В чем секрет термоса: Проектная работа «Секрет термоса»

Содержание

Проектная работа «Секрет термоса»

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 90»

 

 

Творческий проект по физике

 

«Секрет термоса»

 

Проектант:

Ученица 9 «А» класса

Курбатовой Дарья

Руководитель проекта:

Фролова Н.М

 

р.п. Чунский

2019
 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………3

Глава 1. Секреты термоса

1.1. Что такое термос…………………………………………………………………4

1.2. История создания термоса………………………………………………………..5

1.3. Конструкция термоса …………………………………………………………..6

1.4. Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса.. 7

1.5. Виды теплопередач ……………………………………………………………..8

Вывод ………………………………………………………………………………….9

Глава 2. Изготовление термоса в домашних условиях

2.1. Модель термоса ………………………………………………………………11-13

Вывод ……………………………………………………………………………………13

Заключение ………………………………………………………………………….14

Литература …………………………………………………………………………..15

 

Введение:

Люди часто пользуются термосом, не задумываясь о том, как он работает. Ведь даже через несколько часов обычный чай в термосе остаётся такой же горячий. На его температуру не влияет даже погода на улице. Что же помогает сохранить чай горячим? Из чего изготавливают термос? У меня появилось большое желание, понять принцип работы термоса, узнать об этом изобретении, как можно больше.

Данная работа будет посвящена рассмотрению вопроса о термосе и его устройстве, а также способам изготовления термоса в домашних условиях.

Объект исследования — термос .

Предмет исследования— физические свойства термоса.

Гипотеза исследования: Я предполагаю, что, изучив строение термоса и механизмы протекания в нем физических явлений, можно создать термос в домашних условиях.

Цель исследования: создание термоса в домашних условиях.

Задачи:

изучить теоретический материал, раскрывающий понятие термос, принципы работы термоса, его физические свойства;

обобщить наблюдения, раскрывающие условия остывания жидкости в термосе;

определить материалы необходимые для создания термоса в домашних условиях;

создать термос в домашних условиях;

Методы исследования:

Теоретические: изучение литературы по заявленной теме исследования, классификация собранных материалов, обобщение материалов.

Эмпирические: наблюдения за протеканием физических явлений при изготовлении термоса в домашних условиях.

Математические: определение температурных значений жидкости в испытуемых моделях термосов.

Итогом моей работы станет создание термоса в домашних условиях.

 

Основная часть:

Что такое термос?

Термос (в переводе с греческого) «therme» — горячий. Такое название сосуду дал житель Мюнхена.

Термос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания, по сравнению с температурой окружающей среды.

История создания термоса

Известный шотландский химик XIX века Джеймс Дьюар совершил целый ряд открытий в области физики и химии, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря своему бытовому изобретению.

В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. Конечно, колба была изобретена для хранения химикатов, но именно она стала моделью современного термоса.

В 1903 году берлинский производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара, изобретённый в 1892 году шотландским физиком и химиком Джеймсом Дьюаром. Для удобного использования этого сосуда в быту (хранения напитков), он добавил к нему металлический корпус, пробку и крышку-стаканчик. Также, им была разработана система поддержки внутренней стенки колбы, так как она держалась только в одном месте у горловины сосуда и из-за этого легко ломалась при активном использовании

В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.

Термос стали широко использовать в научных экспедициях многие исследователи. Он стал бортовой принадлежностью самолётов. С термосом было удобно летать даже на воздушном шаре. Простые люди также стали широко использовать термос в своей жизни.

В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет, который имеется в каждом доме.

 

 

Конструкция термоса

Вакуум — пространство свободное от вещества, т. е. пространство которое практически ничем не заполнено, очень сильно разреженный газ.

Изобретение стало успешным. Дьюард добился того, что газы в такой колбе сохранялись очень хорошо. Это стало поводом, чтобы использовать колбу (сосуд Дьюарда) в термосе.

Основной элемент термоса — колба, которая сделана из стекла или нержавеющей стали с двойными стенками, между которыми выкачан воздух (создан вакуум). Кроме этого есть пробка, которая закрывает отверстие колбы и крышка, закрывающая весь сосуд.

В зависимости от типа используемой пищи, современные бытовые термосы можно разделить на следующие виды:

Термосы для напитков — имеют узкую горловину диаметром 25—55 см

Термосы с пневмонасосом — в конструкции крышки такого термоса есть насос для извлечения жидкостей путём нажатия на кнопку, и выводное отверстие сбоку для наливания. Предназначены для настольного использования.

Пищевые термосы — имеют широкую горловину, диаметр которой практически равен диаметру корпуса (от 65—80 мм). Предназначены для хранения первых и вторых блюд, мороженого и других видов пищевых продуктов.

Универсальные термосы — отличаются от пищевых термосов только конструкцией пробки, которая имеет дополнительное, более узкое, отверстие для наливания напитков.

Пищевые термосы с судками — термосы, в которые стопкой, друг на друга, вкладывается 2—3 пластиковые или металлические ёмкости (контейнеры), позволяющие одновременно раздельно хранить различные виды блюд — например для обеда: холодную закуску с первым и вторым блюдом.

Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса

Чтобы понять принцип работы термоса, следует более подробно остановиться на сущности тех физических явлений, которые происходят внутри него.

1 Крышка термоса

2 Пробка

3 Корпус термоса

4 Зеркальная колба

 

Задача термоса — сохранять жидкость как можно дольше горячей, т. е. сохранять тепловую энергию жидкости, не дать ей остывать. В физике процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному называется теплопередачей.

Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии или теплопередача от одного тела к другому до наступления равновесия. Тепло всегда передаётся от более горячих тел более холодным. Это значит, что если не защищать горячий чай в термосе, то он очень скоро станет холодным, так как тепловая энергия чая будет передаваться воздуху. Чай постепенно остынет.

Виды теплопередачи

Что требуется учитывать в устройстве термосе, чтобы остановить процесс теплопередачи. Требуется разобраться с видами теплопередачи, чтобы понять, как правильно должен работать термос.

Различают три вида теплопередачи:

Теплопроводность.

Это способ передачи тепла (энергии) от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам, или от более горячих тел к менее нагретым при непосредственном соприкосновении.

Например, если холодную ложку опустить в кипяток, то ложка нагреется. Ложке сообщается некоторое количество теплоты, а вода — охладится, т.е. она теплоту отдает ложке.

Хорошие проводники тепла – металлы, хуже проводят тепло жидкости. Очень плохо проводят тепло воздух, пластмасса, дерево, поролон, пенопласт, строительная пена и т.д.

Данный вид теплопередачи широко используется в устройстве термоса. Между стенками колбы нет воздуха, там вакуум. Вакуум обладает самой низкой теплопроводностью, поэтому остывание жидкости в термосе происходит очень медленно.

Конвекция.

Это способ передачи тепла (энергии) струями жидкости или газа.

Например, от горячей батареи нагревается воздух около нее, он становится легче и поднимается наверх, а холодный воздух опускается вниз. Следующая партия воздуха нагревается и поднимается вверх, а более холодный воздух опускается вниз. Так постепенно происходит передача тепла от батареи ко всему воздуху в комнате. Если чайник с водой поставить на плиту, то внизу вода нагреется, станет легче и теплая вода поднимется наверх, а холодная вода опуститься вниз, т.к. она более тяжелая. Данное физическое явление могло бы наблюдаться в термосе, если бы горло колбы не закрывалось специальной пробкой, которая препятствует передаче тепла от жидкости в воздух.

Излучение.

Это способ передачи тепла (энергии) в виде невидимых лучей. Все тела, нагретые до любой температуры, излучают невидимые лучи, передающие тепло. Чем выше температура тела, тем больше излучается энергии.

Если поднести руку сначала к слабо нагретому утюгу, а потом к сильно нагретому, то рука во втором случае почувствует больше тепла. Это объясняется тем, что горячий утюг излучает энергии больше.

Учёные выяснили, что светлые блестящие поверхности отлично отражают тепло, а темные поверхности наоборот,очень хорошо поглощают энергию. Эти физические явления тоже использовали в устройстве термосе. Колба термоса покрыта слоем из отражающего зеркального материала. Это помогает ей отражать энергию жидкости, и она меньше остывает. Зеркальная поверхность мало нагревается, поэтому колба остаётся холодной.

Например, раньше колбы покрывали слоем серебра. Серебро – блестящий светлый металл. Теперь для изготовления колб всё чаще используют полированную нержавеющую сталь.

Вывод:

Данное теоретическое исследование помогло раскрыть секреты устройства термоса. Обобщая полученные данные, можно сказать, что главная задача термоса – хранить тепло как можно дольше. Этого можно добиться, если учитывать физические процессы, которые протекают внутри термоса. Необходимо, чтобы теплопередача между горячей жидкостью и холодным воздухом была как можно меньше. Этого добиваются производители термосов. Возможно ли достижение такого эффекта в домашних условиях? На этот вопрос я постараюсь ответить в следующей части моей работы.

 

 

 

Практическая часть:

Изготовление термоса в домашних условиях

Для изготовления термоса в домашних условиях я буду использовать подручные средства, которые есть в каждом доме. Вариантов изготовления термоса может быть несколько.

1. Модель термоса

Для модели термоса мне потребуются следующие материалы и инструменты:

Пластиковая бутылка 1.5 л.

Пластиковая бутылка 2 л.

Скотч

Теплоизоляционный материал — газеты

Светоотражающий материал — фольга

Ножницы, нож.

Ход работы

В ходе работы мне следует изготовить колбу и корпус термоса. Я буду

работать по плану:

№ опыта

Технология выполнения

Фото

1

Возьму пластиковую бутылку емкостью 2 л. Разрежу её пополам, чтобы получилась верхняя и нижняя части. Срежу у неё винтовую часть горлышка. Эти части потребуются для изготовления корпуса термоса.

2

Возьму пластиковую бутылку 1.5 л и обернём её фольгой, плотно прижимая её к стенкам бутылки. Следует обматывать бутылку матовой стороной наверх, чтобы блестящая сторона оказалась внутри. Слой фольги должен покрывать всю бутылку, в том числе и дно. Бутылка будет играть роль колбы.

3

Теперь обмотаю бутылку несколькими слоями газет. Чем больше слой газет, тем лучше. Газетный слой должен быть на стенках и дне бутылки.

4

Чтобы газеты хорошо держались на бутылке, обмотаю их скотчем. Слой газет необходим для создания теплоизоляционного слоя.

5

Верхний слой газет ещё раз обмотаю фольгой.

6

Следующий шаг – это размещение подготовленной маленькой бутылки в верхнюю и нижнюю части большой бутылки.

7

Следует обмотать скотчем половинки большой бутылки, чтобы она не распалась.

 

Модель первого термоса готова.

Особенности модели термоса

У данной модели есть свои особенности. Так как колба выполнена из пластиковой бутылки, то наливать в неё горячую воду не рекомендуется. От горячей воды колба может деформироваться. Поэтому при испытаниях этой модели я буду использовать холодную воду.

Испытания модели термоса

Для проведения испытания модели термоса буду использовать холодную воду. Заливаю воду в термос. Предварительно следует измерить её температуру. Испытания термоса будут проходить в течение шести часов. Каждый час я буду замерять температуру воды. Термос во время испытания будет находиться в комнате на столе при комнатной температуре +21.

Время

Температурные значения воды

Величина изменения температуры воды

Начало испытания

+ 2 (воду взяла из скважины)

Через час

+6

Через час

+8

Через час

+12

Через час

+14

Через час

+18

Через час

+20

Через шесть часов вода стала комнатной температуры. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения холодных жидкостей. Для увеличения теплоизоляции можно использовать другие теплоизоляционные материалы. Например, поролон, синтепон, пенопласт. Это позволит увеличить время нагревания жидкости. Вода будет нагреваться ещё медленнее. Ещё одним достоинством этой модели можно считать его небольшой вес и небьющуюся колбу.

Вывод:

Моя экспериментальная работа по изготовлению моделей термосов и исследования температурных значений воды доказала, что изготовить термос в домашних условиях вполне реально. У самодельных термосов есть свои плюсы:

Это использование подручных бросовых материалов.

Это низкая себестоимость такого изделия по сравнению с купленным термосом.

Это небольшой вес изделия.

Это технологическая простота в изготовлении.

Это достаточная прочность изделия.

Но есть и минусы:

Остывание или нагревание воды происходит быстрее, чем в заводских моделях.

Внешний вид изделия не совсем привлекателен.

Самодельный термос невозможно вымыть после использования, так как горлышко бутыли, которую использовали для изготовления колбы, узкое.

 

Самое главное, что я поняла – изготовление термоса в домашних условиях возможно, если при этом учитываются все физические процессы протекающие внутри этого устройства.

Заключение

Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Моя исследовательская работа заинтересовала меня, потому что я смогла объяснить процесс сохранения тепла с научной точки зрения. Было сложно понять суть физических явлений.

В ходе своей работы я узнала историю появления термоса и выяснила устройство этого изделия, я поняла суть протекающих в нём физических явлений. Это позволило мне сконструировать модель термоса. Главное, что требовалось при моделировании – это уменьшить теплопроводность колбы. Наш эксперимент по использованию самодельного термоса в домашних условиях можно считать удачным. Он доказал, что изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Это значит, что моя гипотеза подтвердилась. я уверенно могу сказать, что знания физических закономерностей помогает человеку жить.

 

 

Литература

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Термос

https://ru.wikipedia.org/wiki/

http://womanmir.com/dom/791-kak-vybrat-termos.html

https://ru.wikipedia.org/wiki

http://istoriz.ru/termos-istoriya-izobreteniya.html

https://ru.wikipedia.org/wiki

ресурсы интернета

В ЧЕМ СЕКРЕТ ТЕРМОСА

В ЧЕМ СЕКРЕТ ТЕРМОСА

Перелыгина В.А. 1Скорницкая Ю.С. 1


1

Водопьянова Е.И. 1Шамраева С.Н. 1


1


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF


 Оглавление.



Страницы



I. Введение. 3



II. Основная часть. 4-11



1. Введение понятий теплопроводность, конвекция, излучение 4-5



2. Экспериментальная часть. 6-11



3. Изготовление самодельного термоса 11



III. Заключение. 12



IV. Литература. 13



Введение



По выходным мы с родителями любим ходить в лес и всегда берем с собой термос с горячим чаем.



Но однажды я нечаянно уронила термос. Так как другого термоса не было, то мы все равно решили взять его с собой. В лесу мы заметили, что чай остыл, хотя раньше он долгое время оставался теплым. Нам стало интересно, что же случилось? Так появилась исследовательская работа на тему «В чем секрет термоса».



Цель работы: исследовать, почему в термосе температура долго не изменяется.



Задачи работы: 1. Изучить литературу, в которой описываются способы



передачи тепла.



2. Изучить литературу, в которой описывается



устройство и применения термоса.



3. Исследовать, от чего зависит способность термоса



сохранять температуру.



4. Изготовить самостоятельно термос.



Теоретическая часть



В природе и технике теплота передается от более нагретых тел к менее нагретым телам до наступления теплового равновесия. Различают три вида теплопередачи:



1. Теплопроводность. Это способ передачи тепла (энергии) от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам, или от более горячих тел к менее нагретым при непосредственном соприкосновении. Теплопроводность у разных веществ различна. Хорошие проводники тепла – металлы, хуже проводят тепло жидкости. Очень плохо проводят тепло воздух, пластмасса, дерево, поролон, пенопласт, строительная пена и т.д. Объясняется это тем, что теплопроводность – это перенос энергии, который происходит при взаимодействии молекул. В металлах расстояние между молекулами значительно меньше размеров самих молекул, в жидкостях примерно равно размеру молекул, а воздух плохо проводит тепло, т.к. промежутки между молекулами значительно больше размеров самих молекул. Доска проводит тепло лучше, чем опилки, полученные при распиловке этой же доски, т.к. между опилками находится воздух, который плохо проводит тепло.



2. Конвекция. Это способ передачи тепла (энергии) струями жидкости или газа. От горячей батареи нагревается воздух около нее, он становится легче и поднимается наверх, а холодный воздух опускается вниз. Следующая партия воздуха нагревается и поднимается вверх, а более холодный воздух опускается вниз. Так постепенно происходит передача тепла от батареи ко всему воздуху в комнате. Если чайник с водой поставить на плиту, то внизу вода нагреется, станет легче и теплая вода поднимется наверх, а холодная вода опуститься вниз, т.к. она более тяжелая. Для того чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу, а охлаждать сверху.



3. Излучение. Это способ передачи тепла (энергии) в виде невидимых лучей. Все тела, нагретые до любой температуры, излучают невидимые лучи, передающие тепло. Чем выше температура тела, тем больше излучается энергии. Излучение может осуществляться даже в полном вакууме. Светлые блестящие поверхности отражают тепло, а темные поверхности поглощают энергию. Поэтому летом все носят, светлую одежду, а зимой – одежду темных тонов.



Чтобы помешать телу охладиться или нагреться, нужно уменьшить теплопередачу. При этом стремятся сделать так, чтобы энергия не передавалась ни одним видом теплопередачи: теплопроводностью, конвекцией, излучением. В этих целях используют термос.



В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. В 1903 году берлинский производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара. В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.



Джеймс Дьюар 1 – крышка термоса



2 – пробка



3 – корпус термоса



4 – зеркальная колба



Основной элемент термоса – колба, сделанная из стекла или нержавеющей стали. Зеркальная поверхность отражая, препятствует передаче энергии излучением. Между стенками колбы – вакуум, теплопроводность которого практически равна нулю. Сосуд закупоривается пробкой, которая препятствует передаче тепла от жидкости в воздух, следовательно, невозможна конвекция. Поэтому в термосе холодное остается холодным, а горячее горячим.



Экспериментальная часть



Папа нам объяснил, что термос может сохранять не только тепло, но и холод, поэтому в своих опытах для наглядности я брала мороженное, т.к. снега на улице еще не было…



Исследование №1Изучение теплоизоляционных свойств воздуха.



Цель исследования: Доказать, что воздух плохой проводник тепла



Оборудование: — пластиковый контейнер



— два пластиковых контейнера меньшего размера



— мороженое.



Ход исследования



  1. Мы положили в маленькие контейнеры по одинаковому количеству мороженого и закрыли их крышкой.


Один из контейнеров мы поставили в большой контейнер, который тоже закрыли.



И наблюдали, в каком контейнере мороженое растает быстрее. Мороженое быстрее растаяло в одиночном контейнере, а в двойном контейнере — медленнее, так как тепло из комнаты к мороженому передается хуже.



Вывод 1: Воздух плохо проводит тепло, поэтому между корпусом термоса и колбой находится разреженный воздух.



Исследование № 2.Сравнение поглощательной способности темных и



зеркальных поверхностей.



Цель исследования: исследовать, какие тела лучше поглощают энергию:



темные или зеркальные.



Оборудование: — 2 стакана



— мороженое



— настольная лампа (источник тепла).



Ход исследования



Один стакан мы наполовину зачернили, а другой – обклеили фольгой наполовину и положили в них одинаковое количество куска мороженого.



Включили настольную лампу и поставили оба стакана прозрачной стороной к себе. И наблюдали за таянием мороженого в стаканах.



Мороженое раньше растаяло в зачерненном стакане, так как он быстрее нагрелся, а стакан, обклеенный фольгой почти не нагрелся, потому что зеркальные поверхности отражают энергию.



Вывод 2: черные поверхности поглощают энергии больше, а зеркальные



поверхности – значительно меньше.



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 резиновые перчатки



— настольная лампа (источник тепла).



Ход исследования



Мы взяли два одинаковых стакана, один из них обклеили фольгой и натянули на них по резиновой перчатке.



Включили настольную лампу и поднесли к ней стаканы, наблюдая за деформацией.



Перчатка, натянутая на прозрачный стакан растянулась больше, так как воздух в этом стакане нагрелся сильнее и давление воздуха увеличилось на большую величину.



Вывод 3: зеркальные поверхности отражают энергию больше.



Эти два опыта объясняют, почему внутренняя поверхность колбы блестящая.



Исследование № 4. Сравнение теплоизоляционных способностей



воздуха, ваты, бумаги, пенопласта.



Цель: Исследовать теплоизоляционные свойства ваты, бумаги, пенопласта и



воздуха для самостоятельного создания термоса.



Оборудование: — четыре больших пластиковых контейнера



— четыре маленьких пластиковых контейнера



— мороженое



— вата



— бумага



— пенопласт



— часы



Ход исследования



Мы взяли четыре больших контейнера и вставили в них маленькие. Промежутки в трех контейнерах мы заполнили: № 1-бумагой; № 2- ватой, № 3 – воздухом, № 4 — пенопластом, оставив небольшой зазор.



В маленькие контейнеры положили одинаковое количество мороженого и наблюдали за его таянием. Результаты наблюдений мы занесли в таблицу





НАПОЛНИТЕЛЬ


ВОЗДУХ


БУМАГА


ВАТА


ПЕНОПЛАСТ


ВРЕМЯ ТАЯНИЯ МОРОЖЕНОГО



3ч 25 минут


3ч 40 минут


4 ч


Вывод 4: Лучшим теплоизолятором в домашних условиях является



пенопласт.



Из исследования № 4 мы выяснили, что при изготовлении термоса лучше использовать пенопласт. В таком термосе вода долго не нагреется. Теперь летом в жару, работая на огороде или отдыхая на пляже, мы буду брать самодельный термос, чтобы сохранить прохладную воду.



Теплоизоляционные свойства пенопласта широко используются в быту.



Изучив основные секреты термоса, мы принялись за изготовление своего. Для этого мы взяли две пластиковых бутылки. У большой мы отрезали дно и горлышко, а маленькую обклеили фольгой. Вставили маленькую бутылку в большую, закрыв горлышко крышкой. Но у нас возник вопрос, а чем же лучше заполнить промежутки между бутылками. Мы предположили, что в качестве теплоизолятора можно использовать вату, опилки, поролон или пенопласт.



Заключение.



Проведя наши исследования, мы смогли объяснить, почему горячая вода в термосе долго не охлаждается:



  1. Между стенками колбы находится неподвижный разреженный воздух, который плохо проводит тепло.


  2. Колба зеркальная, поэтому она хорошо отражает и плохо поглощает тепловую энергию.


  3. В разбитой колбе между стенками находится не разреженный, а атмосферный воздух, а он проводит тепло лучше, поэтому вода в термосе охлаждается быстрее.


Литература.



1. «Большая книга вопросов и ответов»/Пер. с итальянского О.А.Литвиновой,



Е.В. Широниной. М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007. – 232с.



2. «Занимательные опыты и эксперименты /[Ф. Ола и др.]. – М.: Айрис-



пресс, 2006. – 128с.



3. «Физика — юным». Сост. М.Н. Ергомышева – Алексеева. М.,



«Просвещение», 1969. – 184с.



4. «Я познаю мир»: Дет. энциклопедия: Физика/Сост. Художник А.А.



Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн – М: ТКО «АСТ»,1995. – 480с.



5. www.delaysam.ru



6. images.yandex.ru


Просмотров работы: 3063

Исследовательская работа «Секреты термоса»

Исследовательская работа

«Секреты термоса»

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ………………………………………………………………………… 3

Глава 1. Секреты термоса

1.1. Что такое термос…………………………………………………………… 5

1.2. История создания термоса ………………………………………………… 5

1.3. Конструкция термоса ………………………………………………………. 6

1.4. Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса ……….. 6

1.5. Виды теплопередач ………………………………………………………… 7

Вывод …………………………………………………………………………. 9

Глава 2. Изготовление термоса в домашних условиях

2.1. Модель термоса №1 ……………………………………………………………………….. 10

2.2. Модель термоса №2 ………………………………………………………. 12

Вывод …………………………………………………………………………… 16

Заключение …………………………………………………………………. … 17

Литература …………………………………………………………………… 18

Приложения

Приложение 1 Схема «Устройство термоса» ………………………………. 19

Приложение 2 Изготовление модели термоса №1……………………………. 20

Приложение 3 Изготовление термоса № 2……………………………………. 21

ВВЕДЕНИЕ

Мы зимой очень часто едем в соревнования по лыжам Каждый раз учитель физкультуры берѐт с собой термос с чаем. Иногда время пробегает очень незаметно, но даже через несколько часов чай в термосе остаѐтся такой же горячий. На его температуру не влияет даже погода на улице. Что же помогает сохранить чай горячим? Из чего изготавливают термос? У меня появилось большое желание, понять принцип работы термоса, узнать об этом изобретении, как можно больше.

Данная работа будет посвящена рассмотрению вопроса о термосе и его устройстве, а также способам изготовления термоса в домашних условиях.

Объектом нашего исследования станет термос — изобретение 19 века.

Предметом исследования станут физические свойства термоса.

Гипотеза исследования: Я предполагаю, что изучив строение термоса и механизмы протекания в нем физических явлений, можно создать термос в домашних условиях.

Цель исследования: создание термоса в домашних условиях.

Задачи:

1. изучить теоретический материал, раскрывающий понятие ―термос, принципы работы термоса, его физические свойства;

2. обобщить наблюдения, раскрывающие условия остывания жидкости в термосе;

3. определить материалы необходимые для создания термоса в домашних условиях;

4. создать термос в домашних условиях;

Методы исследования:

Теоретические: изучение литературы по заявленной теме исследования, классификация собранных материалов, обобщение материалов.

Эмпирические: наблюдения за протеканием физических явлений при изготовлении термоса в домашних условиях.

Математические: определение температурных значений жидкости в испытуемых моделях термосов.

Итогом нашей работы станет создание термоса в домашних условиях.

Секреты термоса

    1. Что такое термос

Термос (в переводе с греческого) «therme» — горячий. Такое название сосуду дал житель Мюнхена.

Термос – это вид кухонной посуды, предназначенной для хранения жидкости и продуктов питания при определенной температуре в течение некоторого времени1.

Термос может использоваться не только для хранения готовых напитков и еды, но и для их приготовления, например — различных настоев и каш.

    1. История создания термоса

Известный шотландский химик XIX века Джеймс Дьюар совершил целый ряд открытий в области физики и химии, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря своему бытовому изобретению.

В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. Конечно, колба была изобретена для хранения химикатов, но именно она стала моделью современного термоса.

В 1903 году берлинский  производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер  усовершенствовал сосуд Дьюара, изобретённый в 1892 году шотландским физиком и химиком Джеймсом Дьюаром. Для удобного использования этого сосуда в быту (хранения напитков), он добавил к нему металлический корпус, пробку и крышкустаканчик. Также, им была разработана система поддержки внутренней стенки колбы, так как она держалась только в одном месте у горловины сосуда и из-за этого легко ломалась при активном использовании 

В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.

Термос стали широко использовать в научных экспедициях многие исследователи. Он стал бортовой принадлежностью самолѐтов. С термосом

было удобно летать даже на воздушном шаре. Простые люди также стали широко использовать термос в своей жизни.

В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет, который имеется в каждом доме.

    1. Конструкция термоса

Недаром говорят, что великие изобретения свершаются, когда на пути возникает трудность, или препятствие. Трудность в сохранении сжиженного газа подтолкнула Д. Дьюара на изобретение изолирующей колбы, которая могла бы это сделать. Так он придумал сосуд со специальной «рубашкой» с двойными стенками, между которыми был вакуум.

Вакуум — пространство свободное от вещества, т. е. пространство которое практически ничем не заполнено, очень сильно разреженный газ.

Изобретение стало успешным. Дьюард добился того, что газы в такой колбе сохранялись очень хорошо. Это стало поводом, чтобы использовать колбу (сосуд Дьюарда) в термосе.

Основной элемент термоса — колба (см. рисунок 1), которая сделана из стекла или нержавеющей стали с двойными стенками, между которыми выкачан воздух (создан вакуум). Кроме этого есть пробка, которая закрывает отверстие колбы и крышка, закрывающая весь сосуд.

В зависимости от типа используемой пищи, современные бытовые термосы можно разделить на следующие виды:

  • Термосы для напитков — имеют узкую горловину диаметром 25—55 мм.

  • Термосы с пневмонасосом — в конструкции крышки такого термоса есть насос для извлечения жидкостей путём нажатия на кнопку, и выводное отверстие сбоку для наливания. Предназначены для настольного использования.

  • Пищевые термосы — имеют широкую горловину, диаметр которой практически равен диаметру корпуса (от 65—80 мм). Предназначены для хранения первых и вторых блюд,  мороженого и других видов пищевых продуктов.

  • Универсальные термосы — отличаются от пищевых термосов только конструкцией пробки, которая имеет дополнительное, более узкое, отверстие для наливания напитков.

  • Пищевые термосы с судками — термосы, в которые стопкой, друг на друга, вкладывается 2—3 пластиковые или металлические ёмкости (контейнеры), позволяющие одновременно раздельно хранить различные виды блюд — например для обеда: холодную закуску с первым и вторым блюдом.

hello_html_7ca931e8.jpghello_html_6f28bf10.jpghello_html_m42ed4283.jpg

    1. Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса

Чhello_html_757e8159.gifтобы понять принцип работы термоса, следует более подробно остановиться на сущности тех физических явлений, которые происходят внутри него.

  1. Крышка термоса

  2. Пробка

  3. Корпус термоса

  4. Зеркальная колба

Задача термоса — сохранять жидкость как можно дольше горячей, т. е. сохранять тепловую энергию жидкости, не дать ей остывать. В физике процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному называется теплопередачей4.

Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии или теплопередача от одного тела к другому до наступления равновесия. Тепло всегда передаѐтся от более горячих тел более холодным. Это значит, что если не защищать горячий чай в термосе, то он очень скоро станет холодным, так как тепловая энергия чая будет передаваться воздуху. Чай постепенно остынет.

    1. Виды теплопередачи

Что требуется учитывать в устройстве термосе, чтобы остановить процесс теплопередачи. Требуется разобраться с видами теплопередачи, чтобы понять, как правильно должен работать термос.

Различают три вида теплопередачи:

  1. Теплопроводность.

Это способ передачи тепла (энергии) от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам, или от более горячих тел к менее нагретым при непосредственном соприкосновении.

Например, если холодную ложку опустить в кипяток, то ложка нагреется. Ложке сообщается некоторое количество теплоты, а вода — охладится, т.е. она теплоту отдает ложке.

Хорошие проводники тепла – металлы, хуже проводят тепло жидкости. Очень плохо проводят тепло воздух, пластмасса, дерево, поролон, пенопласт, строительная пена и т.д.

Данный вид теплопередачи широко используется в устройстве термоса. Между стенками колбы нет воздуха, там вакуум. Вакуум обладает самой низкой теплопроводностью, поэтому остывание жидкости в термосе происходит очень медленно.

  1. Конвекция.

Это способ передачи тепла (энергии) струями жидкости или газа.

Например, от горячей батареи нагревается воздух около нее, он становится легче и поднимается наверх, а холодный воздух опускается вниз. Следующая партия воздуха нагревается и поднимается вверх, а более холодный воздух опускается вниз. Так постепенно происходит передача тепла от батареи ко всему воздуху в комнате. Если чайник с водой поставить на плиту, то внизу вода нагреется, станет легче и теплая вода поднимется наверх, а холодная вода опуститься вниз, т.к. она более тяжелая.

Данное физическое явление могло бы наблюдаться в термосе, если бы горло колбы не закрывалось специальной пробкой, которая препятствует передаче тепла от жидкости в воздух.

  1. Излучение.

Это способ передачи тепла (энергии) в виде невидимых лучей. Все тела, нагретые до любой температуры, излучают невидимые лучи, передающие тепло. Чем выше температура тела, тем больше излучается энергии.

Если поднести руку сначала к слабо нагретому утюгу, а потом к сильно нагретому, то рука во втором случае почувствует больше тепла. Это объясняется тем, что горячий утюг излучает энергии больше.

Температура на поверхности Солнца 6000оС, оно излучает огромное количество энергии, за счет которой прогревается Земля и поэтому на Земле существует жизнь.

Учѐные выяснили, что светлые блестящие поверхности отлично отражают тепло, а темные поверхности наоборот, очень хорошо поглощают энергию. Поэтому летом все носят, светлую одежду, а зимой – одежду темных тонов. Зимой собаки любят спать на куче золы, т.к. темная зола поглощает солнечные лучи и лучше прогревается. Весной проталины раньше появляются у дуба, чем у березы. У дуба ствол темный, он от солнца больше прогревается и начинает излучать энергию, под действием которой снег быстрее тает. А у березы кора светлая, поэтому ствол нагревается меньше.

Эти физические явления тоже использовали в устройстве термосе. Колба термоса покрыта слоем из отражающего зеркального материала. Это помогает ей отражать энергию жидкости, и она меньше остывает. Зеркальная поверхность мало нагревается, поэтому колба остаѐтся холодной.

Например, раньше колбы покрывали слоем серебра. Серебро – блестящий светлый металл. Теперь для изготовления колб всѐ чаще используют полированную нержавеющую сталь.

hello_html_2a2ce9e2.jpg

Вывод:

Наше теоретическое исследование помогло раскрыть секреты устройства термоса. Обобщая полученные данные, можно сказать, что главная задача термоса – хранить тепло как можно дольше. Этого можно добиться, если учитывать физические процессы, которые протекают внутри термоса. Необходимо, чтобы теплопередача между горячей жидкостью и холодным воздухом была как можно меньше. Этого добиваются производители термосов. Возможно ли достижение такого эффекта в домашних условиях? На этот вопрос мы постараемся ответить в следующей части нашей работы.

Изготовление термоса в домашних условиях

Для изготовления термоса в домашних условиях мы будем использовать подручные средства, которые есть в каждом доме. Вариантов изготовления термоса может быть несколько. Мы изготовим две модели термосов.

2.1. Модель термоса №1 (Приложение 2)

Для модели первого термоса нам потребуются следующие материалы и инструменты:

-Пластиковая бутылка 1.5 л.

-Пластиковая бутылка 2 л.

-Скотч

-Теплоизоляционный материал — газеты

-Светоотражающий материал — фольга

-Ножницы, нож.

Ход работы

В ходе работы нам следует изготовить колбу и корпус термоса. Мы будем работать по плану:

1) Возьмѐм пластиковую бутылку емкостью 2 л. Разрежем еѐ пополам, чтобы получилась верхняя и нижняя части. Срежем у неѐ винтовую часть горлышка. Эти части потребуются для изготовления корпуса термоса.

2) Возьмѐм пластиковую бутылку 1.5 л и обернѐм еѐ фольгой, плотно прижимая к стенкам еѐ к стенкам бутылки. Фольга имеет две стороны: блестящую и матовую. Следует обматывать бутылку матовой стороной наверх, чтобы блестящая сторона оказалась внутри. Слой фольги должен покрывать всю бутылку, в том числе и дно. Бутылка будет играть роль колбы.

3) Теперь обмотаем бутылку несколькими слоями газет. Чем больше слой газет, тем лучше. Газетный слой должен быть на стенках и дне бутылки.

4) Чтобы газеты хорошо держались на бутылке, обмотаем их скотчем. Слой газет необходим для создания теплоизоляционного слоя.

5) Верхний слой газет ещѐ раз обмотаем фольгой.

6) Следующий шаг – это размещение подготовленной маленькой бутылки в верхнюю и нижнюю части большой бутылки.

7) Следует обмотать скотчем половинки большой бутылки, чтобы она не распалась.

Модель первого термоса готова.

Особенности модели термоса №1

У данной модели есть свои особенности. Так как колба выполнена из пластиковой бутылки, то наливать в неѐ горячую воду не рекомендуется. От горячей воды колба может деформироваться. Поэтому при испытаниях этой модели мы будем использовать холодную воду.

Испытания модели термоса №1

Для проведения испытания модели термоса будем использовать холодную воду. Заливаем воду в термос. Предварительно следует измерить еѐ температуру. Все данные о температуре воды мы будем заносить в таблицу (Таблица 1). Испытания термоса будут проходить в течение шести часов. Каждый час мы будем замерять температуру воды. Термос во время испытания будет находиться в комнате на столе при комнатной температуре +21.

Таблица 1

Время

Температурные значения воды

Величина изменения температуры воды

Начало испытания

+ 2

Через час

+6

На 4 выше

Через час

+8

На 2 выше

Через час

+12

На 4 выше

Через час

+14

На 2 выше

Через час

+18

На 4 выше

Через час

+20

На 2 выше

Вывод: Модель термоса №1 успешно прошла испытания. Термос остался целым, вода в нем сохранилась до конца испытания. Изменения температуры воды в термосе происходили плавно и постепенно. В среднем она поднималась на 3 каждый час (График 1).

График 1

hello_html_3369dc84.gif

Через шесть часов вода стала комнатной температуры. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения холодных жидкостей. Для увеличения теплоизоляции можно использовать другие теплоизоляционные материалы. Например, поролон, синтепон, пенопласт. Это позволит увеличить время нагревания жидкости. Вода будет нагреваться ещѐ медленнее. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника. Ещѐ одним достоинством этой модели можно считать его небольшой вес и небьющуюся колбу.

hello_html_2ef5e330.jpg

2.2. Модель термоса №2 (Приложение 3)

Для модели второго термоса нам потребуются:

  • Стеклянная бутылка емкость 0.5 л с винтовой крышкой.

  • Пластиковая бутылка ѐмкостью 2 л

  • Теплоизоляционный материал – синтепон

  • Светоотражающий материал — фольга

  • Скотч, нитки

  • Ножницы, нож

  • Губка

  • Пластиковый стаканчик

  • Маркер

Ход работы

1) Разрезать пластиковую бутылку пополам. Эти детали будут нужны для изготовления корпуса термоса.

2) Стеклянную бутылку обматываем фольгой, чтобы блестящий слой был внутри, а матовый снаружи. Обмотать надо тщательно не только стенки сосуда, но и его дно.

3) Берѐм синтепон и отмеряем кусок, который потребуется для следующего слоя.

4) Синтепоном обматываем всю бутылку: стенки и дно стеклянной бутылки.

5) Обмотаем синтепон нитками, чтобы он плотнее лежал на бутылке.

6) Теперь следует ещѐ раз обмотать бутылку фольгой, плотно прижимая еѐ к стенкам нашей самодельной колбы.

7) Обмотаем колбу скотчем, чтобы все слои хорошо держались на бутылке.

8) Вставляем получившее изделие в нижнюю часть пластиковой бутылки.

9) Отрезаем у верхней части пластиковой бутылки винтовую часть горлышка. Это следует сделать очень точно, чтобы горлышко стеклянной бутылки свободно проходило в это отверстие.

10) Обмотаем половинки пластиковой бутылки скотчем, чтобы надежно их соединить между собой.

11) Чтобы уменьшить теплоотдачу через крышку колбы (бутылки), еѐ надо тоже утеплить. Берѐм кусок поролона и делаем в нѐм круглое углубление, которое по диаметру будет чуть меньше крышки бутылки.

12) Теперь следует этот подготовленный кусок поролона вставить в пластиковый стаканчик. Для этого следует срезатьу пластикового стаканчика верхнюю часть. Дно стаканчика по высоте должно быть таким же, какова и высота поролонового кусочка.

13) Кладем отрезанную нижнюю часть стаканчика на подготовленный кусок поролона, где располагается крышка, и обводим его по окружности.

14) Вырезаем эту часть из куска поролона и вставляем в нижнюю часть стаканчика. Получилась утепленная крышка для бутылки.

Модель второго термоса готова.

Особенности модели термоса №2

У данной модели есть свои особенности. Так как колба выполнена из стеклянной бутылки, то в неѐ можно наливать горячую воду. От горячей воды такая колба не деформируется. Поэтому при испытаниях этой модели мы будем использовать горячую воду.

Испытания модели термоса №2

Для проведения испытания модели термоса будем использовать горячую воду. Заливаем воду в термос. Предварительно следует измерить еѐ температуру. Все данные о температуре воды мы будем заносить в таблицу (Таблица 2). Испытания термоса будут проходить в течение шести часов. Каждый час мы будем замерять температуру воды. Термос во время испытания будет находиться в комнате на столе при комнатной температуре +21.

(Таблица 2)

Вывод: Модель термоса №2 успешно прошла испытания. Термос остался целым, вода в нем сохранилась до конца испытания. Изменения температуры воды в термосе происходили плавно и постепенно. В среднем она опускалась на 6 с каждый час (График 2).

График 2

hello_html_8a5c801.gif

Через шесть часов вода не приобрела значение комнатной температуры, а оставалась всѐ ещѐ тѐплой. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения горячих жидкостей. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника, в нем можно заваривать чай, делать травяной отвар. Главную функцию – хранение тепла этот термос выполнил. Его достоинством можно считать сравнительно небольшой вес. Колба, выполненная из стекла, может разбиться, но теплоизоляционные материалы увеличивают еѐ прочность. Они позволяют смягчить резкие удары, которые возможны при падении такого термоса.

Вывод:

Наша экспериментальная работа по изготовлению моделей термосов и исследования температурных значений воды доказали, что изготовить термос в домашних условиях вполне реально. У самодельных термосов есть свои плюсы:

  • Это использование подручных бросовых материалов.

  • Это низкая себестоимость такого изделия по сравнению с купленным термосом.

  • Это небольшой вес изделия.

  • Это технологическая простота в изготовлении.

  • Это достаточная прочность изделия.

Но есть и минусы:

  • Остывание или нагревание воды происходит быстрее, чем в заводских моделях.

  • Внешний вид изделия не совсем привлекателен.

  • Самодельный термос невозможно вымыть после использования, так как горлышко бутыли, которую использовали для изготовления колбы, узкое.

Самое главное, что мы поняли – изготовление термоса в домашних условиях возможно, если при этом учитываются все физические процессы протекающие внутри этого устройства.

Заключение

Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Мы пока не начали изучать предмет — физику. Но наша исследовательская работа заинтересовала нас, потомучто мы смогли объяснить процесс сохранения тепла с научной точки зрения. Было сложно понять суть физических явлений, но работа с разными источниками информации, беседы с нашим учителем, учителем физики, пояснения родителей позволили достичь результата.

В ходе своей работы мы узнали историю появления термоса, мы выяснили устройство этого изделия, мы поняли суть протекающих в нѐм физических явлений. Это позволило нам сконструировать свои модели термосов. Главное, что требовалось при моделировании – это уменьшить теплопроводность колбы. Мы решили эту проблему, используя в моделях различные пористые материалы. Наш эксперимент по использованию самодельных термосов в домашних условиях можно считать удачным. Он доказал, что изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Это значит, что наша гипотеза подтвердилась. Мы уверенно говорим, что знания физических закономерностей помогает человеку жить.

Теперь мы готовы изготовить такой термос для своих домашних нужд. Это позволит сохранить нашим семьям денежные средства. Не секрет, что заводские модели термосов стоят не дешѐво.

Наша работа помогла пополнить нам свой багаж знаний, позволила расширить кругозор, познакомила нас с такой замечательной наукой – физикой.

Мы думаем, что не только устройство термоса можно объяснить с точки зрения физики. Есть и другие предметы, которыми люди пользуются давно, но совсем не подозревают о том, какие секреты могут скрывать эти устройства внутри себя. А это значит, что наши исследования будут продолжаться.

Литература

  1. Вакуум:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%E0%EA%F3%F3%EC

2. Ергомышева – Алексеева М.Н. Физика — юным. — М., «Просвещение», 1969. – 184с.

3. Как выбрать термос

http://womanmir.com/dom/791-kak-vybrat-termos.html

  1. Конвекция

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F

5. Литвинова О. А., Широнина Е.В. Большая книга вопросов и ответов. — М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007. – 232с.

6. Ола Ф и др. Занимательные опыты и эксперименты. – М.: Айрис- пресс, 2006. – 128с.

7. Термос (история изобретения)

http://istoriz.ru/termos-istoriya-izobreteniya.html

8. Теплопередача

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%E5%EF%EB%EE%EF%E5%F0%E5%E4%E0%F7%E0

9. Теплопроводность

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

10. Что такое термос? Виды термосов.

http://findfood.ru/termin/termos

11. Хинн О.Г. Я познаю мир. Детская энциклопедия: Физика. – М: ТКО «АСТ»,1995. – 480с.

Приложение

hello_html_4f561a2f.gif

Изготовление термоса в домашних условиях (Модель №1)

2) Первый слой колбы — фольга

3) Второй слой колбы — газеты

4) Третий слой колбы — фольга

5) Корпус термоса – пластиковая бутылка

6) Закрепление корпуса скотчем

7) Модель термоса №1 готова

hello_html_454d4c9a.jpg

hello_html_2f4f875e.jpg

hello_html_m1897cfbd.jpg

Изготовление термоса в домашних условиях (Модель №2)

2) Первый слой колбы – фольга

3) Второй слой колбы — синтепон

4) Третий слой колбы — фольга

5) Подготовка защитного слоя для пробки термоса

6) Закрепление корпуса скотчем

7) Модель термоса №2 готова

hello_html_191694d8.jpg

hello_html_m5902c371.jpg

hello_html_m309dd36f.jpg

Секрет термоса

Секрет термоса

Ерофеев Р.Д. 1


1ГБОУ СОШ пос.Кинельский

Кузерова Е.В. 1


1ГБОУ СОШ пос.Кинельский


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Ӏ Введение


 

По выходным мы с родителями любим ходить в лес и всегда берем с



собой термос с горячим чаем.


Но однажды я нечаянно уронил термос. Так как другого термоса не было, то мы все равно решили взять его с собой. В лесу мы заметили, что чай остыл, хотя раньше он долгое время оставался теплым. Нам стало интересно, что же случилось? Так появилась исследовательская работа на тему «В чем секрет термоса».


Актуальность моей работы в том, что термос – удобный, полезный и необходимый предмет в каждой семье.


Цель работы: исследовать, почему в термосе температура долго не изменяется.


Задачи работы:


1. Изучить литературу, в которой описываются способы передачи тепла.


2.Изучить литературу, в которой описывается устройство и применения термоса.


3.Исследовать, от чего зависит способность термоса сохранять температуру.


4.Изготовить самостоятельно термос.


Предмет исследования: секреты термоса.


Объект исследований: термос


И я выдвинул гипотезу: можно ли изготовить термос самому в домашних условиях и что для этого нужно? На эти вопросы я решил ответить в ходе моего исследования.


В ходе работы я использовал следующие методы:


— изучение литературы;


— поиск информации в Интернете,


— наблюдение за изменениями и измерение температуры в самодельном термосе.


1.Теоретическая часть


природе и технике теплота передается от более нагретых тел к менее нагретым телам до наступления теплового равновесия. Различают три вида теплопередачи:


Теплопроводность.Это способ передачи тепла(энергии)от болеенагретых участков тела к менее нагретым участкам, или от более горячих тел к менее нагретым при непосредственном соприкосновении. Теплопроводность у разных веществ различна. Хорошие проводники тепла – металлы, хуже проводят тепло жидкости. Очень плохо проводят тепло воздух, пластмасса, дерево, поролон, пенопласт, строительная пена и т.д. Объясняется это тем, что теплопроводность – это перенос энергии, который происходит при взаимодействии молекул. В металлах расстояние между молекулами значительно меньше размеров самих молекул, в жидкостях примерно равно размеру молекул, а воздух плохо проводит тепло, т.к. промежутки между молекулами значительно больше размеров самих молекул. Доска проводит тепло лучше, чем опилки, полученные при распиловке этой же доски, т.к. между опилками находится воздух, который плохо проводит тепло.


Конвекция.Это способ передачи тепла(энергии)струями жидкости илигаза. От горячей батареи нагревается воздух около нее, он становится легче и поднимается наверх, а холодный воздух опускается вниз. Следующая партия воздуха нагревается и поднимается вверх, а более холодный воздух опускается вниз. Так постепенно происходит передача тепла от батареи ко всему воздуху в комнате. Если чайник с водой поставить на плиту, то внизу вода нагреется, станет легче и теплая вода поднимется наверх, а холодная вода опуститься вниз, т.к. она более тяжелая. Для того чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу, а охлаждать сверху.


Излучение.Это способ передачи тепла(энергии)в виде невидимых лучей.Все тела, нагретые до любой температуры, излучают невидимые лучи, передающие тепло. Чем выше температура тела, тем больше излучается энергии. Излучение может осуществляться даже в полном вакууме. Светлые блестящие поверхности отражают тепло, а темные поверхности поглощают энергию. Поэтому летом все носят, светлую одежду, а зимой – одежду темных тонов.


Чтобы помешать телу охладиться или нагреться, нужно уменьшить теплопередачу. При этом стремятся сделать так, чтобы энергия не передавалась ни одним видом теплопередачи: теплопроводностью, конвекцией, излучением. В этих целях используют термос.


В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. В 1903 году берлинский производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара. В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.






Джеймс Дьюар

1 – крышка термоса

 

2

– пробка

 

3

– корпус термоса

 

4

– зеркальная колба

Основной элемент термоса – колба, сделанная из стекла или нержавеющей стали. Зеркальная поверхность отражая, препятствует передаче энергии излучением. Между стенками колбы – вакуум, теплопроводность которого практически равна нулю. Сосуд закупоривается пробкой, которая препятствует передаче тепла от жидкости в воздух, следовательно, невозможна конвекция. Поэтому в термосе холодное остается холодным, а горячее горячим.


2.Экспериментальная часть


Папа мне объяснил, что термос может сохранять не только тепло, но и


холод, поэтому в своих опытах для наглядности я брал мороженое.


Исследование №1 Изучение теплоизоляционных свойств воздуха.Цель исследования: Доказать, что воздух плохой проводник тепла


Оборудование: — пластиковый контейнер


два пластиковых контейнера меньшего размера


мороженое.


Ход исследования


Я положил в маленькие контейнеры по одинаковому количеству мороженого и закрыл их крышкой. ( ФОТО1)


ФОТО 1


ФОТО 2


Один из контейнеров я поставил в большой контейнер, который тоже закрыл.


наблюдал, в каком контейнере мороженое растает быстрее. Мороженое быстрее растаяло в одиночном контейнере, а в двойном контейнере — медленнее, так как тепло из комнаты к мороженому передается хуже.(фото 3)


фото 3


Вывод 1: Воздух плохо проводит тепло,поэтому между корпусом термоса иколбой находится разреженный воздух.


Исследование № 2. Сравнение поглощательной способности темных изеркальных поверхностей.


Цель исследования: исследовать, какие тела лучше поглощают энергию:


темные или зеркальные.


Оборудование: — 2 стакана


мороженое


настольная лампа (источник тепла).


Ход исследования


Один стакан я наполовину зачернил, а другой – обклеил фольгой наполовину и положил в них одинаковое количество куска мороженого.


Включил настольную лампу и поставил оба стакана прозрачной стороной к себе. И наблюдал за таянием мороженого в стаканах.


фото 4 фото 5


Мороженое раньше растаяло в зачерненном стакане, так как он быстрее нагрелся, а стакан, обклеенный фольгой почти не нагрелся, потому что зеркальные поверхности отражают энергию.


Вывод 2: черные поверхности поглощают энергии больше,а зеркальныеповерхности – значительно меньше.


Исследование № 3.Сравнение отражательной способности зеркальныхи прозрачных поверхностей.


Цель исследования: исследовать, какие тела больше отражают: зеркальные или прозрачные.


Оборудование: — 2 одинаковых стакана, один из которых обклеен фольгой


2 резиновые перчатки


настольная лампа (источник тепла).


Ход исследования


Я взял два одинаковых стакана, один из них обклеил фольгой и натянул на них по резиновой перчатке. Включил настольную лампу и поднёс к ней стаканы, наблюдая за деформацией.


фото 6


Перчатка, натянутая на прозрачный стакан растянулась больше, так как воздух в этом стакане нагрелся сильнее и давление воздуха увеличилось на большую величину.


Вывод 3: зеркальные поверхности отражают энергию больше.


Эти два опыта объясняют, почему внутренняя поверхность колбы блестящая.


Исследование № 4. Сравнение теплоизоляционных способностей воздуха, ваты, бумаги, пенопласта.


Цель: Исследовать теплоизоляционные свойства ваты, бумаги, пенопласта и воздуха для самостоятельного создания термоса.


Оборудование: — четыре больших пластиковых контейнера


-четыре маленьких пластиковых контейнера


мороженое


бумага


пенопласт


часы


вата


Ход исследования


Я взял четыре больших контейнера и вставил в них маленькие. Промежутки в трех контейнерах я заполнили: № 1-бумагой; № 2- ватой, № 3 – воздухом, № 4 — пенопластом, оставив небольшой зазор.


1 2


3 4


В маленькие контейнеры положил одинаковое количество мороженого и наблюдал за его таянием. Результат наблюдений я занёс в таблицу.






НАПОЛНИТЕЛЬ

 

ВОЗДУХ

БУМАГА

 

ВАТА

ПЕНОПЛАСТ

ВРЕМЯ ТАЯНИЯ

 

3ч 25 минут

3ч 40 минут

4 ч

МОРОЖЕНОГО

           

Вывод 4: Лучшим

теплоизолятором в

домашних условиях является

пенопласт.


Из исследования № 4 мы выяснили, что при изготовлении термоса лучше использовать пенопласт. В таком термосе вода долго не нагреется. Теперь летом в жару, работая на огороде или отдыхая на пляже, мы буду брать самодельный термос, чтобы сохранить прохладную воду.


Теплоизоляционные свойства пенопласта широко используются в быту.


Практическая часть


3. Изготовление термоса в домашних условиях


Для изготовления термоса в домашних условиях я использовал подручные средства, которые есть в каждом доме. (Приложение 1)


Для изготовления термоса мне потребовалось:


Стеклянная бутылка емкость 0.7 л с винтовой крышкой. Если мы возьмем пластиковую бутылку, то наливать в неѐ горячую воду не получится. От горячей воды колба может деформироваться.


Пластиковая бутылка ѐмкостью 2 л


Теплоизоляционный материал – фольгоизолон, синтепон


Светоотражающий материал — фольга


Скотч, нитки


Ножницы, нож


Губка


Пластиковый стаканчик


Маркер


Ход работы (Приложение 2)


1) Стеклянную бутылку обмотал фольгоизолоном, чтобы блестящий слой был внутри. Обмотать надо тщательно не только стенки сосуда, но и его дно.


2) Разрезал пластиковую бутылку пополам. Эти детали будут нужны для изготовления корпуса термоса.


3) На дно пластиковой бутылки вставил пенопласт.


4) Следующий слой – обмотал синтепоном всю бутылку: стенки и дно стеклянной бутылки.


5) Обмотал синтепон нитками, чтобы он плотнее лежал на бутылке.


6) Потом обмотал бутылку фольгой, плотно прижимая её к стенкам самодельной колбы.


7) Обмотал колбу скотчем, чтобы все слои хорошо держались на бутылке.


8) Вставил получившее изделие в нижнюю часть пластиковой бутылки.


9) Обмотал половинки пластиковой бутылки скотчем, чтобы надежно их соединить между собой.


10) Чтобы уменьшить теплоотдачу через крышку бутылки, её надо тоже утеплить. Для этого отрезал у верхней части пластиковой бутылки винтовую часть горлышка. Это следует сделать очень точно, чтобы горлышко стеклянной бутылки свободно проходило в это отверстие. Взяла кусок поролона и сделала в нѐм круглое углубление, которое по диаметру чуть меньше крышки бутылки. Потом этот подготовленный кусок поролона вставил в пластиковый стаканчик. Для этого срезал у пластикового стаканчика верхнюю часть. Дно стаканчика по высоте должно быть таким же, какова и высота поролонового кусочка. Положил отрезанную нижнюю часть стаканчика на подготовленный кусок поролона, где располагается крышка, и обвёл его по окружности. Вырезал эту часть из куска поролона и вставил в нижнюю часть стаканчика. Получилась утепленная крышка для бутылки.


Мой термос готов.


Результат исследования


Для проведения испытания моего термоса использовал горячую воду. Залил воду в термос. Предварительно измерил еѐ температуру. Все данные о температуре воды я занёс в таблицу (Приложение 3). Испытания термоса проходили в течение шести часов. Каждый час я замерял температуру воды. Термос во время испытания находился в комнате на столе при комнатной температуре +21 (Приложение 4)


Через шесть часов вода не приобрела значение комнатной температуры, а оставалась всѐ ещѐ тѐплой. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения горячих жидкостей. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника, в нем можно заваривать чай, делать травяной отвар. Главную функцию – хранение тепла этот термос выполнил. Его достоинством можно считать сравнительно небольшой вес. Колба, выполненная из стекла, может разбиться, но теплоизоляционные материалы увеличивают еѐ прочность. Они позволяют смягчить резкие удары, которые возможны при падении такого термоса.


Конечно, самодельный термос уступает по своим свойствам заводскому, но всё-таки на небольшой промежуток времени (1-2 часа) на него можно рассчитывать. Считаю, что моё исследование имеет практическое значение и может пригодиться учащимся начальной школы в вопросах быта.


Ещё термос можно использовать летом в походах для прохладной воды. А еще я узнал, что в термосе можно заваривать шиповник, делать лекарственные чаи и даже кашу настаивать. Спасибо тем, кто его придумал!


\


Заключение.


В ходе своей работы я узнал историю появления термоса, я выяснил устройство этого изделия, понял суть протекающих в нем физических явлений. Это позволило мне сконструировать свою модель термоса. Изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Это позволит сохранить моей семье денежные средства. Не секрет, что заводские модели термосов стоят недешево. Моя работа помогла пополнить мне свой багаж знаний, позволила расширить кругозор.


Проведя исследования, я смог объяснить, почему горячая вода в термосе долго не охлаждается:


1.Между стенками колбы находится неподвижный разреженный воздух, который плохо проводит тепло.


2.Колба зеркальная, поэтому она хорошо отражает и плохо поглощает тепловую энергию.


3.В разбитой колбе между стенками находится не разреженный, а атмосферный воздух, а он проводит тепло лучше, поэтому вода в термосе охлаждается быстрее.


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. – 128с.


«Физика — юным». Сост. М.Н. Ергомышева – Алексеева. М., «Просвещение», 1969. – 184с.


«Я познаю мир»: Дет. энциклопедия: Физика/Сост. Художник А.А.


Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн – М: ТКО «АСТ»,1995. – 480с.


www.delaysam.ru


images.yandex.ru


Приложение 1


Начало работы Фото1


Конечная цель Фото2


Приложение 2


Приложение 3











Время

Температурные значения воды

Величина изменения температуры воды

Начало испытания + 84

 

Через час

+ 75

На 9 ниже

Через час

+ 66

На 9 ниже

Через час

+ 58

На 8 ниже

Через час

+ 51

На 7 ниже

Через час

+ 43

На 8 ниже

Через час

+ 36

На 7 ниже

     

Приложение 4



Просмотров работы: 77

Секрет термоса | Статья в журнале «Юный ученый»

Библиографическое описание:


Заречина, К. А. Секрет термоса / К. А. Заречина, Т. Ю. Ионова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2016. — № 3 (6). — С. 136-137. — URL: https://moluch.ru/young/archive/6/439/ (дата обращения: 11.08.2020).



