В чем секрет термоса реферат

Обновлено: 02.07.2024

Исследовательская работа на тему " Секрет термоса" позволяет изучить историю появления термоса. устройство этого изделия и суть протекающих физических свойств. В работе показана технология конструирования самодельного термоса в домашних условиях.

Вложение	Размер
sekret_termosa.docx	881.84 КБ

Предварительный просмотр:

II. Основная часть.

Введение понятий теплопроводность, конвекция, излучение

Практическая часть. Изготовление самодельного термоса.

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

собой термос с горячим чаем.

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.

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 :

- поиск информации в Интернете,

- наблюдение за изменениями и измерение температуры в самодельном термосе.

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 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.
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.
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.

1 – крышка термоса

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.

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.

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

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)

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).

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.

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).

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.

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

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.

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

домашних условиях является

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.

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

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.

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!

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

Теплоизоляционный материал - газеты

Светоотражающий материал - фольга

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

работать по плану:

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.

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.

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

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

Верхний слой газет ещё раз обмотаю фольгой.

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

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.

Температурные значения воды

Величина изменения температуры воды

Начало испытания

+ 2 (воду взяла из скважины)

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.

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.

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.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Глава 1. Секреты термоса

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

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

Глава 2. Изготовление термоса в домашних условиях

2.1. Модель термоса №1 ………. 10

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

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

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.

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;

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

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 времени 1 .

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

История создания 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

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.

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.

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.

Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса

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.

Виды теплопередачи

Различают три вида теплопередачи:

Теплопроводность .

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

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

Температура на поверхности Солнца 6000 о С, 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.

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.

-Теплоизоляционный материал - газеты

-Светоотражающий материал - фольга

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.

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

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

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

1. Узнать историю создания термоса.

2. Изучить строение термоса.

3. Исследовать свойства этого прибора.

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

Объект исследования: бытовой термос.

Предмет исследования: свойства данного прибора.

Методы исследования:

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

2. Проведение опроса среди учащихся школы.

3. Практические опыты для изучения свойств термоса.

Краткий обзор использованной литературы:

2. Основная часть

2.1 Что такое термос?

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

Вначале термос называли сосудом Дьюара.

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

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

Термос – специальный сосуд для хранения содержимого при постоянной температуре.

Виды термосов.

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

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

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

История изобретения термоса.

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

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

Строение термоса.

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

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

Читайте также: