмассовым, а может и металлическим. Но внутри него обязательно должна быть блестящая, зеркальная колба, которая состоит из двойных стенок. Между этими стенками нет даже воздуха. Его откачали и создали внутри двойной колбы вакуум, который лучше всего сохраняет все тепло горячего чая. Ведь пустота, или по-научному вакуум самый плохой проводник тепла. Но и это еще не все. Внутренние стенки колбы обязательно должны быть зеркальными. Почему? Потому что зеркало отражает все на свете, в том числи и тепловую энергию. Тепловая энергия или попросту тепло, находится в стеклянной колбе, словно в ловушке и очень долго не может покинуть термос. Вот такое вот сложное устройство имеет, такой, с первого взгляда, простой прибор, как термос. 

3. Практическая часть

Эксперимент, выводы

Для того, что бы доказать, что термос сохраняет температуру продуктов, помещенных в него, я провела ряд опытов. Сначала я решила подтвердить самое распространённое утверждение о том, что термос сохраняет тепло.

Судя по опросу среди учащихся моего класса, 100 % опрошенных с уверенностью ответили, что термос пригоден для хранения нагретых продуктов. Для этого я провела следующие опыты: в термос налила только что вскипевшей воды, измерила её температуру, используя цифровой модуль «Температура» из модульной системы экспериментов PROlog. Результаты наблюдений помещены в таблицу.

Одновременно я наполнила стакан таким же количеством кипятка и оставила его при комнатной температуре с термометром. Контрольная порция горячей воды приняла температуру окружающей среды через 2 часа.

А так остывала вода в термосе:

02. 02. 2015 12 часов

02. 02. 2015 14 часов

03. 02. 2015 18 часов

03. 02. 2015 12 часов

04. 02. 2015 12 часов

Из проведенного эксперимента можно сделать следующие выводы: термос действительно некоторое время сохраняет температуру вещества помещенного в него, в данном случае это вода, доведенная до кипения.

Изучая историю создания термоса, меня заинтересовала информация о том, что перед помещением вещества в термос, нужно его нагреть или охладить. Мне стало интересно, а что же будет происходить с охлажденными веществами? Здесь меня ждало открытие, оказывается, термос препятствует согреванию охлажденных продуктов.

Я решила провести тестирование среди учащихся моего класса, что они знают об этом. Результаты опроса в таблице.

Опрос показал, что подавляющее большинство ребят не догадываются о том, что термос может сохранить некоторое время (гораздо большее, чем при комнатной температуре) замороженные продукты от полного растаивания, и только немногие считают, что охлажденные продукты в нем хранить возможно.

Для того, чтобы доказать, что термос может сохранять и охлажденные вещества, я провела следующий эксперимент. Заморозила две одинаковых по объёму емкости с водой, получив два кусочка льда. Один поместила в термос, а другой оставила при комнатной температуре. Результаты измерений заносила в таблицу.

Из графика можно проследить, в течение какого времени опытный образец принимает температуру окружающей среды. Лед полностью не растаял в течение суток. Ровно через сутки я посмотрела – в термосе еще был не растаявший лед, когда как контрольный образец льда принял температуру окружающей среды через 3 часа.

Температуру окружающей среды опытный образец принял на 5 день, что видно из графика. Этим экспериментом я получила доказательства того, что охлажденные вещества дольше остаются таковыми в термосе, чем при комнатной температуре.

1. Заключение

В результате исследований я пришла к выводу, что термос сохраняет температуру продукта, помещенного в него, благодаря его особенному строению, которое способствует меньшему контакту с окружающей средой, материалам, используемым в его изготовлении, герметичной крышке.

Работа над темой оказалась очень интересной и увлекательной. Мне было интересно узнать мнение других ребят о свойствах термоса, я с нетерпением каждый раз ждала времени измерения температуры опытного образца, кропотливо записывая результаты.

Эта работа может иметь продолжение, меня интересует вопрос: влияет ли на сохранение температуры продукта объём продукта, помещенного в термос, и каким образом температура окружающей среды влияет на сохранение температуры продукта.

5. Список использованной литературы.

1. Ожегов С.И., Н.Ю. Шведова «Толковый словарь русского языка» – М., 2002.

2. Журнал «Популярная механика» – №3, 2005 год.

3. Д.Н.Ушаков «Большой толковый словарь современного русского языка» (онлайн — версия)http://ushdict.narod.ru/227/w68146.htm

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сосуд_Дьюара

5. http://potomy.ru/school/2239.html

4