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 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:

  1. «Большая книга вопросов и ответов» /Пер. с итальянского О. А. Литвиновой, Е. В. Широниной. М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007. — 232с.
  2. «Занимательные опыты и эксперименты / [Ф. Ола и др.]. — М.: Айрис- пресс, 2006.– 28с.
  3. «Физика — юным». Сост. М. Н. Ергомышева — Алексеева. М., «Просвещение», 1969. — 184с.
  4. «Я познаю мир»: Детская энциклопедия: Физика/Сост. Художник А. А. Леонович; Под общ. ред. О. Г. Хинн — М: ТКО «АСТ»,1995. — 480с.

Основные термины (генерируются автоматически): настольная лампа, снег, контейнер, пенопласт, стакан, термос, самодельный термос, плохой проводник тепла, источник тепла, стенка колбы.

«Секреты термоса» презентация | Социальная сеть работников образования

Слайд 1

«Секреты термоса» Работу выполнил: учащийся 3 «А» класса МБОУ СОШ № 99 г Воронежа Артемов Вадим Руководитель: учитель начальных классов МБОУ СОШ № 99 г Воронежа Букреева Светлана Георгиевна Научно и сследовательская работа

Слайд 2

Объектом нашего исследования станет термос — изобретение 19 века. Предметом исследования станут физические свойства термоса. Гипотеза исследования : Мы предполагаем, что изучив строение термоса и механизмы протекания в нем физических явлений, можно создать термос в домашних условиях.

Слайд 3

Цель исследования: изучить строение термоса и создание термоса в домашних условиях. Задачи : изучить теоретический материал, раскрывающий понятие ― термос, принципы работы термоса, его физические свойства; обобщить наблюдения, раскрывающие условия остывания жидкости в термосе ; создать термос в домашних условиях;

Слайд 4

Глава 1. Секреты термоса Что такое термос? Термос (в переводе с греческого) » therme » — горячий.

Слайд 5

История создания термоса Известный шотландский химик 19 века Джеймс Дьюар совершил целый ряд открытий в области физики и химии, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря своему бытовому изобретению. В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара . Джеймс Дьюар

Слайд 6

1.3. Конструкция термоса 1-крышка 2-пробка 3-термос 4-колба

Слайд 7

Вывод: Мое теоретическое исследование помогло раскрыть секреты устройства термоса. Обобщая полученные данные, можно сказать, что главная задача термоса – хранить тепло как можно дольше. Этого можно добиться, если учитывать физические процессы, которые протекают внутри термоса. Необходимо, чтобы теплопередача между горячей жидкостью и холодным воздухом была как можно меньше. Этого добиваются производители термосов. Возможно ли достижение такого эффекта в домашних условиях? На этот вопрос я постараюсь ответить в следующей части своей работы.

Слайд 8

Заключение В процессе выполнения работы мною были полностью решены все поставленные задачи, а именно: в ходе своей работы я узнал историю появления термоса, выяснил устройство этого изделия и понял суть протекающих в нём физических явлений. Это позволило мне сконструировать свою модель термоса. Главное, что требовалось при моделировании – это уменьшить теплопроводность колбы. Мой эксперимент по использованию самодельного термоса в домашних условиях можно считать удачным. Он доказал, что изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Теперь я готов изготовить такой термос для своих домашних нужд. Это позволит сохранить денежные средства. Кроме того, работа помогла пополнить мне свой багаж знаний, позволила расширить кругозор . Кроме термоса есть и другие предметы, которыми люди пользуются давно, но совсем не подозревают о том, какие секреты могут скрывать эти устройства внутри себя. А это значит, что мои исследования будут продолжаться

Слайд 9

Приложения: Приложение 1 Устройство термоса:

Слайд 10

Для модели первого термоса нам потребуются следующие материалы и инструменты: Пластиковая бутылка 1.5 л. Пластиковая бутылка 0,7 л. Скотч Теплоизоляционный материал – листы бумаги Светоотражающий материал – фольга Ножницы. Изготовление термоса в домашних условиях : 1 ) Подготовка материалов и инструментов . Приложение 2

Слайд 11

2) Первый слой колбы — фольга Б еру пластиковую бутылку емкостью 1,5 л. Режу её вдоль. Срезаю у неё винтовую часть горлышка. Эти части потребуются для изготовления корпуса термоса. Далее беру пластиковую бутылку 0,7 л и оборачиваю её фольгой, плотно прижимая к стенкам её к стенкам бутылки. Фольга имеет две стороны: блестящую и матовую. Следует обматывать бутылку матовой стороной наверх, чтобы блестящая сторона оказалась внутри. Слой фольги должен покрывать всю бутылку, в том числе и дно. Бутылка будет играть роль колбы.

Слайд 12

3) Второй слой колбы — бумага Теперь обматываю бутылку несколькими слоями бумаги. Чем больше слой бумаги, тем лучше. Бумажный слой должен быть на стенках и дне бутылки. Чтобы бумага хорошо держалась на бутылке, обмотаю её скотчем. Слой бумаги необходим для создания теплоизоляционного слоя.

Слайд 13

4) Третий слой колбы — фольга Верхний слой бумаги ещё раз обмотаю фольгой

Слайд 14

5) Корпус термоса – пластиковая бутылка Размещаю подготовленную маленькую бутылку в верхнюю и нижнюю части большой бутылки.

Слайд 15

6) Закрепление корпуса скотчем Обматываю скотчем половинки большой бутылки, чтобы она не распалась

Слайд 16

7) Модель термоса готова

Слайд 17

Испытания модели термоса Для проведения испытания модели термоса буду использовать холодную воду. Заливаю воду в термос. Предварительно следует измерить её температуру. Все данные о температуре воды я буду заносить в таблицу (Таблица 1). Испытания термоса будут проходить в течение шести часов. Каждый час я буду замерять температуру воды. Термос во время испытания будет находиться в комнате на столе при комнатной температуре +21. Время Температурные значения воды Величина изменения температуры воды Начало испытания + 2 Через час +6 На 4 выше Через час +8 На 2 выше Через час +12 На 4 выше Через час +14 На 2 выше Через час +18 На 4 выше Через час +20 На 2 выше

Слайд 18

Вывод: Модель термоса успешно прошла испытания. Термос остался целым, вода в нем сохранилась до конца испытания. Изменения температуры воды в термосе происходили плавно и постепенно. В среднем она поднималась на 3 каждый час Через шесть часов вода стала комнатной температуры. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения холодных жидкостей. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника. Ещё одним достоинством этой модели можно считать его небольшой вес и небьющуюся колбу . Самое главное, что я понял – изготовление термоса в домашних условиях возможно, если при этом учитываются все физические процессы протекающие внутри этого устройства.

Слайд 19

Спасибо за внимание!

«В чем секрет термоса» — PDF Free Download

Предисловие.

Предисловие.
Предисловие Пособие составлено в соответствии с новой программой по физике для 8 классов общеобразовательных учебных заведений и предназначено для текущего и тематического контроля учебных достижений учащихся.

Подробнее

Научно исследовательская работа

Научно исследовательская работа
Научно исследовательская работа Тема работы: «Исследование теплопроводности различных веществ» Выполнил: Беляевский Иван Андреевич Учащийся 8/1 взвода Университетского казачьего кадетского корпуса-интерната

Подробнее

Оборудование и оснащение урока:

Оборудование и оснащение урока:
Конспект открытого урока 4 по физике. 8 класс. Раздел : «Тепловые явления». Тема урока: Виды теплопередачи: конвекция, излучение. Учитель: Пучкина Е.В. Дата проведения урока Цель урока: продолжить знакомство

Подробнее

Будем изучать физику вместе

Будем изучать физику вместе
Расскажи мне и я забуду, Покажи мне и я запомню, Вовлеки меня и я научусь! Конфуций (6-й век до нашей эры) Будем изучать физику вместе Учебник реализует системно-деятельностный поход к изучению физики.

Подробнее

Сосуд Дьюара и огромный летающий термос

Сосуд Дьюара и огромный летающий термос
ГБОУ города Москвы «Школа с углубленным изучением английского языка 1270» Научно-исследовательская работа Сосуд Дьюара и огромный летающий термос Выполнила: Кондратенко Арина Родионовна учащаяся 3 «В»

Подробнее

Тема 6 Термодинамическая система

Тема 6 Термодинамическая система
Тема 6 Термодинамическая система 1. Параметры состояния. 2. Термодинамическое равновесие. 3. Внутренняя энергия. 4. Работа и теплообмен, как формы передачи энергии. 5. Равновесные и неравновесные процессы.

Подробнее

Тема 1.2. Теплопередача и её виды.

Тема 1.2. Теплопередача и её виды.
Тема 1.. Теплопередача и её виды. 1. Физическая сущность теплопередачи.. Теплопроводность. 3. Конвективная теплопередача. 4. Тепловое излучение. 1. Физическая сущность теплопередачи. Согласно молекулярной

Подробнее

ПЛАН — КОНСПЕКТ УРОКА ФИЗИКИ

ПЛАН - КОНСПЕКТ УРОКА ФИЗИКИ
Учитель Мартасова Электра Георгиевна Класс — 8 ПЛАН — КОНСПЕКТ УРОКА ФИЗИКИ Место проведения — МБОУ Школа 65 г. Самары Тема урока — «Передача теплоты» Цели урока: Образовательные: Рассмотреть виды теплопередач,

Подробнее

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1
ПОДГОТОВК к ОГЭ ЧСТЬ 1 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1.В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путём 1.конвекции 2.излучения и конвекции 3.теплопроводности 4.конвекции и теплопроводности 2.Внутренняя энергия

Подробнее

Кипение воды при комнатной температуре

Кипение воды при комнатной температуре
Кипение воды при комнатной температуре В.Н. Витер Вариант 1. Кипение воды в колбе В литровую колбу с круглым дном налейте примерно 200-300 мл воды, поставьте колбу на плитку, неплотно прикройте пробкой

Подробнее

Задание 1 (5 минут) Решение

Задание 1 (5 минут) Решение
Задание 1 (5 минут) В сосуде с водой плавает опрокинутая вверх дном кастрюля Будет ли изменяться уровень воды в кастрюле с изменением температуры окружающего воздуха? (Тепловым расширением воды, кастрюли

Подробнее

Строение вещества. Тепловые явления

Строение вещества. Тепловые явления
Физика. 9 класс. Тренинг «Строение вещества. Тепловые явления» 1 Строение вещества. Тепловые явления Вариант 1 1 В одинаковые сосуды с равными массами воды при одинаковой температуре погрузили латунный

Подробнее

Познавательные опыты для дошкольников

Познавательные опыты для дошкольников
Познавательные опыты для дошкольников 2011-2012гг Дорогие друзья! Если вы любите все таинственное и необычное, если вы любите наблюдать и размышлять, доверяете своим глазам и опыту, значит у вас душа экспериментатора

Подробнее

УДК :53 ББК 22.3я72 С47

УДК :53 ББК 22.3я72 С47
УДК 373.167.1:53 ББК 22.3я72 С47 С47 Слепнева, Н. И. Физика. 8 класс : тесты к учебнику А. В. Перышкина / Н. И. Слепнева. 4-е изд., стереотип. М. : Дрофа, 2018. 110, [2] с. : ил. ISBN 978-5-358-20060-9

Подробнее

3) Определить полный объем кубика:

3) Определить полный объем кубика:
Решения задач и их разбалловка 7 класс 1. Пустой кубик Решение и разбалловка 1) Определить поверхности одной грани кубика: S 0 = S : 6 = 216 : 6 = 36 см 2 2) Определить размер стороны кубика: d = 6 cм

Подробнее

Физический прибор своими руками

Физический прибор своими руками
Муниципальное казенное образовательное учреждение Кукуйская основная общеобразовательная школа 25 Проект Физический прибор своими руками Выполнил : ученик 8 класса МКОУ ООШ 25 Бурденков Ю. Руководитель

Подробнее

Оптические каустики и их метаморфозы.

Оптические каустики и их метаморфозы.
Оптические каустики и их метаморфозы. Подосинникова Анастасия Анатольевна учащаяся средней школы 70 г. Саратова, 11 класс, 2003 г. Научный руководитель: проф. А.П. Кузнецов Работа доложена на школе-конференции

Подробнее

Воспитатель: Яковлева И.И.

Воспитатель: Яковлева И.И.
Воспитатель: Яковлева И.И. Образовательная область: познание Тип проекта: опытно-экспериментальный По количеству участников: групповой По продолжительности: краткосрочный Актуальность Результаты современных

Подробнее

Инструкция по выполнению работы

Инструкция по выполнению работы
Инструкция по выполнению работы На выполнение контрольной работы по физике отводится 1 урок (45 минут). Работа состоит из 3 частей и включает 11 заданий. Часть 1 содержит 7 заданий (1 7). К каждому заданию

Подробнее

Образец возможного решения

Образец возможного решения
Физика. 11 класс. Вариант 1 1 Критерии оценивания заданий с развёрнутым ответом C1 Медный стержень укреплен на штативе в горизонтальном положении. К нижней поверхности стержня на равных расстояниях друг

Подробнее

8 класс «а», «с», «н» 1 триместр

8 класс «а», «с», «н» 1 триместр
Основные понятия: Тепловые явления Обязательный минимум по предмету физика 8 класс «а», «с», «н» 1 триместр Тепловое движение. Внутренняя энергия. Два способа изменения внутренней энергии: работа и теплопередача.

Подробнее

АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА УРОК- ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС АВТОР: КЛЮЧНИКОВА Любовь Анатольевна МОБУСОШ 12 с.сержантово Цель: Освоить понятие «Агрегатные состояния вещества». Рассмотреть физические

Подробнее

ВОДОЛАЗ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

ВОДОЛАЗ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ
ВОДОЛАЗ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ Рис. 1. Флакончики, пипетка Пастера и водолаз Хочу добавить несколько деталей к рассказу о декартовом водолазе (см. «Квантик» 9 за 2015 год). Начну с того, что хоть водолаз и

Подробнее

экспериментальное, исследовательское,

экспериментальное, исследовательское,
УДК 373.167.1:53 ББК 22.3я72 П27 Одобрено Научно-редакционным советом корпорации «Российский учебник» под председательством академиков Российской академии наук В. А. Тишкова и В. А. Черешнева Учебник доработан

Подробнее

72 ФИЗИКА И ТЕХНОЛОГИИ

72 ФИЗИКА И ТЕХНОЛОГИИ
72 ФИЗИКА И ТЕХНОЛОГИИ Исследование теплопроводности различных веществ Беляевский И.А. г. Морозовск, Филиал Университетского казачьего кадетского корпуса-интерната ФГБОУ ВО «Московский государственный

Подробнее

ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ МИРАЖИ

ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ МИРАЖИ
Физика и астрономия ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ Автор: Нарядчикова Екатерина ученица 10 класса Руководитель: Ситникова Инесса Анатольевна учитель физики МБОУ «Началовская СОШ» с. Началово, Астраханская область

Подробнее

Ребенок у магнитной доски строит схему:

Ребенок у магнитной доски строит схему:
Цель: — Систематизировать знания детей о двух агрегатных состояниях вещества — твердом и жидком, о теплопроводности, прочности веществ. — Развивать умение анализировать, выделяя два и более признака объекта.

Подробнее

Глава 1: Теплопередача

Глава 1: Теплопередача
Теплота ФИЗИКА ЭНЕРГИЯ И РАДИОАКТИВНОСТЬ ТЕПЛОТА Глава 1: Теплопередача О чем гласит первый закон термодинамики? Термодинамика это раздел физики, изучающий механизмы передачи энергии между системами. Речь

Подробнее

Тепловые свойства воды

Тепловые свойства воды
Районная научно-практическая конференция памяти В.З. Власова и Н.В. Богданова Тепловые свойства воды Исследовательская работа Предметная область: естествознание Бочаров Илья, Бушманов Ярослав, обучающиеся

Подробнее

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Лекция 8. Внутренняя энергия газа. Первый закон термодинамики. Работа газа в циклическом процессе. Тепловые двигатели

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5.4. Q=2prhq =-2p rhc dt dr. (1)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5.4. Q=2prhq =-2p rhc dt dr. (1)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОЗДУХА Цель работы: экспериментальное определение коэффициента теплопроводности воздуха. Литература: [4] гл. 5 5.1, 5.2, 5.5; [7] гл.

Подробнее

Как работает термос?

Вы едите школьный обед? Или вы предпочитаете приносить обед из дома? Если вы любите приносить обед, вы, возможно, заметили, что бывает трудно держать горячее в горячем, а холодное в холодном… если у вас нет одного из этих волшебных устройств.

О чем мы говорим? Конечно же, термос! И это должно быть волшебство, правда? В конце концов, как оно может одновременно сохранять горячее и холодное? Вы бы поверили, что на самом деле это все наука? Это так!

Если вы когда-либо пользовались термосом, вы, вероятно, уже знаете, о чем мы говорим.Если утром залить горячим супом, то в обед можно будет съесть горячий суп. Точно так же, если вы наполните его прохладным напитком, он все равно остынет через несколько часов. Что это за магия или наука?

Научный секрет термоса — это вакуум. Нет, не тот пылесос, которым вы моете пол. Мы говорим о вакууме, который означает просто отсутствие воздуха.

Термос — это бутылка, внутри которой находится двустенная емкость.Во время строительства воздух между двумя стенами отсасывается, создавая вакуум. Вместо того, чтобы содержать какой-то нагревательный элемент, чтобы поддерживать горячие предметы, термос предназначен для поддержания горячих предметов, не позволяя теплу уходить.

Тепло может передаваться по воздуху. Чтобы тепло не уходило, понадобится утеплитель. Лучший изолятор — это вакуум, потому что в нем нет воздуха. Если нет воздуха для передачи тепла, то тепло сохраняется там, где оно есть — и там, где вы этого хотите: в вашей пище.

Термос таким же образом сохраняет холодные вещи. Он не содержит какого-либо охлаждающего устройства. Тот же самый вакуум, который сохраняет горячие вещи горячими, сохраняет холодными холодные. Тепло, которое иначе могло бы перейти к холодному содержимому термоса, не может достичь его из-за вакуума между стенками термоса.

Сегодняшние термосы сконструированы намного надежнее, чем те, что были в прошлом. Первые термосы имели металлические фасады и стеклянные внутренние стены. Эти термосы часто ломались при случайном падении.

Современные термосы обычно изготавливаются из слоев пластика, которые помогают снизить теплопередачу. Некоторые термосы также содержат слои пенополистирола, которые дополнительно снижают теплопередачу. Если вы воспользуетесь термосом сегодня, вы можете быть уверены, что через несколько часов ваш суп останется горячим или ваш лимонад останется холодным!

,

Внутренняя работа термоса — Как работают термосы (термосы)

Один из способов сделать контейнер, похожий на термос, — это взять банку и обернуть ее, например, пенопластом. Изоляция работает по двум принципам. Во-первых, пластик в пенопласте не очень хорошо проводит тепло. Во-вторых, воздух , захваченный пеной, является еще худшим проводником тепла. Итак, проводимость снизилась. Поскольку воздух разбивается на крошечные пузырьки, пенная изоляция также в значительной степени устраняет конвекцию внутри пены.Поэтому передача тепла через пену довольно мала.

Оказывается, есть изолятор даже лучше пены: вакуум . Вакуум — это недостаток атомов. «Идеальный вакуум» не содержит атомов. Создать идеальный вакуум практически невозможно, но можно приблизиться. Без атомов вы полностью устраняете проводимость и конвекцию.

В термосе можно найти стеклянный конверт , в котором находится вакуум.Внутри термоса — стекло, а вокруг стекла — вакуум. Стеклянный конверт хрупкий, поэтому заключен в пластиковый или металлический корпус. Во многих термосах вы можете отвинтить и удалить эту стеклянную оболочку.

Термос делает еще один шаг вперед. Стекло посеребренное (как зеркало) для уменьшения инфракрасного излучения. Сочетание вакуума и серебрения значительно снижает теплопередачу за счет конвекции, теплопроводности и излучения.

Так почему горячие вещи в термосе вообще остывают? Вы можете видеть на рисунке два пути передачи тепла.Самый большой — это крышка . Другой — стекло , обеспечивающее проводящий путь в верхней части колбы, где встречаются внутренняя и внешняя стенки. Хотя теплопередача по этим путям мала, она не равна нулю.

Знает ли термос, какая жидкость в нем горячая или холодная? Нет. Все, что делает термос, ограничивает передачу тепла через стенки термоса. Это позволяет жидкости внутри термоса поддерживать почти постоянную температуру в течение длительного периода времени (будь то высокая или низкая температура).

,

Как работают термосы?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 8 января 2019 г.

В лучшие времена люди могут быть совершенно противоположными. Когда холодно, хочется согреться; когда жарко, мы хотим остыть. Это потому что мы
теплокровные существа, которым нужно больше поддерживать температуру нашего тела или
менее постоянный, около 37 ° C (98,6 ° F), чтобы выжить. вакуум
В этом отношении колбы немного похожи на людей: им нравится поддерживать постоянную температуру.Если в них налить горячие напитки, они останутся горячими; если в них налить холодные напитки, они
держите их в прохладе. Они простые, изящные и эффективные, но как именно
они работают?

Фото: Типичный термос® термос. Термосы широко известны как
Колбы «термос» для немецкой компании, основанной Райнхольдом Бургером, которая коммерциализировала технологию в 1904 году.

Как распространяется тепло

Фото: Ученые также используют термосы, но они обычно называют их сосудами Дьюара или бутылками Дьюара.Это потому, что идея была первоначально задумана в начале 1890-х годов шотландским ученым по имени сэр Джеймс.
Дьюар (1842–1923). Согласно биографии Джона Роулинсона (см. Ссылки ниже), Дьюар использовал свои колбы только для хранения лабораторных химикатов в холоде, не ожидал появления огромного коммерческого рынка для поддержания горячих напитков и, следовательно, никогда не запатентовал эту идею! На этом фото ученый НАСА выливает очень холодный жидкий азот из дьюара.
Фото Тома Чиды любезно предоставлено НАСА.

Прежде чем мы сможем понять, почему фляги такие фантастические, нам нужно
понять немного больше о том, как распространяется тепло.

Тепло — это энергия, которая движется
по всему миру тремя разными способами, называемыми
проводимость, конвекция и излучение. Если прикоснешься к чему-то горячему,
тепло течет прямо в ваше тело, потому что есть прямой
связь между вами и горячим объектом. Теплопроводность
происходит только когда вещи соприкасаются.

Конвекция, вкл.
с другой стороны, может произойти без необходимости прямого контакта. Если
Вы включаете тепловентилятор, он выдувает горячий воздух через решетку в
твоя комната. Горячий воздух менее плотный (легче, эффективнее), чем холодный.
так он поднимается вверх.Когда горячий воздух начинает подниматься от тепловентилятора,
ему приходится вытеснять более холодный воздух. Так что прохладный воздух рядом с
потолок вашей комнаты отодвигается к полу, чтобы выбраться из
путь. Довольно скоро появляется некий невидимый конвейер
нагревание, поднимающийся воздух и охлаждение падающего воздуха, и это постепенно нагревает
вверх по комнате. Когда тепло движется таким образом, используя движущуюся жидкость или
перемещение газа из одного места в другое, мы называем это конвекцией.
Нагревание супа в кастрюле — еще один способ использования конвекции.

Радиация
немного отличается от проводимости и конвекции. Когда объекты
горячие, они излучают свет. Вот почему костры горят красным, оранжевым,
и желтый. Это происходит потому, что атомы
горячие предметы становятся «возбужденными» и нестабильными, когда получают дополнительную тепловую энергию от
Пожар. Поскольку они нестабильны, атомы быстро возвращаются в свои
нормальное состояние — и испускать энергию, которую они имели, как свет. (Читать далее
о том, как и почему это происходит, в нашей более длинной статье о свете.)
Иногда мы можем видеть свет, который излучают атомы, а иногда — нет.Если свет, который они излучают, слишком красный для наших глаз,
это называется инфракрасным излучением
и вместо того, чтобы видеть это, мы ощущаем это как тепло.
Вы можете почувствовать инфракрасное излучение от горячих предметов, даже если
вы не прикасаетесь к ним (поэтому нет проводимости) и нет
воздух или жидкость, которые переносят тепло (так что нет
конвекции). Радиация объясняет, почему мы чувствуем тепло, исходящее от
старинные лампы накаливания, даже если они окружены стеклом с вакуумом внутри.

Более подробно о тепловой энергии вы можете прочитать в нашей основной статье о тепле.

Почему ваш кофе остывает

Изображение: Ваш кофе охлаждается за счет теплопроводности, конвекции и излучения.

Предположим, вы только что приготовили горячий кофе. Вы будете хорошо осведомлены, что вам нужно пить
быстро, пока не остынет, но почему остывает? кипение
вода имеет температуру 100 ° C (212 ° F), а комнатная
температура, скорее всего, будет 15-20 ° C (60-70 ° F), в зависимости от
погода и
есть ли у вас отопление. Поскольку вода в твоем напитке такая
намного жарче, чем в комнате, тепло быстро течет из кофейника
в окрестности.Некоторое количество тепла будет потеряно из-за теплопроводности: потому что
ваш кофейник стоит на столе или столешнице, тепло будет течь
прямо вниз и исчезнуть таким образом. Воздух прямо над и
все вокруг кастрюли согреется и начнет двигаться, так что
больше тепла будет потеряно конвекцией. И немного тепла тоже будет потеряно
радиацией.

Вместе кондукция, конвекция и излучение превратят горячий кофе во что-то
холодный, несчастный и противный менее чем за час. Если ты хочешь
кофе, чтобы оставаться горячим, необходимо остановить проводимость, конвекцию и
радиация от происходящего.И вы можете сделать это, поставив свой кофе
в вакуумную колбу.

Как работают термосы

Вакуумная колба чем-то похожа на суперизолированный кувшин. Большинство версий имеют внутреннюю камеру и внешнюю
пластиковый или металлический корпус, разделенный двумя слоями стекла
с вакуумом между ними. Стекло обычно облицовано отражающим металлическим слоем.
Небьющиеся колбы избавятся от стекла. Вместо этого они имеют два слоя нержавеющей стали с вакуумом и отражающим слоем между ними.Сверху также есть плотно завинчивающаяся пробка.

Фото: со снятой пробкой вы можете ясно видеть отражающее стекло внутри этой (немного грязной) колбы-термоса.

Изображение: Термосы были разработаны Райнхольдом Бергером и Альбертом Ашенбреннером, партнерами немецкой стеклодувной компании Burger and Aschenbrenner, которые основали компанию Thermos для продвижения своей идеи, которая
фактически коммерческое использование оригинального изобретения Джеймса Дьюара.Вот один из оригинальных патентов США, которые Бургер получил в декабре 1907 года. Основная идея мало изменилась: в вакуумных колбах по-прежнему используется контейнер для жидкости с двойными стенками с вакуумом между стенками, чтобы предотвратить потерю тепла. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Эти несколько простых функций
предотвратить практически любую теплопередачу за счет теплопроводности,
конвекция или излучение. Вакуум препятствует образованию проводимости. Плотный
пробка предотвращает попадание или выход воздуха из колбы, поэтому
конвекция тоже невозможна.А как насчет радиации? Когда инфракрасный
излучение пытается покинуть горячую жидкость, отражающая подкладка
внутренняя камера снова отражает его обратно. Практически
тепло не может выйти из термоса и горячего напитка.
внутри будет оставаться горячим в течение нескольких часов.

Фляги также подходят для холодных напитков. Если тепло не может уйти из вакуума
колбу, значит, и тепло не может проникнуть в колбу извне.
герметичная пробка предотвращает попадание тепла конвекцией; вакуум останавливается
проводимость и металлическая подкладка между внешним корпусом и внутренней камерой
прекращает излучение тепла в них.

Любите ли вы кофе горячий или ледяной, термосы
— отличный способ сохранить напитки именно такими, какими вы хотите. Некоторое тепло все еще уходит
(или попадает внутрь), в основном, через пробку, но такие фляги по-прежнему
улучшение практически всех других видов изотермических контейнеров для напитков.

Внутри термоса

Давайте быстро посмотрим, что происходит внутри колбы:

  1. Стопор навинчивающийся.
  2. Внешний корпус из пластика или нержавеющей стали.
  3. Наружный слой из стекла, покрытого световозвращающим материалом (или из нержавеющей стали в небьющихся колбах).
  4. Вакуум.
  5. Внутренний слой из стекла (или нержавеющей стали в небьющихся колбах).
  6. Одна или несколько опор удерживают внутренний вакуумный контейнер на месте.
  7. Дополнительная изоляция снижает тепловые потери и защищает колбу от ударов.

Фото: Внизу: Вот как это выглядит на самом деле.Это внутренний вакуумный контейнер нашей синей колбы-термоса, покрытый отражающим металлом, и он соответствует пунктам 3, 4 и 5 на диаграмме вверху. Горлышко контейнера (куда вы наливаете и наливаете напитки) обращено вправо, и я держу контейнер за его нижнюю опору (позиция 6 на схеме выше).

Фото: вверху: вот контейнер, установленный внутри своего внешнего синего пластикового корпуса, смотрящий снизу вверх (с отвинченным основанием колбы).В этой колбе внутренний вакуумный контейнер и внешний пластиковый контейнер разделены воздухом (поз. 7). Черная круглая штука вверху представляет собой единую пластиковую подставку, разделяющую внутреннюю и внешнюю емкости (поз. 6).

,

Как работает термос — физика теплопередачи

Фото: Майк Браун

Для выживания нам нужны разные вещи. Как вода, еда и энергия. Что касается последнего пункта, нашим основным источником энергии является Солнце, но наши отношения с ним можно описать только как деликатные. Например, Солнце выделяет энергию в виде тепла. Слишком много — или, наоборот, недостаточно — нанесло бы ущерб нашему существованию. Таким образом, наша планета должна быть расположена в правильном месте, чтобы жизнь была устойчивой.Помимо этого, что вы действительно знаете о тепле?

Тепло — на нашем повседневном языке, в частности, в физике — на самом деле означает внутреннюю энергию или случайное движение частиц в материи. Проще говоря, чем горячее объект, тем более хаотично движутся его частицы. В физике тепло технически относится только к энергии, перемещающейся от более горячего объекта к более холодному. Мы знаем, что тепло всегда течет от более горячего объекта к более холодному, но почему не может быть наоборот? Чашка горячего кофе остывает, потому что передает тепло окружающей среде.Почему же окружающая среда не может передать тепло кофе, чтобы он стал горячим?

Ответ кроется во втором законе термодинамики, который гласит, что энтропия — которая в учебниках обычно описывается как беспорядок — системы всегда увеличивается. Например, ваша спальня со временем становится более беспорядочной (если вы не убираете ее каждый день, она никогда не останется чистой). Теперь, когда дело доходит до теплопередачи, более подходящим определением энтропии является дисперсия энергии.Проще говоря, энергия имеет тенденцию рассеиваться в окружающей среде. Таким образом, горячая чашка кофе будет рассеивать свою внутреннюю энергию в окружающей среде, пока не остынет (в качестве прохладной стороны это явление также говорит кое-что важное о квантовой запутанности и той роли, которую она может сыграть в стрелке времени).

Теперь мы наконец можем задать вопрос: «Как передается тепло?» Важно отметить, что иногда желательно контролировать теплообмен между двумя объектами. Например, мы хотим, чтобы мороженое остыло, а суп разогрелся.Мы также хотим максимизировать теплопередачу между нашей плитой и нашей едой. Прекрасным примером управления теплопередачей является термос (или бутылка с напитком). Термос помогает регулировать температуру жидкости внутри него, поскольку сводит к минимуму теплопередачу между жидкостью и окружающей средой.

Теперь, когда это не так, чтобы ответить на вопрос, мы должны знать, как передается тепло.

Типы теплопередачи (Автор неизвестен. Можете ли вы помочь?)

Проводимость — это просто поток тепла после физического контакта.Если вы дотронетесь до горячего утюга, вы получите ожог (тепло течет от утюга к пальцу, потому что они соприкасаются друг с другом). Разные предметы по-разному проводят тепло; некоторые вещи очень хорошо проводят тепло (например, металлы), а некоторые — нет (например, пластик). Когда мы прикасаемся к объекту, чтобы почувствовать его температуру, мы ощущаем не температуру объекта, а температуру нашей кожи. Чтобы расширить, когда мы касаемся холодного объекта, тепло от нашей кожи передается в результате теплопроводности к объекту, делая нашу кожу более холодной.Таким образом, мы «чувствуем», что объект холодный. Этот метод измерения температуры неточен, поскольку, как я уже сказал, разные объекты по-разному проводят тепло.

Конвекция — это перенос тепла за счет движения жидкости (жидкости или газа). Более горячие жидкости становятся менее плотными и поднимаются вверх, тогда как более холодные жидкости становятся более плотными и опускаются. Когда мы нагреваем воду в кастрюле, сначала становится горячее вода у дна кастрюли. Когда это произойдет, более горячая вода внизу поднимется вверх, а наверху — более холодная.Это, в свою очередь, станет более горячим, а затем поднимется вверх, снова заменяясь водой. Таким образом, тепло равномерно передается всей жидкости в кастрюле.

Излучение — это тепло, передаваемое электромагнитными волнами. Эти электромагнитные волны обладают энергией, и, когда они поглощаются принимающим объектом, они нагревают этот объект (так Солнце нагревает нашу планету и как микроволновые печи нагревают нашу пищу). Однако излучение отличается от двух других методов, поскольку не требует среды для передачи тепла между двумя отдельными объектами.

Техническое название термоса — термос (вскоре вы узнаете, почему). Чтобы напитки оставались горячими или холодными, он сводит к минимуму теплопередачу за счет теплопроводности и излучения. Конвекция не учитывается, потому что конвекция поддерживает равномерную температуру жидкости. Вы не хотите пить что-то горячее с первого глотка и становящееся все холоднее и холоднее до последнего.

Как теплопередача работает с термосом (Источник)

Вакуумная колба — это не что иное, как бутылка внутри бутылки, разделенная вакуумом.Это потому, что в вакууме, окружающем бутылку, проводимость эффективно сводится к минимуму. С бутылкой ничего не соприкасается, кроме той части, которая удерживает внутреннюю бутылку на месте. Но небольшой контакт все еще остается, из-за чего внутренняя бутылка в небольшой степени проводит тепло. Однако, если вы хотите ускорить процесс охлаждения напитка с помощью морозильной камеры (за счет ускорения передачи тепла, а не минимизации его), вам необходимо окружить свой напиток чем-то, что очень хорошо проводит тепло, например влажным бумажное полотенце, потому что вода проводит тепло намного лучше, чем воздух внутри холодильника.

При этом передача тепла не устраняется полностью из-за излучения. Каждый объект в той или иной степени излучает тепло (в зависимости от того, насколько горячий объект). Горячая жидкость во внутренней бутылке будет по-прежнему излучать тепло, или внешняя бутылка по-прежнему будет излучать тепло в сторону жидкости внутри бутылки. Чтобы минимизировать это, поверхность покрывается серебром. Серебро препятствует прохождению электромагнитных волн, таким образом, сдерживает излучение (это принцип, используемый в клетках Фарадея).

С помощью этих методов наши напитки остаются горячими или холодными благодаря небольшому пониманию теплообмена и законов термодинамики!

[su_divider top = ”no” text = ”Вернуться к началу” size = ”2 ″]

.