По выходным мы любим кататься на лыжах и всегда берем с собой термос с горячим чаем. Но однажды я нечаянно уронила термос. В лесу я заметила, что чай остыл, хотя раньше он оставался теплым. Мама мне объяснила, что при падении термоса треснула колба и поэтому вода быстро охлаждается. Рассмотрев разбитый термос, я увидела, что колба зеркальная, и предположила, что из-за этого вода долго не остывает. Папа мне подсказал, что между стенками колбы был вакуум и, может быть поэтому, вода долго не остывала. Я решила изготовить термос в домашних условиях. Но чтобы сделать термос надо знать, в чем его секрет.
Устройство термоса
Теплопроводность, конвекция и излучение используются в устройстве термоса. Термос был создан в 1904 году шотландским физиком Дьюара.
Рис. 1. Джеймс Дьюара и термос
Основной элемент термоса — зеркальная колба. Зеркальная поверхность мало нагревается, поэтому колба от воды плохо нагревается. Между стенками колбы — вакуум. Он плохой проводник тепла. Поэтому вода в термосе долго не охлаждается. [4]
Термос может сохранять не только тепло, но и холод, поэтому в своих опытах для наглядности я брала снег.
Исследование № 1. Изучение теплоизоляционных свойств воздуха.
Цель исследования: Доказать, что воздух плохой проводник тепла
Оборудование: пластиковый контейнер, два пластиковых контейнера меньшего размера, снег.
Я положила в маленькие контейнеры по одинаковому количеству снега и зарыла их крышкой. Один из контейнеров поставила в большой контейнер, который тоже закрыла. И наблюдала, в каком контейнере снег раньше растает. Снег раньше растаял в одиночном контейнере, а потом в двойном контейнере, так как тепло из комнаты к снегу не передается. [2]
Вывод 1: Воздух плохо проводит тепло.
Исследование № 2. Сравнение поглощательной способности темных и зеркальных поверхностей.
Цель исследования: исследовать, какие тела лучше поглощают энергию, темные или зеркальные.
Оборудование: 2 стакана, снег, настольная лампа (источник тепла).
Один стакан я наполовину зачернила, а другой — обклеила фольгой наполовину и положила в них одинаковое количество снега. Включила настольную лампу, поставить оба стакана прозрачной стороной к себе. И наблюдала за таянием снега в стаканах. Снег раньше растаял в зачерненном стакане, так как он быстрее нагрелся, а стакан, обклеенный фольгой, почти не нагрелся, потому, что зеркальные поверхности отражают энергию. [2]
Вывод 2: черные поверхности поглощают энергии больше, а зеркальные поверхности — энергию отражают.
Исследование № 3. Сравнение отражательной способности зеркальных и прозрачных поверхностей.
Цель исследования: исследовать, какие тела больше отражают: зеркальные или прозрачные.
Оборудование: 2 одинаковых стакана, один из которых обклеен фольгой, 2 воздушных шарика, настольная лампа (источник тепла).
Я взяла два одинаковых стакана, один из них обклеила фольгой и натянула на них по воздушному шарику. Включила настольную лампу и поднесла к ней стаканы с шариками, наблюдая за деформацией шариков. Шарик, натянутый на прозрачную бутылку растянулся больше, так как воздух в этом стакане нагрелся сильнее, и давление воздуха увеличилось на большую величину. [1]
Вывод 3: зеркальные поверхности отражают энергию больше.
Изготовление самодельного термоса
Изучив основные секреты термоса, я принялась за изготовление своего. Для этого я взяла две пластиковых бутылки. У большой я отрезала дно и горлышко, а маленькую обклеила фольгой. Вставила маленькую бутылку в большую, заклеив разрез горлышка скотчем. Но у меня возник вопрос, а чем, же лучше заполнить промежутки между бутылками. Я предположила, что в качестве теплоизолятора можно использовать вату, опилки, поролон или пенопласт.
Исследование № 4. Сравнение теплоизоляционных способностей воздуха, ваты, бумаги, пенопласта. [2]
Цель: Исследовать теплоизоляционные свойства ваты, бумаги, пенопласта и воздуха.
Оборудование: четыре больших пластиковых контейнера, четыре маленьких пластиковых контейнера, снег, вата, бумага, пенопласт, часы
Я взяла четыре больших контейнера и вставила в них маленькие. Промежутки в трех контейнерах я заполнила разными веществами: в № 2 — ватой, № 3 — бумагой, № 4 — пенопластом, оставив небольшой зазор. В маленькие контейнеры положила одинаковое количество снега и наблюдала за его таянием. Результаты наблюдений я занесла в таблицу (см таблицу 1)
Таблица 1
|
НАПОЛНИТЕЛЬ |
ВОЗДУХ |
БУМАГА |
ВАТА |
ПЕНОПЛАСТ |
|
ВРЕМЯ ТАЯНИЯ СНЕГА |
3ч |
3ч 25 минут |
3ч 40 минут |
4 ч |
Вывод 4: Лучшим теплоизолятором в домашних условиях является пенопласт.
Из исследования № 4 я поняла, что мой термос лучше заполнить пенопластом, а дно 2-х литровой бутылки приклеить скотчем. В таком термосе вода долго не нагреется. Теперь летом в жару, работая на огороде или отдыхая на пляже, я буду брать самодельный термос, чтобы сохранить прохладную воду.
Теплоизоляционные свойства пенопласта широко используются в быту: у нас комната на втором этаже утеплена пенопластом. [3]
Литература:
- «Большая книга вопросов и ответов» /Пер. с итальянского О. А. Литвиновой, Е. В. Широниной. М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007. — 232с.
- «Занимательные опыты и эксперименты / [Ф. Ола и др.]. — М.: Айрис- пресс, 2006.– 28с.
- «Физика — юным». Сост. М. Н. Ергомышева — Алексеева. М., «Просвещение», 1969. — 184с.
- «Я познаю мир»: Детская энциклопедия: Физика/Сост. Художник А. А. Леонович; Под общ. ред. О. Г. Хинн — М: ТКО «АСТ»,1995. — 480с.
