Осторожно гололёд! Что нас от него спасёт?

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4

Пятнадцатая районная научно-практическая конференция

«Земли моей лицо живое-2013»

«Осторожно гололед! Что нас от него спасёт?»

Автор: Шаповалова Олеся

ученица 8В класса

Руководители: Верянская Надежда Александровна,

учитель химии

Непомнящих Елена Николаевна,

учитель физики

г. Слюдянка

2013

Содержание

I. Введение……………………………………………………………………………………3

II. Обзор научно-популярной литературы

1. Неопределённость значений гололёда и гололедицы……………………………….4

1.1 Гололед или гололедица?

2. Приспособления и вещества против гололедицы……………………………………5

2.1 Гололёд

2.2 Гололедица

3. Антигололёдные реагенты и вещества против скольжения на льду………………...6

III. Методика исследования…………………………………………………………………..7

IV. Результаты исследования…………………………………………………………………8

V. Выводы……………………………………………………………………...........................9

VI. Заключение………………………………………………………………………………..10

VII. Список литературы………………………………………………………………………11

I. Введение

Мир природы – это разнообразные проявления физических явлений: механических, тепловых, электрических, световых, внутриатомных и внутриядерных. Изучение этих явлений предполагает проведение опытов, экспериментов и наблюдений, а также выявление существенных физических закономерностей и уяснение основных черт современной физической картины мира.

Человеку приходится на основе уже полученных знаний и опыта анализировать и решать практические проблемы в реальных жизненных ситуациях. В современных условиях необходимо уметь осмысливать и применять запас информации в постановке и нахождении путей решения постоянно возникающих проблем.

Зимнее время – это напряженное время и для автомобилистов, пешеходов и для дорожных служб. Гололедица представляет собой лёд на земной поверхности, образовавшийся после оттепели и дождя в результате наступления похолодания, а также вследствие замерзания мокрого снега, дождя и мороси от соприкосновения с сильно охлаждённой поверхностью. Гололёд вызывается выпадением ледяного дождя или переохлаждённой мороси на земную поверхность, на различные сооружения, на провода линий электропередач. Гололёд часто сопровождается туманом. Типичной ситуацией для возникновения гололёда является приход зимой после сильных морозов относительно тёплого и влажного воздуха, имеющего чаще всего температуру от ноля до минус 3-х градусов. Опасность гололёда резко возрастает при усилении ветра – это приводит к обрыву проводов электропередач. Покрытие ледяной коркой поверхности мостовых и тротуаров при гололёде становится причиной многочисленных травм, а также аварий автомобильного транспорта».

Вся имеющаяся техника в момент разгара стихии или после нее выводится на улицы городов, чтобы устранить последствия гололеда, мокрого снега или наледи.

Цель работы: изучить наиболее эффективные средства и приспособления против гололёда с физической и химической точки зрения.

Задачи: - проанализировать наиболее известные средства против гололёда;

- познакомиться с технологией изготовления приспособлений против гололёда;

- вычислить и сравнить коэффициенты трения и выявить "победителя".

Объект исследования – гололедные явления в природе.

Предмет исследования – средства и приспособления против гололёда.

Методы исследования: анализ литературы, обобщение подобранных сведений, синтез, сравнение, наблюдение, эксперимент.

Гипотеза: считаю, что использование данных приспособлений поможет легче передвигаться по скользкой поверхности.

II. Обзор научно-популярной литературы

1. Неопределённость значений гололёда и гололедицы

1.1 ГОЛОЛЁД или ГОЛОЛЕДИЦА?

Слова различаются по значению, хотя не все словари это отмечают. В Словаре трудностей русского языка Д. Э. Розенталя и М. А. Теленковой, словаре русского языка С. И. Ожегова оба слова помещены в одной словарной статье: Гололедица – гололёд – гололедь – гололёдка. Они совпадают в значении, но различаются или употребительностью или стилистически: «гололедица» и «гололёд» – нейтральное., но «гололёд» употребляется реже; «гололедь» – простонародное.

Но уже в Толковом словаре русского языка С. И. Ожегова и Н. Ю. Шведовой определение данных понятий даются в разных словарных статьях. Приводятся примеры: «Гололёд - слой льда на поверхности земли или на предметах, образовавшийся после замерзания капель дождя, мороси; время, когда образуется такой слой льда. Время гололёда. Гололедица - слой льда на земной поверхности, образовавшийся после оттепели или дождя; время, когда образуется такой слой льда. На дорогах гололедица. Наступила гололедица». Советский энциклопедический словарь даёт только понятие «гололёд»: Гололёд - слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при замерзании переохлаждённых капель дождя или тумана, обычно при температуре воздуха несколько ниже нуля градусов Цельсия.

В Толково-словообразовательном словаре on-line нет слова «гололёд», но есть «гололедица»: Гололедица. 1. Состояние погоды, когда поверхность земли, деревья, провода и т. п. покрыты плотным слоем льда, образующимся при замерзании на них капель дождя или тумана. 2. Слой плотного льда на поверхности земли, образующийся при замерзании на ней переохлаждённых капель дождя или тумана. Как видим, в словарях полная неразбериха с определениями «гололёд» и «гололедица».

Ясность в этот вопрос может внести специалист. В статье синоптика Зинаиды Прокофьевой «Не путать гололёд с гололедицей» говорится: «В преддверии зимы многие люди сталкиваются с такими метеорологическими явлениями, как гололедица и гололёд. Их часто путают в народе, хотя причины их возникновения различны. Гололедица представляет собой лёд на земной поверхности, образовавшийся после оттепели и дождя в результате наступления похолодания, а также вследствие замерзания мокрого снега, дождя и мороси от соприкосновения с сильно охлаждённой поверхностью. Гололёд вызывается выпадением ледяного дождя или переохлаждённой мороси на земную поверхность, на различные сооружения, на провода линий электропередач. Гололёд часто сопровождается туманом. Типичной ситуацией для возникновения гололёда является приход зимой после сильных морозов относительно тёплого и влажного воздуха, имеющего чаще всего температуру от ноля до минус 3-х градусов. Опасность гололёда резко возрастает при усилении ветра – это приводит к обрыву проводов электропередач. Покрытие ледяной коркой поверхности мостовых и тротуаров при гололёде становится причиной многочисленных травм, а также аварий автомобильного транспорта».

Итак, теперь путаница в понятиях «гололёд» и «гололедица» разрешилась.

2. Приспособления и вещества против гололедицы

2.1 Гололёд

Гололёд — атмосферные осадки в виде слоя плотного стекловидного льда, образующегося на растениях, проводах, предметах, поверхности земли в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённых мороси или дождя, ледяного дождя, ледяной крупы, иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей отрицательную температуру.

Наблюдается при температуре воздуха чаще всего от нуля до −10° (иногда до −15°), а при резком потеплении после периода устойчивых морозов (когда земля и предметы ещё сохраняют отрицательную температуру) — и при температуре воздуха 0…+3°. Толщина отложения гололёда обычно небольшая, но в некоторых случаях может достигать одного и даже нескольких сантиметров, что приводит к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда и к массовому падению деревьев и опор линий электропередачи).

Нарастание гололёда продолжается столько, сколько выпадают переохлаждённые осадки. Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.

Гололёд, в отличие от гололедицы, образуется исключительно при выпадении переохлаждённых осадков при отрицательной температуре воздуха. Гололёд — редкое явление природы по сравнению с гололедицей (наличием льда на дорогах и тротуарах). Приносит большой экономический ущерб в связи с обрывами ЛЭП и других линейных коммуникаций.

2.2 Гололедица

Не идется и не едется,

Потому что гололедица.

Но зато отлично падается!

Почему ж никто не радуется?

В.Берестов

Гололедица — слой льда (ледяная корка) на поверхности земли и других предметах, образующийся обычно зимой или осенью после оттепели или дождя во время похолодания, а также вследствие замерзания мокрого снега, капель дождя или мороси. В отличие от гололёда (который является видом атмосферных осадков), гололёдица может иметь различное происхождение — не только из атмосферной влаги, но также из воды, покрывающей землю или поступающей на поверхность земли из других источников.

Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд,

пока она не будет, покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не растает полностью в результате интенсивного повышения температуры воздуха и почвы.

3. Антигололёдные реагенты и вещества против скольжения на льду

Антигололедные реагенты бывают жидким, твердыми и гранулированными и имеют различный состав и химические свойства. Но все они должны понижать точку плавления снега. В снежную, слякотную погоду реагенты чаще всего используются твердые, а в сухую погоду, при гололёде – жидкие химические вещества.

При попадании твердого реагента на ледяную поверхность снега или льда, его кристаллы начинают активно впитывать влагу из окружающей среды. При переходе из твердой фазы в жидкую реагент начинает выделять тепло, которое и используется для растопления снега. Образовавшаяся из растопленного снега, льда и реагента масса называется рассолом. Он имеет температуру замерзания ниже температуры замерзания воды. Именно рассол растапливает лёд и предотвращает возникновение гололедных образований. Лучшим является тот, который при наиболее низкой температуре расплавит большее количество снега и льда и окажет наименьшее действие на окружающую среду и материалы.

Антигололедные реагенты имеют как свои плюсы, так и минусы. Название «антигололедный реагент» свидетельствует о том, что вещество вступает в некую химическую реакцию с окружающей средой, т.е. ледяным покровом. Этот процесс зависит от ряда факторов, как внешних – природно-температурных, метеорологических, так и внутренних - химических. Реагенты вступают в химические реакции не только с обледеневшим дорожным покрытием, но и с моторными маслами, парами бензина, солярки, выхлопных газов, а также технической солью, в большом количестве присутствующих на дорожном покрытии, компонентами почвы. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что на сегодняшний день не существует практически экологически чистых реагентов.

Соль и песок - наиболее известные людям вещества против льда. Ими посыпают дороги и улицы городов и посёлков. Что лучше использовать против снега и особенно против оледенения? Посыпать дорожки песком или солью? Ответ неоднозначен. После того как снег растает, песок придется убирать (сметать), соль же растворится и смоется водой. Но песок, на мой взгляд, дает больший эффект при обледенении и слежавшемся снеге. Против рыхлого снега бесполезно и то, и другое, они просто уйдут в снег.

III. Методика исследования

Методика исследования построена на:

• анализе литературных источников,

• лабораторных исследованиях по предотвращению возникновения гололедных образований, исследование различных поверхностей с физической точки зрения.

IV. Результаты исследования

Для своей работы я выбрала такие вещества:

-сода,

-марганцовка,

-сахар,

-зеленка,

-соль.

И затем приготовила растворы одинакового объема:

• Раствор с содой,

• Раствор с марганцовкой,

• Раствор с сахаром,

• Раствор с зеленкой,

• Раствор с солью,

• и просто воду!!!!

И поместила растворы на балкон.

Итак, начинаем эксперимент!!!

Температура воздуха -12,0 С,

Время старта – 12 часов 15 минут

В 13 часов 05 минут растворы с зеленкой и марганцовкой покрылись ледяной «пленкой». Остальные растворы остались без изменений.

В 13 часов 18 минут все растворы покрылись тонким льдом, только раствор с солью не застывает!

В 14 часов 02 минуты растворы с зеленкой и марганцовкой застыли полностью.

Растворы с содой, сахаром, солью и водой превратились в ледяную «кашу», но не застыли.

В 14 часов 57 минут застыли все растворы, за исключением соли и соды.

В 15 часов 47 минут раствор с содой начинает застывать, раствор с солью не изменяется.

В 16 часов 22 минуты раствор с содой застывает полностью, раствор соли так и остался ледяной «кашицей».

В 18 часов 46 минут раствор с солью не застывает. Понижается температура воздуха – и становится – 15,0С.

В 21 час 44 минуты раствор соли не застыл. Температура воздуха: - 16,0С.

В 16 часов 26 минут раствор с содой стал мягким. Также начала таять вода.

В 16 часов 58 минут раствор с марганцовкой и

зеленкой начали таять

В 17 часов 57 минут раствор с солью начинает таять

В 18 часов 57 минут раствор с солью полностью растаял. В 19 часов 34 минуты все растворы растаяли, кроме сахара. Сахар растаял в 20 часов 15 минут (таблица №1, приложение: лабораторные исследования)

Второй частью моей работы было исследование различных поверхностей с физической точки зрения для определения коэффициента трения.

Я исследовала зависимость силы трения от рода и состояния трущихся поверхностей.

µ= Fтр / Р

Для более достоверных результатов с каждым материалом проводила по 3 опыта, после чего находила среднее значение силы трения. По каждому материалу определила коэффициент трения. (таблица №2)

V. Выводы

Итак, можно сделать вывод о том, что лёд можно растопить.

В ходе выполнения работы я проанализировала наиболее известные средства против гололедицы; выяснила причины возникновения гололёда их возникновения. В материалах о борьбе с этими природными явлениями я узнала много нового антигололёдных реагентах и веществах, о профессиональных и самодельных приспособлениях против гололёда. Интересным оказалось и проведение исследований. Измерения и расчёты показали, что в моих опытах наибольший коэффициент трения даёт песок. Лучший противогололёдный эффект дали шипы.

Я считаю, что использование данных приспособлений поможет легче передвигаться по скользкой поверхности пешеходам и автомобилям.

VI. Заключение

Итак, анализ информационных источников и проведенные исследования позволяют утверждать, что выдвинутая нами гипотеза подтверждена: использование данных приспособлений поможет легче передвигаться по скользкой поверхности.

Исходя, из цели нашей работы:изучить наиболее эффективные средства и приспособления против гололедицы с физической и химической точки зрения, мною были изучены антигололёдные реагенты и вещества против скольжения на льду.

Гололед – слой плотного льда, образовавшийся на поверхности земли, тротуарах, проезжей части улицы и на деревьях, проводах, при замерзании воды. Гололеду обычно сопутствуют близкая к нулю температура воздуха, высокая влажность, ветер. Толщина льда при гололеде может достигать нескольких сантиметров. Гололёд — редкое явление природы по сравнению с гололедицей — скользкой дорогой.

Гололедица – это лед или слой снега, утрамбованный до твердого состояния, который образует скользкую поверхность. Гололедица возникает там, где перед заморозками стояла вода, или там, где вследствие движения транспорта либо большого количества пешеходов выпавший снег уплотняется. Чаще всего это происходит на проезжей части дорог и тротуарах. Гололед и гололедица являются причинами чрезвычайных ситуаций. Чрезвычайными они могут быть не только для пешеходов, но и для транспорта.

При гололеде значительно увеличивается количество уличных травм: ушибы, вывихи и переломы. По данным медиков, в такие дни количество пострадавших увеличивается в 2 раза. Экологи заявили, что Гринпис России выступает за применение в борьбе с гололедом натуральных материалов — в частности, мраморной крошки.

В Гринпис сообщили, что все химические против гололёдные реагенты не являются полезными для окружающей среды и не могут применяться для борьбы с гололедом."Натуральную крошку, которая инертна для природы и безопасна для здоровья людей, можно использовать исключительно в чистом виде", — сказали экологи.

Самый известный "народный" способ борьбы с гололедом - приклеить к подошве обыкновенный медицинский пластырь или поролон. Также для этих целей можно использовать клочки собачьей шерсти. Все это поможет улучшить сцепление с тротуаром.

Можно намазать подошву клеем, а потом насыпать на него песок. Еще одно антигололедное средство - наждачная бумага. Ею натирают подошву перед выходом на улицу. Кроме того можно приобрести ледоступы - особые "тапочки" с шипами, которые надеваются поверх обуви или специальные "подковки" для обуви. В мастерских по ремонту обуви к сапогам могут приклеить "противоскользящий" материал.

Чтобы избежать хлопот, лучше приготовить к зиме сапоги или ботинки на полиуретановой подошве с протектором. Обувь с каблуком более двух-трех сантиметров, а также сапоги на пластиковой подошве в гололед лучше не доставать.

Спасать от гололеда, а также от реагентов, которые используются на дорогах, нужно и собак. Для четвероногих питомцев обувь делают из дермантина или очень плотной замши, чтобы лапы не скользили и не разъезжались.

Гололед, гололед…

Лед у дома, у ворот.

Я люблю скользить по льду,

Хоть куда по льду пойду.

Но едва лишь сделал шаг,

На дорожку тут же – шмяк!

Как же в садик мне дойти?

Не ползком туда ж ползти?!

Гололед, гололед…

По чуть-чуть скольжу вперед.

VII. Список информационных источников

1. http://www.vrnsk.ru/prod/tep/DST-45PM.php

2. Словарь трудностей русского языка Д. Э. Розенталя и М. А. Теленковой

3. Словарь русского языка С. И. Ожегова

4. http://patlahvv.narod.ru/eds/eds-1500/eds1450.htm

5. http://www.antigololed.ru/

6. Автомобильные дороги, Б. И. Каменецский, И. Г. Кошкин. 1986.

7. Экология, Ю. В. Новиков. 1996.

8. А. Воробьёв-Обухов статья "Чтоб ты растаял!", журнал "За рулем" № 3 2008

9. Большой энциклопедический словарь Химия, Москва, 1998

Таблица №1

Таблица №2

13