Термос своими руками исследовательская работа
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 15.09.2024
Научно-исследовательский проект
"Изучение тепловых свойств термоса"
Актуальность исследования. Термос — одно из величайших изобретений человечества. Это изобретение смело можно сопоставить с такими изобретениями, как колесо, радио, телефон, телевизор, самолёт, автомобиль, и другими. В современном обществе принято вести здоровый образ жизни, и в этом термос — хороший помощник.
На сегодняшний день существует масса фирм производителей термосов и в продаже можно найти целый ряд изделий, различающихся по способности сохранять тепло, емкости, дизайну, цене. И поэтому цена современного термоса колеблется.
Это и определило проблему нашего исследования:
Какой термос стоит покупать? Как не ошибиться в выборе? На что стоит обращать внимание при покупке?
Таким образом, цель нашей работы: исследовать имеющиеся термосы на способность сохранять тепло и их свойства, обеспечивающие удобство и практичность для использования в повседневной жизни.
Задачи:
Изучить историю создания термоса,
рассмотреть устройство термоса,
исследовать разнообразие термосов на современном потребительском рынке,
из имеющихся термосов выбрать тот, который лучше других сохраняет тепло,
выяснить зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса,
выяснить какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая,
представить рекомендации для покупателей термосов.Гипотеза: физические свойства термоса зависят от материала из которого он изготовлен.
Методы исследования:
поиск информации
систематизация сведений
сравнение
Устройство и виды термосов
Термос – от греческого thermos тёплый, горячий. Термос – это сосуд с двойными стенками, между которыми даже нет воздуха. Лучший тепловой изолятор – это пустота, поэтому из колбы с двойными стенками откачивают воздух, создавая так называемый вакуум. Молекулы горячего чая быстро движутся, но толкать им некого. Они толкают только друг друга, и всё тепло остаётся в чае. Сохранить это тепло на долгое время помогают и стенки сосуда, в который наливают чай. Они сделаны с зеркальным покрытием, способным отражать тепловые лучи и возвращать их вместе теплом обратно в чай. За счёт этого и достигаются минимальные потери тепла. Так как теплообмен между стенками термоса и окружающим воздухом минимален, то в нём хорошо сохраняются не только горячие, но и холодные жидкости.
По назначению различают бытовые термоса и термоса для общественного питания различной емкости. Их используют для хранения и перевозки продуктов. Существуют вагоны-термоса, термосы для бутылочек с детским питанием, термолотки, термосы для экстремального туризма со специальным клапаном, позволяющим пить буквально на ходу, большой термос с несколькими секциями, в котором можно сохранять горячим и первое и второе блюдо.
Принцип устройства термоса для сохранения тепла используют и в теплицах для роста растений. В теплицах делают стенки из двух щитов прозрачного пластика. Каждый вечер между ними закачивают водную пену, которая обеспечивает хорошую теплоизоляцию в ночное время. Утром под воздействием солнечного тепла оседает и превращается в жидкость, стекающую в коллектор, так открывается доступ света. А вечером весь процесс повторяется заново.
Устройство термоса, предназначенного для хранения жидкостей, показано на рис. Он состоит из стеклянного сосуда 4 с двойными стенками. Внутренняя поверхность этих стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками выкачан воздух. Чтобы защитить стеклянный корпус термоса от повреждений, его помещают в картонный или металлический футляр 3. сосуд закупоривают пробкой 2, а сверху футляра навинчивают колпачок 1.
Термос устроен таким образом, что теплообмен его содержимого с окружающей средой сведен до минимума. Отсутствие воздуха между его стенками препятствует теплопроводности, а блестящий слой на внутренней поверхности термоса препятствует передаче энергии излучением. За счет этого и достигаются минимальные потери тепла.
Изучение и сравнение характеристик заводских термосов
Для ответа на вопрос: какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая? зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса?
мы воспользуемся: термосами с металлической колбой объёмом 1л и 2л и термосами со стеклянной колбой таким же объёмом, кроме того нам понадобятся термометр с пределом измерения до 150°С, часы, вода при температуре 100°С.
Наш эксперимент будем проводить при комнатной температуре 20°С. На протяжении 6 часов с интервалом в 1 час будем производить измерения температуры воды в термосах.
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.
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;
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.
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.
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 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.
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.
Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса
Чтобы понять принцип работы термоса, следует более подробно остановиться на сущности тех физических явлений, которые происходят внутри него.
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)
Мы зимой очень едем часто в соревнования по лыжам Каждый раз физкультуры учитель берѐт с собой термос с чаем. время Иногда пробегает очень незаметно, но даже несколько через часов чай в термосе остаѐтакой тся же горячий. На его температуру не влияет погода даже на улице. Что же помогает сохранить горячим? чай Из чего изготавливают термос? У меня большое появилось желание, понять принцип работы узнать, термоса об этом изобретении, как можно Данная.
больше работа будет посвящена рассмотрению термосе о вопроса и его устройстве, а также способам термоса изготовления в домашних условиях.
Объектом нашего станет исследования термос - изобретение 19 века.
Предметом станут исследования физические свойства термоса.
Гипотеза предполагаю: Я исследования, что изучив строение термоса и протекания механизмы в нем физических явлений, можно термос создать в домашних условиях.
Цель исследования: термоса создание в домашних условиях.
1. изучить материал теоретический, раскрывающий понятие ―термос, принципы термоса работы, его физические свойства;
2. обобщить раскрывающие, наблюдения условия остывания жидкости в термосе;
3. материалы определить необходимые для создания термоса в условиях домашних;
4. создать термос в домашних условиях;
Теоретические: изучение литературы по заявленной исследования теме, классификация собранных материалов, обобщение Эмпирические.
материалов: наблюдения за протеканием физических явлений изготовлении при термоса в домашних условиях.
Математические: температурных определение значений жидкости в испытуемых моделях Итогом.
термосов нашей работы станет создание домашних в термоса условиях.
Что термос такое
Термос (в переводе с греческого) "therme" - Такое. горячий название сосуду дал житель Термос.
Мюнхена – это вид кухонной посуды, для предназначенной хранения жидкости и продуктов питания определенной при температуре в течение некоторого времени1.
может Термос использоваться не только для хранения напитков готовых и еды, но и для их приготовления, например — настоев различных и каш.
История создания термоса
шотландский Известный химик XIX века Джеймс совершил Дьюар целый ряд открытий в области химии и физики, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря бытовому своему изобретению.
В 1892 году Джеймс разработал Дьюар изолирующую колбу, которая известна в под науке названием сосуд Дьюара. Конечно, была колба изобретена для хранения химикатов, но она именно стала моделью современного термоса.
В году 1903 берлинский производитель стеклянных изделий Бургер Рейнгольд усовершенствовал сосуд Дьюара, изобретённый в году 1892 шотландским физиком и химиком Джеймсом Для. Дьюаром удобного использования этого сосуда в хранения (быту напитков), он добавил к нему металлический пробку, корпус и крышку-стаканчик. Также, им была система разработана поддержки внутренней стенки колбы, как так она держалась только в одном горловины у месте сосуда и из-за этого легко ломалась активном при использовании
В 1904 году впервые в целях хозяйственных была выпущена первая партия Устройство. термосов настолько было совершенно и просто в что, применении не изменилось практически и по сей день.
стали Термос широко использовать в научных экспедициях исследователи многие. Он стал бортовой принадлежностью самолѐтермосом. С тов
было удобно летать даже на шаре воздушном. Простые люди также стали использовать широко термос в своей жизни.
В наше термос время – доступный, удобный и полезный предмет, имеется который в каждом доме.
говорят Недаром, что великие изобретения свершаются, пути на когда возникает трудность, или препятствие. сохранении в Трудность сжиженного газа подтолкнула Д. Дьюара на изолирующей изобретение колбы, которая могла бы это Так. сделать он придумал сосуд со специальной "рубашкой" с стенками двойными, между которыми был вакуум.
пространство - Вакуум свободное от вещества, т. е. пространство которое ничем практически не заполнено, очень сильно разреженный Изобретение.
газ стало успешным. Дьюард добился что, того газы в такой колбе сохранялись хорошо очень. Это стало поводом, чтобы колбу использовать (сосуд Дьюарда) в термосе.
Основной термоса элемент — колба (см. рисунок 1), которая сделана из или стекла нержавеющей стали с двойными стенками, которыми между выкачан воздух (создан вакуум). этого Кроме есть пробка, которая закрывает колбы отверстие и крышка, закрывающая весь сосуд.
В типа от зависимости используемой пищи, современные бытовые можно термосы разделить на следующие виды:
Термосы напитков для — имеют узкую горловину диаметром 25—55 мм.
пневмонасосом с Термосы — в конструкции крышки такого термоса насос есть для извлечения жидкостей путём кнопку на нажатия, и выводное отверстие сбоку для Предназначены. наливания для настольного использования.
Пищевые имеют — термосы широкую горловину, диаметр которой равен практически диаметру корпуса (от 65—80 мм). Предназначены для первых хранения и вторых блюд, мороженого и других пищевых видов продуктов.
Универсальные термосы — отличаются от термосов пищевых только конструкцией пробки, которая дополнительное имеет, более узкое, отверстие для напитков наливания.
Пищевые термосы с судками — термосы, в стопкой которые, друг на друга, вкладывается 2—3 пластиковые металлические или ёмкости (контейнеры), позволяющие одновременно хранить раздельно различные виды блюд — например обеда для: холодную закуску с первым и вторым Сущность.
блюдом физических явлений, происходящих внутри Чтобы
термоса понять принцип работы термоса, более следует подробно остановиться на сущности тех явлений физических, которые происходят внутри него.
колба термоса - сохранять жидкость как дольше можно горячей, т. е. сохранять тепловую энергию дать, не жидкости ей остывать. В физике процесс передачи энергии тепловой от более горячего тела к более называется холодному теплопередачей4.
Когда физические тела системы одной находятся при разной температуре, то передача происходит тепловой энергии или теплопередача от тела одного к другому до наступления равновесия. Тепло переда всегдаѐтся от более горячих тел холодным более. Это значит, что если не горячий защищать чай в термосе, то он очень скоро холодным станет, так как тепловая энергия будет чая передаваться воздуху. Чай постепенно Виды.
Что требуется учитывать в термосе устройстве, чтобы остановить процесс теплопередачи. разобраться Требуется с видами теплопередачи, чтобы понять, правильно как должен работать термос.
Различают вида три теплопередачи:
Это способ тепла передачи (энергии) от более нагретых участков менее к тела нагретым участкам, или от более тел горячих к менее нагретым при непосредственном Например.
соприкосновении, если холодную ложку опустить в ложка, то кипяток нагреется. Ложке сообщается некоторое теплоты количество, а вода - охладится, т.е. она теплоту ложке отдает.
Хорошие проводники тепла – металлы, проводят хуже тепло жидкости. Очень плохо тепло проводят воздух, пластмасса, дерево, поролон, строительная, пенопласт пена и т.д.
Данный вид теплопередачи используется широко в устройстве термоса. Между стенками нет колбы воздуха, там вакуум. Вакуум самой обладает низкой теплопроводностью, поэтому остывание термосе в жидкости происходит очень медленно.
способ Это передачи тепла (энергии) струями или жидкости газа.
Например, от горячей батареи воздух нагревается около нее, он становится легче и наверх поднимается, а холодный воздух опускается вниз. партия Следующая воздуха нагревается и поднимается вверх, а холодный более воздух опускается вниз. Так происходит постепенно передача тепла от батареи ко всему комнате в воздуху. Если чайник с водой поставить на внизу, то плиту вода нагреется, станет легче и вода теплая поднимется наверх, а холодная вода вниз опуститься, т.к. она более тяжелая.
Данное явление физическое могло бы наблюдаться в термосе, если бы колбы горло не закрывалось специальной пробкой, которая передаче препятствует тепла от жидкости в воздух.
способ Это передачи тепла (энергии) в виде лучей невидимых. Все тела, нагретые до любой излучают, температуры невидимые лучи, передающие тепло. выше Чем температура тела, тем больше энергии излучается.
Если поднести руку сначала к нагретому слабо утюгу, а потом к сильно нагретому, то втором во рука случае почувствует больше тепла. объясняется Это тем, что горячий утюг энергии излучает больше.
Читайте также: