Как изменяется состав воздуха в закрытом кабинете во время урока химии кратко
Обновлено: 05.05.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Изменение количественного состава воздуха в учебных
Перевязкин Андрей, 8 А класса
Кабыкина Наталия Анатольевна,
Вологда 2018 год
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ стр.3
Обзор литературы по проблеме исследования
История открытия состава воздуха.
Дыхание. Строение дыхательной системы человека.
Как изменяется состав воздуха в помещении при дыхании.
Влияние компонентов воздуха на человека.
Как происходит циркуляция воздуха в помещении.
Практическая часть исследования.
Определение количественного состава воздуха в классе в течение учебного дня.
Воздух окружает нас со всех сторон. Он очень легок и невидим. Воздух – это жизненно важный компонент окружающей среды. Человек дышит воздухом. Воздух – это смесь разных газов. Состав воздуха в атмосфере всегда примерно одинаков. Но, замечено, что в одних помещениях дышится легко и самочувствие хорошее, а в других – нет. Почему так происходит? Как создать благоприятный микроклимат в помещениях классных комнат в течение всего учебного дня, особенно осенью и зимой? В поисках ответа на эти вопросы возникла гипотеза : если учебное помещение не проветривать весь день, то к концу учебного дня изменится количественный состав воздуха.
Предмет исследования – состав воздуха в помещении класса.
Цель: Выяснить, как изменяется состав воздуха в учебном помещении в течении учебного дня.
Изучить литературу о составе воздуха, процессе дыхания человека;
Провести опрос среди учащихся школы о необходимости проветривания;
Установить, как изменяется состав воздуха в классе в течение дня;
Сформулировать предложения о режиме проветривания в классах школы.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Обзор литературы по проблеме исследования
Состав воздуха.
Во́здух — смесь газов (главным образом азота и кислорода — 98—99 % в сумме и зависит от влажности (концентрации водяного пара), а также аргона, углекислого газа, водорода), образующая земную атмосферу (Приложение 1, табл. 1)
1.2 . История открытия состава воздуха.
200 лет назад воздух считался элементарным простым веществом. Аристотель (384-322 г.г. до н.э.) считал воздух одним из 4-х начал, олицетворявшим, по его мнению, два качества: влажность и тепло.
Представления о воздухе, как индивидуальном веществе, сохранялись многие века, хотя уже некоторые ученые древности рассматривали воздух, как сложное вещество.
В XVII веке в работах Г. Галилея (1638) и Р. Бойля (1662) было показано, что воздух - материальное вещество и обладает вполне определенными физическими свойствами.
Дыхание. Строение дыхательной системы человека.
Дыхательная система человека состоит из легких и дыхательных путей, которые ведут к ним. Все живые ткани нуждаются в постоянном источнике энергии, вырабатывающейся при сжигании углеводов, жиров и белков, которые сгорают, соединяясь с кислородом. Человек вдыхает воздух в легкие, и кислород из воздуха попадает в кровь, которая разносит его по телу. При сгорании кислорода (окислении) образуются три конечных продукта - энергия, вода и углекислый газ. Отходы дыхания – углекислый газ и другие вещества – попадают через кровь обратно в легкие и выдыхаются.
При нормальном дыхании человек дышит через нос. Внутренняя поверхность носа покрыта слизистой оболочкой (влажной и теплой), и волосками. Это необходимо для того, чтобы воздух нагревался до нужной температуры, а часть пыли и других частиц задерживались и не проходили в легкие.
Но это не все преграды на пути к легким. Почти вся слизистая оболочка дыхательных путей покрыта крохотными ресничками – мерцательным эпителием. Они все время движутся и выводят из дыхательных путей все инородные тела.
Легкие напоминают большую губку. Когда они в расправленном состоянии, происходит вдох и воздух засасывается внутрь. А когда легкие сжатые, то воздух выталкивается, и происходит выдох. Работать легкие заставляет диафрагма – специальная мышца, которая отделяет органы грудной клетки от брюшной полости. Так происходит постоянная циркуляция воздуха по дыхательным путям человека.
Как изменяется состав воздуха в помещении при дыхании.
Для успешной учёбы и сохранения здоровья детям нужны свежий воздух, оптимальная температура и влажность.
Если не проветривать помещение, то количество кислорода в воздухе уменьшается. Чем активнее человек, тем больше кислорода ему нужно. Это связано с тем, что при работе мышц количество необходимого кислорода возрастает почти в два раза! Поэтому увеличивается и количество углекислого газа и паров воды, потому что при выдохе выделяются именно эти вещества. Человек вдыхает в сутки 1,4м 3 кислорода и выдыхает в окружающую среду около 400 веществ, в том числе токсичных для него самого.
Воздушно-тепловые условия оказывают существенное влияние на центральную нервную систему. Повышение температуры влечет за собой быстрое утомление организма во время работы, что выражается в снижении внимания, замедлении скорости реакций, нарушении точности и координации движений (Энциклопедия для детей). Ухудшается самочувствие детей – появляются головная боль, ощущение разбитости, вялости. Повышение температуры в сочетании с высокой влажностью и малыми скоростями движения воздуха ухудшает отдачу тепла организмом. У детей учащается пульс, дыхание, то есть организм прилагает усилия не на полезную работу (усвоение учебного материала), а на борьбу с неблагоприятными условиями внешней среды.
В Детской энциклопедии обнаружились такие факты: в классе, если помещение не проветривать, углекислого газа к 11 часам утра становится почти в 3 раза больше, чем перед началом занятий. Температура в классе только за один урок за счёт выделения тепла учениками повышается на 3 – 4. Количество ошибок к концу занятий в жарком помещении увеличивается в два – два с половиной раза!
В то же время ослабление работоспособности, быстрое утомление, возрастание речевых и орфографических ошибок возникают, если в комнате или классе холодно.
Влияние компонентов воздуха на человека.
Очень важно дышать свежим и чистым воздухом. Когда он чистый, то все дыхательные пути широко раскрыты и воздух обильно поступает в легкие. В организм поступает достаточное количество кислорода, повышается обмен веществ, у человека появляется бодрость и хорошее самочувствие.
Совсем другое влияние оказывает избыток углекислого газа. Углекислый газ – это отходы жизнедеятельности. Он должен удаляться, что и происходит при выдохе. Углекислый газ оказывает угнетающее действие на человека. Когда его много поступает при вдохе, то человек быстро утомляется, начинает зевать, становится рассеянным. Наступает кислородная недостаточность. Но во время дыхания происходит не только обмен кислорода и углекислого газов. При выдохе выделяется и лишняя вода. Это можно проверить, если выдохнуть на зеркало – появляются капельки воды – или вспомнить, как на морозе идет пар изо рта или носа. Это все и есть вода, которая выделяется из организма. За сутки ребенок выдыхает около двух стаканов воды, а взрослый – целых четыре! То есть, если в классе находятся 22 ученика и 1 учитель (как в нашем классе), то все вместе мы выдохнем за 4 часа около 1.5 л воды! Влажность воздуха в классе должна значительно повыситься.
Как происходит циркуляция воздуха в помещении.
Ученые-гигиенисты советуют делать сквозное проветривание путем открывания форточек или фрамуг и дверей в перерывах между уроками, до начала занятий и после них, т.к. существующей в школе вентиляции недостаточно.
Самое быстрое улучшение качества воздуха достигается при сквозном проветривании. Если проветривать помещение в течение часа только через форточку, количество углекислого газа в воздухе снижается на 7%, при проветривании через открытую дверь – на 20%, а при сквозном проветривании содержание углекислого газа снижается почти на 76% (такое проветривание эффективнее обычного в 5 – 10 раз!) Рекомендуемая продолжительность сквозного проветривания учебных помещений в зависимости от температуры наружного воздуха
Для того, чтобы убедиться в выводах, полученных на основании изучения литературы, были проведены практические исследования.
Практическая часть исследования
2.1 Социологический опрос
Мы провели социологический опрос, в котором приняли участие ученики 6-9 классов нашей школы, всего 64 человека.
Ученикам были предложены следующие вопросы.
Как часто надо проветривать класс?
Регулярно, в любое время года
Только если на улице и в помещении тепло
Как можно реже, чтобы не заболеть
Какое проветривание помещения более эффективное?
только через форточку
только через открытую дверь
сквозное проветривание (открытая форточка и дверь)
В каком помещении лучше заниматься?
В помещении, где свежий воздух
В помещении, где жарко и душно
Общий вывод: Результаты опроса показали, что большинство опрошенных учеников считают, что проветривать помещения классов нужно в любое время года, наиболее эффективное сквозное проветривание и заниматься лучше в классе, где свежий воздух.
2.2 Определение количественного состава воздуха в классе в течение учебного дня
Определили площади учебных помещений, для данной работы использовали план нашей школы (Приложение)
Определили объём учебных помещений. Для расчётов использовали формулу.
V = S o h, где V - объем учебного помещения, S o - площадь учебного помещения, h - высота учебного помещения.
Объём учебных помещениё численно совпадает с объёмом воздуха в классе.
V = 37,1 м 2 *4м =148,4м 3
V (воздуха)= 148,4м 3 или V (воздуха)= 148 400 л
Используя данные по составу воздуха, рассчитали объём кислорода и углекислого газа в воздухе класса. Для расчетов использовали формулу
V (О 2 )= 0,2095*148400=31089,8 л
V(C О 2 )= 0,00032*148400=47 л
Зная количество учеников в классе, продолжительность урока и количество вдыхаемого воздуха в состоянии покоя – 5-8 л/мин, рассчитали объём воздуха, который расходуют на дыхание ученики в классе.
А) продолжительность урока 40 мин.
Б) количество учеников в классе 25.
V (вдыхаемого воздуха)= 40*25*8=8000 л
Учитывая, что объём выдоха у людей меньше объёма вдоха примерно на 2%, мы рассчитали объём воздуха который ученики выдыхают в течение урока.
V (выдыхаемого воздуха) = 40*25*7,84 = 7840 л
Зная, что в выдыхаемом воздухе концентрация кислорода снижается до 16% по объёму, а концентрация углекислого газа увеличивается до 4,4% по объёму, мы, определили сколько кислорода израсходовали на дыхание ученики и какой объём углекислого газа выделили ученики за урок.
V (О 2 ) = 8000*0,2095 – 7840 * 0,16 = 412,6 л
V ( C О 2 ) = 7840*0,044 – 8000*0,00032 = 342,4 л
Далее, мы определили какой объём кислорода, израсходуется и какой объём углекислого газа добавиться в кабинете за 6 уроков, если класс не проветривать весь день.
V (О 2 ) = 412,6 л *6 = 2475,6 л
V ( C О 2 ) = 342,4 л * 6 =2054,4 л
Учитывая полученные данные мы, определили на сколько процентов уменьшится содержание кислорода и во сколько раз увеличится содержание углекислого газа в воздухе, если учебное помещение не проветривать весь учебный день. Полученные данные мы занесли в таблицу (Приложение 6, табл.3)
Все учебные помещения в нашей школе разные по площади.
Самый большой по объёму воздуха кабинет №7 (физика), самый маленький №11 (иностранный язык) (Приложение 7, рис.4)
Самый большой объём кислорода и углекислого газа тоже в кабинетах №7 и №11(Приложение 8, рис.5)
Если не проветривать класс весь учебный день, то в самом маленьком кабинете №11 кислорода станет меньше на 14%, а в самом большом кабинете нашей школы процентное содержание кислорода уменьшиться всего на 4% (Приложение 9,рис.6)
Если не проветривать класс весь учебный день, то в самом маленьком кабинете №11 углекислого газа станет больше от первоначального объёма углекислого газа в 73 раза, а в самом большом кабинете нашей школы объём углекислого газа увеличится в 22 раза (Приложение 9, рис.7)
Проведенное исследование показало, что большинство опрошенных учащихся считают, что классы проветривать необходимо регулярно и в любую погоду, что наиболее эффективным является сквозное проветривание. Мы изучили план школы и выяснили, все учебные кабинеты в нашей школе разные по площади. Используя, знания по геометрии и химии мы определили объем кислорода и углекислого газа в каждом учебном кабинете, до и после урока. Мы провели специальные математические расчеты и доказали, что если класс не проветривать весь учебный день, то к концу учебного дня в классе во много раз увеличится объём углекислого газа и значительно уменьшится объём кислорода.
Учитывая полученные нами данные, мы рекомендуем в нашей школе проводить проветривание учебных помещений до и после учебных занятий и на всех переменах, используя сквозное проветривание, а так же в качестве дополнительного проветривания классов рекомендуем проветривать кабинеты на уроках (открывать двери в коридор или если позволяет погода открывать форточки).
1. Какие основные компоненты воздуха? Приведите их формулы.
2. Как изменяется состав воздуха в закрытом кабинете во время урока химии?
3. В каком воздухе - влажном или сухом - больше содержания азота?
4. Какие вещества относят к благородным глазам?
5. Оксид ксенона (VIII) - крайне неустойчивое соединение. При лёгком нагревании он распадается со взрывом на простые вещества. Напишите уравнение реакции.
6. Если в лампу накаливания попадёт воздух, то вольфрамовая спираль сгорит и на стекле образуется жёлтый налёт оксида вольфрама (VI). Напишите уравнение этой реакции. Символ вольфрама найдите в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.
Юноша, в школе нужно еще и учиться, а не только пялиться на девок. 1. Кислород - О2 (21%), азот N2 (78%).2.уменьшается содержание кислорода, увеличивается - углекислого газа и продуктов жизндеятельности человека. 3.Во влажном. 4.Инертные газы (крайний правый столбик в таблице Менделеева). 5. 2 XeO4 = Xe2 + 4 O2.6. 2 W + 3 O2 = а дальше сам
Вычислите массу углекислого газа, в которой содержится столько же молекул, сколько молекул в 9 г воды.
Подчеркните пары химических элементов, между которыми образуется ионная химическая связь.1)калий и кислород2)водород и фосфор3)а
СРОЧНОООООО вычислите массовую долю кислорода в составе : оксида азота ( I ), оксида азота ( II), оксида азота (III)
Укажите неароматическое соединение, которое содержит карбоксильную группу: 1) уксусная кислота 2) уксусный альдегид 3) бензойная
Рассчитайте массу фосфора и объем кислорода , при взаимодействии которых образуется оксид фосфара(v) массой 28.4 г
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Нет ничего на свете нужнее воздуха. Он очень важен для жизни человека, растений и животных. Без воды можно прожить несколько дней, без пищи – несколько недель, а без воздуха лишь несколько минут.
Актуальность
Классная комната – одно из основных рабочих помещений школы. В разных кабинетах учитель и группа учащихся (класс) проводят по 5 – 6 часов в день. От качества среды в учебных помещениях во многом зависит их самочувствие, работоспособность, состояние здоровья. Уже через 15 мин после начала урока содержание углекислоты в воздухе класса повышается в 2 раза, к концу урока — в 3 раза. Химический состав воздуха изменяется за счет выделений продуктов жизнедеятельности. Это выдыхаемый воздух, кишечные газы, выделения с поверхности кожи. Кроме того, воздушная среда загрязняется химическими выделениями из отделочных материалов помещения.
Ионный состав тоже изменяется, бактерий в воздухе становится больше. Одновременно со всем этим, возрастает концентрация углекислого газа. Все данные изменения несут в себе только отрицательные результаты. Например: ухудшенная работоспособность, неоднократные появления головной боли, частые заболевания. Химические реакции могут вызывать аллергию, астму и другие раздражающие действия. Физические реакции, в том числе и изменение температуры, отражается на терморегуляции, повышается потоотделение.
Мы решили выяснить, как изменяется содержание кислорода в воздухе в классном помещении в течение дня. Это стало идеей нашей работы.
Объект исследования: воздух в классной комнате в течение учебного дня.
Предмет исследования: состав воздуха в классной комнате без проветривания помещения и с его проветриванием.
Цель: Выявить изменения содержания кислорода в воздухе в классном помещении в течение рабочего дня.
В соответствии с проблемой, объектом, предметом и целью исследования были поставлены следующие задачи:
1. Изучить литературу о составе воздуха.
2. Установить практически, как изменяется состав воздуха в классе при проветривании и без него;
3. Понаблюдать, что происходит с учащимися при работе в проветриваемом и непроветриваемом помещении; насколько снижается их работоспособность без наличия свежести.
4. Провести опрос среди учащихся средних и старших классов о необходимости проветривания;
5. Сформулировать предложения о способах создания благоприятного климата в классе.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Воздух - смесь газов, главным образом азота и кислорода, составляющая земную атмосферу. Если говорить о составе воздуха в процентах, то основным его компонентом является азот. Азот занимает 78% от всего объема воздуха. Процентное соотношение кислорода в молекуле воздуха составляет 20,9%. Азот и кислород – два основных элемента воздуха. Содержание остальных веществ значительно меньше и не превышает 1%. Так, аргон занимает объем 0,9%, а углекислый газ – 0,03%. Также воздух имеет такие примеси, как неон, криптон, метан, гелий, водород и ксенон.
Кислород – самый распространенный элемент на Земле: массовая доля в земной коре 47,3%, а объемная доля в атмосфере – 20,95%, массовая доля в живых организмах – около 65%.
Химический состав воздуха чрезвычайно важен для здоровья.
ТРЕБОВАНИЯ К ВОЗДУХУ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ (ГОСТ)[1]
Благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе
Зона 1-2: такой уровень содержания кислорода характерен для экологически чистых районов, лесных массивов. Содержание кислорода в воздухе на берегу океана может достигать 21,9%
Уровень комфортного содержания кислорода в воздухе
Зона 3-4: ограничена законодательно утвержденным стандартом минимального содержания кислорода в воздухе для помещений (20,5%) и "эталоном" свежего воздуха (21%). Для городского воздуха нормальным считается содержание кислорода 20,8%.
Недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе
Зона 5-6: ограничена минимально допустимым уровнем содержания кислорода, когда человек может находиться без дыхательного аппарата (18%).
Пребывание человека в помещениях с таким воздухом сопровождается быстрой утомляемостью, сонливостью, снижением умственной активности, головными болями. Длительное пребывание в помещениях с такой атмосферой опасно для здоровья. Физиологические сдвиги происходят, когда содержание кислорода падает с 20 до 17%.
Опасно низкий уровень содержания кислорода в воздухе
Зона 7 и далее: при содержании кислорода 16% наблюдается головокружение, учащенное дыхание, 13% - потеря сознания, 12% - необратимые изменения функционирования организма, 7% - смерть.
В других источниках мы нашли следующую информацию:
Также, мы нашли информацию, что учёные доказали, что снижение кислорода на 1% приводит к снижению работоспособности на 30%.
Внешние признаки кислородного голодания (гипоксии)
- ухудшение цвета кожи;
- быстрая утомляемость, снижение умственной, физической нагрузки;
- депрессия, раздражительность, нарушение сна;
Длительное пребывание в помещении с недостаточным уровнем содержания кислорода может привести к более серьезным проблемам со здоровьем, т.к. кислород отвечает за все обменные процессы организма, то следствием его недостатка становятся:
- нарушение обмена веществ;
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
В процессе работы использовались следующие методы исследования:
теоретические (изучение и анализ литературы, обобщение данных);
практические (наблюдение, эксперимент, сравнение);
математические (построение диаграмм, таблиц).
Обследование санитарно-гигиенического состояния
школьного кабинета
С целью изучения содержания кислорода в атмосфере классного помещения. Заборы воздуха проводились в кабинете биологии S 70,8 м 2 ,в центре кабинета (приложение 1).
Первое измерение проводились в утреннее время (до начала уроков).
Второе – после шести уроков без проветривания помещения (окна не открывались, однако дверь периодически открывалась, также помещение снабжено системой вентиляции).
Третье – после 5 минутного проветривания: открывалась одна створка окна. Площадь окна, через которое осуществлялось проветривание – 0,64м 2 .
Количество учеников в классах, после которых проводились заборы воздуха:
1 урок – 27, 2 урок – 15, 3 урок – 25, 4 урок – 22, 5 урок – 29,
6 урок – 29 человек.
Общее число учащихся за данный период времени – 147 человек.
Для проведения измерения использовались:
барометр-анероид школьный БР-52 (для измерения атмосферного давления)
Согласно инструкции к индикаторным трубкам (приложение 2), расчет объемного содержания кислорода производился с учетом атмосферного давления – >> φ * K
Какой бывает воздух в классе? Варианты ответа: неприятный, душный, тяжелый, сухой.
Какие вредные компоненты есть в непроветренном классе? Варианты ответа: углекислый газ, микробы, запахи, пыль.
Какое влияние оказывает воздух в помещении на человека? Варианты ответа: головная боль, усталость, затрудненное дыхание, аллергия
Как сделать чистым воздух в классе? Варианты ответа: необходимо проветривать, посадить цветы, делать влажную уборку, вытирать пыль (приложение 3).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Дата проведения измерений: 23.01.19
1 измерение (до начала уроков)
Атмосферное давление: 758 мм рт.ст. K =0,97
Результат замера кислорода: 21,9*0,97 = 21,2%
2 измерение (после 6 подряд проведенных уроков, без проветривания)
Атмосферное давление: 758 мм рт.ст. K =0,97
Результат замера кислорода: 18,3*0,97 = 17,7%
3 измерение (после 5мин проветривания)
Атмосферное давление: 758 мм рт.ст. K =0,97
Результат замера кислорода: 19*0,97 = 18,4%
Результаты измерений представлены в таблице и на графике (приложение 4).
Таким образом, содержание кислорода в воздухе за 6 уроков без проветривания уменьшилось с 21,2% до 17,7%.
Даже при условии периодически открытых дверях и вентиляции содержание кислорода изменяется значительно – на 3,5%.
5 минутное проветривание через одно окно площадью 0,64м 2 привело к повышению содержания кислорода всего на 0,7%.
Согласно результатам опроса (приложение 5), большинство учащихся считает:
22 ученика – 39% опрошенных ответили, что воздух в классе бывает душный;
30 учеников – 54% предположили, что в воздухе много пыли;
36 учащихся – 64% ответили, что такой воздух вызывает головную боль;
37 учащихся – 66% считает, что очистить воздух в помещении лучше всего с помощью проветривания.
Содержание кислорода в классном помещении до начала уроков расценивается как благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе (зона 1-2).
После шести проведенных подряд уроков при периодически открывающейся двери и вентиляции помещения, содержание кислорода расценивается как недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе (зона 5-6).
Проветривание повышает содержание кислорода в помещении, однако проветривание через одно открытое окно площадью 0,64м 2 явно недостаточно для восстановления нормального содержания кислорода. Уровень содержания кислорода по-прежнему расценивается как недостаточный. Либо нужно увеличивать площадь проветривания, либо время проветривания.
Даже при наличии вентиляции и открытой двери в кабинете необходимо проветривание на каждой перемене не менее 10 мин.
По итогам опроса можно сделать вывод, что все респонденты осознают проблему застоя воздуха в классном помещении в течение учебного дня и могут решить ее с помощью регулярного проветривания. Также они обратили внимание, что данная проблема может быть решена с помощью регулярных проветриваний помещения во время перемены.
С результатами проведенных исследований планируем ознакомить учащихся и учителей школы и предложить их вниманию рекомендации по проветриванию помещений (приложение 6).
П ЛАН КАБИНЕТА БИОЛОГИИ
Учительский стол с доской
Ученический стол 1
Ученический стол 2
Ученический стол 4
Ученический стол 6
Ученический стол 8
Ученический стол 3
Ученический стол 5
Ученический стол 7
- место проведения измерений
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 5-10 КЛАССОВ
1. Какой бывает воздух в классе? Варианты ответа: неприятный, душный, тяжелый, сухой
2. Какие вредные компоненты есть в непроветренном классе? Варианты ответа: углекислый газ, микробы, запахи, пыль
3. Какое влияние оказывает воздух в помещении на человека? Варианты ответа: головная боль, усталость, затрудненное дыхание, аллергия
Читайте также: