I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
И ПУСТОТА БЫВАЕТ ПОЛЕЗНА
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение 3
Глава 1. Теоретическая часть
1.1. Что такое вакуум? 4
1.2. Существует ли вакуум на Земле? 4
1.3. Вакуум – друг или враг человека? 5
1.4. Можно ли получить вакуум в домашних условиях? 7
1.5. Интересные факты о вакууме 7
Глава 2. Практическая часть
2.1. Изготовление вакуумного насоса 9
2.2. Получение вакуума в домашних условиях 9
2.3. Изготовление барометра 10
2.4. Опыты с вакуумом 11
2.5. Анализ результатов анкетирования 12
Заключение
Список литературы
Приложение
Вакуум - друг или враг.
Однажды летом мы ночевали на даче. Я долго не мог уснуть на новом месте. Тогда мама предложила мне выйти на крылечко. На улице было очень тепло, а на небе сияли тысячи звезд. Мы любовались их мерцанием и рассуждали о космосе.
Огромный мир космоса полон удивительных тайн. Некоторые из них я узнал при посещении Московского планетария. Оказывается космическое пространство бесконечно. В нем находятся миллиарды звезд и планет. Атмосфера, или воздушная оболочка, пригодная для жизни, окружает только Землю. Именно поэтому на Земле возможна жизнь. Но что, же находится между звездами и планетами, ведь расстояния между ними огромны?
Я узнал, что в межпланетном пространстве находится вакуум – пустота. Меня очень заинтересовала эта загадочная и непонятная среда. Интересно, существует ли вакуум на Земле и может ли он приносить пользу человеку?
Цель: исследовать вакуум.
Гипотеза: вакуум на Земле существует и приносит пользу человеку.
Задачи:
1. Изучить, что такое вакуум.
2. Выяснить, существует ли вакуум на Земле.
3. Узнать может ли вакуум приносить пользу человеку.
4.Выяснить, можно ли получить вакуум в домашних условиях.
5. Узнать интересные факты о вакууме.
Методы исследования:
1. Изучение литературы.
2. Изучение статей и публикаций в Глобальной сети Интернет.
3. Анкетирование.
4. Проведение экспериментов.
5. Обобщение на основе анализа полученной информации.
Объектом нашего исследования является вакуум.
Предметом исследования является польза вакуума.
Глава 1. Теоретическая часть
-
-
Что такое вакуум?
-
Вакуум это пространство, в котором нет ничего. Вакуум это пустота. Значит, можно предположить что, в комнате, в которой нет мебели, находится вакуум? Конечно же, это не так! В пустой комнате находится воздух, а вакуум это пространство в котором нет ничего, включая воздух и другие газы.
Идеального вакуума или идеальной пустоты не существует. Условно принято считать, что абсолютный (идеальный) вакуум находится в космосе. Но и там содержится и очень разреженный газ, и очень маленькие частички космической пыли в очень ничтожном количестве (приложение 1,рисунок 1). А под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Но что, же такое атмосферное давление? Попытаемся это выяснить.
Мы живем на дне воздушного океана, который называется атмосфера. Над нами десятки, сотни километров воздуха. Он давит на все, что находится внизу. На каждый квадратный сантиметр воздух давит с силой примерно 1 кг (10Н). Это давление и называется атмосферным. Мы его не замечаем, потому что внутри нас тоже существует давление, которое уравновешивает атмосферное.
Давление воздуха у поверхности земли и на возвышении не одинаковое. Его можно измерить при помощи барометра. Если заметить показания прибора на улице, а затем на крыше девятиэтажного дома, то мы увидим, что давление наверху меньше чем внизу (приложение 1, рисунок 2). При подъеме на высоту давление падает. Это происходит потому, что над высокими местами воздуха остается меньше, и он не так сильно давит на окружающие предметы. Значит, чем выше мы будем подниматься, тем ниже будет давление, а воздух будет становиться все более разрежённым. Поэтому высоко в горах трудно дышать, и альпинисты надевают кислородные маски.
Постепенно атмосфера переходит в безвоздушное пространство. И на высоте более 100 километров начинается космос. Наша планета Земля удерживает воздушную оболочку при помощи силы притяжения, чем дальше от Земли, тем эта сила слабее.
1.2. Существует ли вакуум на Земле?
На Земле в естественных условиях вакуума не существует. Малейшее разрежение в воздухе сразу, чем-нибудь заполняется.
Мы с друзьями любим бегать с брызгалками и обливать из них друг друга водой. И все ребята знают, для того чтобы брызгалку заполнить водой, нужно сдавить ее руками выпустив воздух, после чего опустить под воду. Вода проникает в брызгалку, уничтожая неполный вакуум.
Подобное можно так же увидеть, когда пьешь сок из коробочки. Если выпить весь сок через трубочку и продолжать высасывать воздух, то коробочка сомнется (приложение 1, фото 3). А когда мы резко выдернем трубочку изо рта, она вновь примет прежнюю форму. Только в этом случае пустоту заполнит не вода, а воздух.
Так и в природе. Если, к примеру, вследствие землетрясения сдвигаются пласты земли и образуются пустоты – пещеры, то они немедленно заполняются водой, нефтью, газом или воздухом.
1.3. Вакуум - друг или враг человека?
Мы выяснили, что вакуум это пространство, в котором нет ничего, включая воздух. Если нет воздуха, значит, нет и жизни. Следовательно, вакуум опасен для человека. В космосе от вакуума приходится оберегать крошечную атмосферу космического корабля. Для этого корабли делают герметичными. Если в нем появится хоть малейшая щель, то весь воздух выйдет в космическое пространство. Корабль станет не пригодным для дальнейшего существования людей. Утечка воздуха опасна не только в условиях космоса. Разгерметизация самолета может привести к гибели пассажиров и экипажа. Самолеты хоть и не летают в условиях вакуума, но разрежение воздуха на высоте их полета достаточно велико.
Не смотря на «вредность» вакуума он может приносить и пользу. Без вакуума не существовало бы многих вещей.
У каждого есть приборы, которые работают при помощи вакуума. Самый простой прибор – это вакуумные присоски. Присоски прилипая к гладким поверхностям способны удерживать различные предметы. Так в ванной комнате прикреплены к стенам полочки для хранения мыльных принадлежностей (приложение 1, фото 4). У моего брата есть игрушки, которые удерживаются на стенах при помощи вакуумных присосок (приложение 1, фото 5). А дедушка подарил нам вакуумные тиски. Их очень удобно устанавливать на поверхности стола и выполнять различные работы (приложение 1, фото 6). На заводе, где работают мои родители, используют большие вакуумные присосы, при помощи которых поднимают или удерживают тяжелые металлические детали.
Мы часто берем с собой в поездки термос (приложение 1, фото 7). Это хорошо всем известный прибор, работает при помощи вакуума. Термос имеет двойные стенки, между которыми удален воздух. Благодаря безвоздушному пространству теплота от внутренней стенке к наружной или от наружной к внутренней не передается, и напиток сохраняет свою температуру.
В научных лабораториях применяют аналогичный термосу прибор. Он называется сосуд Дьюара. Сосуд Дьюара используют для хранения жидкого газа. Жидкие газы имеют очень низкую температуру и без специального сосуда они очень быстро бы испарились.
Один из самых важных приборов – простая электрическая лампочка тоже не может работать без вакуума. В стеклянной колбе электрической лампочки находится, тонка металлическая “пружинка”- спираль (приложение 1, рисунок 8). Когда по спирали течет ток лампочка светиться. Однажды я случайно разбил электрическую лампочку. Но меня это, ни сколько не огорчило, ведь спираль была цела (приложение 1, фото 9). Я решил, что лампочка будет работать и так. Но вышло совсем по-другому. Когда я включил светильник, пошел дым, спираль вспыхнула и очень быстро сгорела (приложение 1, фото 10). Я очень перепугался и решил больше никогда не проделывать такие эксперименты. Позже папа объяснил, что тонкая спираль электрической лампочки на воздухе сгорает в один миг. Так же я узнал, что при изготовлении электрических лампочек из них удаляют воздух, а потом закачивают туда немного специального газа. Это делается для того, чтобы лампочка горела ещё дольше.
Мой дедушка – инженер на пенсии собрал большую коллекцию старых ламповых радиоприемников и телевизоров (приложение 1, фото 11). Он рассказал мне, что эти приборы содержат электронные лампы, которые не могут работать без “пустоты” (приложение 1, фото 12). Из радиоламп и телевизионных трубок выкачан воздух. Электроны, вылетая с раскаленного катода лампы, должны попасть на анод, не встретив на своем пути ни каких препятствий. А это возможно только при очень большом разрежении воздуха (приложение 1, рисунок 13, 14). То же самое происходит и в телевизионной трубке. Электроны должны беспрепятственно попасть на экран трубки и нарисовать на нем изображение, которое мы видим на экране. Для телевизионных трубок и радиоламп нужна пустота особенно «чистая». Чтобы этого добиться внутрь лампы или трубки при сборке помещают специальное вещество – поглотитель. Потом откачивают из лампы воздух и герметично запаивают. Далее лампу сильно разогревают. Поглотитель раскаляется, и его пары поглощают остатки воздуха, оседая на стенках лампы. Поэтому радиолампы и телевизионные трубки имеют темный цвет. Ламповые телевизоры и ламповые радиоприемники ушли в прошлое, но без них не было бы современного радио и телевидения.
В каждом доме есть пылесос. Мощный вентилятор внутри него создает разрежение. И в пылесос вместе с воздухом устремляется пыль и частички мусора. Если поднести шланг работающего пылесоса к руке, то можно ощутить разность давлений.
Для упаковывания вещей используют вакуумные пакеты. В отличие от обычных полиэтиленовых мешков они снабжены замочком, который герметично закрывает пакет и клапаном, через который можно при помощи пылесоса или вакуумного насоса выкачать воздух (приложение 1, фото 15). Вакуумные пакеты позволяют значительно сэкономить пространство шкафа или чемодана (приложение 1, фото 16, 17). Однажды, готовясь к путешествию, я собрал все необходимые вещи. Но оказалось, что они с трудом помещаются в чемодане. Тогда я упаковал вещи в вакуумные пакеты, что позволило мне значительно сэкономить место, и в поездку я отправился с небольшой сумкой.
Вакуумные упаковки можно встретить и на прилавках продуктовых магазинов (приложение 1, фото 18). Они позволяют дольше сохранять свежесть продуктов.
Благодаря вакууму мы имеем возможность измерять температуру воздуха при помощи термометра. В его тоненьком канальце отсутствует воздух, который мешал бы движению ртути или подкрашенному спирту. Когда становиться тепло жидкость в канальце термометра нагревается, расширяется, и столбик ртути или спирта поднимается. Когда становится холодно – столбик опускается.
Барометр так же работает при помощи вакуума. Он состоит из коробочки с подвижной крышкой (приложение 1, фото 19). Из коробочки удален воздух. Несложный механизм соединяет крышку со стрелкой. Изменения атмосферного давления передаются на крышку. Она вдавливается или выпрямляется, перемещая при этом стрелку, которая показывает атмосферное давление. Оказывается с помощью барометра можно прогнозировать погоду! Если давление понижается, то небо будет пасмурным и возможны дожди или снег. А резкие колебания стрелки барометра предупреждают о буре, грозе или шторме.
Самолеты гражданской авиации летают на высоте до 20 км. Для определения высоты пилоты используют прибор под названием альтиметр или высотомер. Принцип действия высотомера основан на измерении атмосферного давления. Как нам уже известно, с высотой давление уменьшается. Экипаж постоянно контролирует высоту полета. “Снижение воздушного судна на посадку без достоверной информации об атмосферном давлении в районе аэродрома категорически запрещается”. Так написано в правилах проведения полетов и от этого зависит безопасность пассажиров и членов экипажа.
Благодаря неполному вакууму самолеты держатся в воздухе. Форма крыла самолета сконструирована таким образом, что бы воздух, который обтекает крылья самолета во время полета, создавал над верхней плоскостью неполный вакуум. Над нижней плоскостью воздух начинает давить на крыло, поднимая самолет вверх (приложение 1, рисунок 20).
Вакуум применяется в металлургии для получения высоких сортов металла, в литейном деле и во многих других отраслях промышленности.
Космический вакуум то же приносит пользу. Космические корабли летят в безвоздушном пространстве свободно не испытывая никакого сопротивления. Астрономы мечтают об обсерваториях, построенных в космосе, где воздух не будет мешать наблюдениям небесных тел. А физики с завистью поглядывают на небо. Для изучения мельчайших частиц им нужна самая чистая пустота.
Таким образом, без вакуума не обойтись в современном мире. Невозможно себе представить жизнь без электрической лампочки, термометра или телевизора. Без него невозможна авиация, космонавтика, современная медицина и металлургия. Вакуум является другом и помощником для человека.
1.4. Можно ли получить вакуум в домашних условиях?
Для получения вакуума используют вакуумные насосы. Вакуумный насос – устройство для удаления (откачки) газов.
Существует огромное количество разнообразных вакуумных насосов. Современные вакуумные насосы способны выкачивать воздух с очень высокой степенью разрежения, но абсолютного (полного) вакуума достичь не удается. Чаше всего вакуумные насосы применяют в промышленных целях.
Для получения вакуума в домашних условиях подойдут поршневые и небольшие электрические насосы, специально предназначенные для бытового использования (приложение 1, рисунок 21, 22).
1.5 Интересные факты о вакууме.
Космос и люди.
Алексей Архипович Леонов – первый человек совершивший выход в открытый космос с космического корабля «Восход-2» (приложение 1, фото 23). В условиях вакуума он находился всего 12 минут и 9 секунд. Во время выхода Леонова в космос возникла нештатная ситуация: скафандр космонавта разбух и не позволял возвращению в космический корабль через специальный шлюз. Леонов уменьшил давление в скафандре и смог втиснуться обратно в космический корабль. За этот полёт Леонов получил звание «Героя Советского Союза».
28 декабря 2013 г. космонавты МКС (Международной космической станции) Сергей Рязанский и Олег Котов установили новый рекорд пребывания в открытом космосе. Россияне находились в космической пустоте 8 часов и 53 минуты, и впервые в истории вынесли Олимпийский факел в открытый космос!
Что будет с человеком в открытом космосе.
Если вы случайно окажетесь в безвоздушном космическом пространстве и забудете надеть скафандр, то будете оставаться в живых около 90 секунд. С вашим организмом будет происходить следующее:
1. В течение первых 10–15 секунд вы останетесь в сознании и будете чувствовать, что с поверхности вашего тела испаряется влага - как при сильном потоотделении. Поэтому в безвоздушном пространстве человек ощущает ледяной холод.
2. Возможно, вы ощутите приступы тошноты, поэтому перед выходом в открытый космос не употребляйте газировку и острый соус.
3. Если вы не одеты в плотный эластичный костюм, то ваше тело раздуется до размеров, вдвое превышающих обычные. Вам будет очень сложно протиснуться через люк, чтобы вернуться на космический корабль.
4. По мере того, как влага испаряется с поверхности вашего тела и жидкости в организме становиться все меньше, вы чувствуете всё больший холод. Рот и язык становятся ледяными.
5. Если вы при всём этом окажетесь ещё и под прямыми солнечными лучами (без специальных защитных средств), то получите сильнейший солнечный ожог.
6. Из-за недостатка кислорода кожа приобретает голубовато-пурпурный оттенок.
7. Мозг и сердце остаются в относительном порядке примерно 90 секунд. После этого вам уже ничто не поможет.
8. Но если воздействие вакуума вовремя прекратить, то организм постепенно придёт в норму. Правда, на некоторое время вы не сможете видеть и самостоятельно двигаться. Но со временем все функции восстановятся. Кроме того, несколько дней вы не будете ощущать вкус еды.
Космический телескоп.
25 апреля 1990г. был выведен на расчетную орбиту космический телескоп «Хаббл». Это единственная в мире автоматическая обсерватория, которая находится в космосе и вращается вокруг Земли. Благодаря отсутствию влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7—10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле. Размещение телескопа на околоземной орбите дает возможность заглянуть в самые отдаленные уголки нашей галактики и исследовать новые миры вселенной.
Холодная сварка
Если два кусочка металла соприкоснуться в космосе, то они прочно сплавятся. Два куска металла без всякого покрытия на них станут одним целым в вакууме космоса. Такое на земле не происходит, так как атмосфера образует слой окисленного материала между поверхностями. Такой эффект мог бы стать проблемой для космических станций, но так как большая часть используемых инструментов принесена с земли, они уже покрыты окисленным материалом. Доказательством такого процесса служат специально проведенные эксперименты.
Вакуумная бомба.
На вооружении российской армии состоит грозное и мощное оружие – вакуумная бомба. Эта отечественная разработка по своим возможностям и эффективности сравнима с ядерным оружием. Данный вид оружия не загрязняет окружающую среду и очень дешев в производстве. При взрыве вакуумной бомбы образуется зона пониженного давления, куда стремительно засасывается воздух и все окружающие предметы. Площадь поражения 300 метров. Это грозное оружие охраняет спокойствие нашей Родины!
Глава 2. Практическая часть.
2.1. Изготовление вакуумного насоса.
Мы изготовили поршневой вакуумный насос самостоятельно. Для этого нам потребовалось: медицинский шприц, тройник, полиэтиленовая трубка, два обратных клапана (приложение 2, фото 1). Трубку, тройник и обратный клапан, используют в аквариумах, их можно купить в любом зоомагазине. Сначала мы подсоединили трубку к шприцу, а затем прикрепили к ней тройник. К тройнику с обеих сторон мы подсоединили два обратных клапана. Для того чтобы вакуумный насос заработал, клапаны должен пропускать воздух в нужном направлении. Один клапан должен, когда мы действуем поршнем, удалять воздух из резервуара, к которому подсоединен насос. Другой клапан должен удалять воздух из насоса. Чтобы не ошибиться, на клапанах нарисованы стрелочки, которые обозначают направление движения воздуха. Простой вакуумный насос готов (приложение 2, фото 2). Мы решили проверить его в действии.
Для проверки простого вакуумного насоса нам понадобились две емкости. Это были два стакана. В один стакан мы налили воду. Затем опустили в стаканы трубочки, идущие от насоса, и начали перекачивать воду из одного стакана в другой (приложение 2, фото 3). Насос работал отлично! Если в этом эксперименте вместо стакана использовать герметичную емкость, то можно выкачать из неё воздух и получить вакуум (приложение 2, фото 4).
2.2. Получение вакуума в домашних условиях.
При помощи следующих опытов мы узнали несколько способов получения неполного вакуума в домашних условиях. Нам понадобилось: лёгкий стакан, стекло, салфетка или бумага, хорошо впитывающая воду (приложение 2, фото 5). Мы наполнили стакан до краёв водой и накрыли его салфеткой. Сверху положили стекло и аккуратно перевернули стакан вверх дном. Когда салфетка впитала воду, мы перевернули стакан обратно и осторожно приподняли стекло. Стакан с водой тоже поднялся. Он как бы висел в воздухе (приложение 2, фото 6). Чудеса!!! Но все легко объяснимо. Когда часть воды впиталась в салфетку, в стакане образовалось разреженное пространство – , а наружное атмосферное давление с силой прижимало стекло к стакану.
Мы с папой проделали очень сложный и опасный эксперимент. Для него нам потребовалась жестяная банка с соком. Гвоздем мы пробили в банке два отверстия и вылили из нее сок. В банку мы налили немного воды. Папа запаял одно отверстие. Мы поставили банку на огонь (приложение 2, фото 7). Когда вода покипела несколько минут, из банки удалился весь воздух, а пространство над водой заполнилось паром. Папа снял банку с огня и быстро запаял оставшееся отверстие (приложение 2, фото 8). Мы поставили банку под струю холодной воды (приложение 2, фото 9). На наших глазах жестяная банка смялась, как будто кто-то невидимый смял ее могучими руками (приложение 2, фото 10). Этот опыт демонстрирует еще один способ получения вакуума в домашних условиях. Образовавшийся при кипении воды пар вытеснил из банки воздух. Когда мы охладили банку, пар снова превратился в воду, и над ее поверхностью образовался вакуум. Жестяная банка достаточно прочная. Не каждому под силу ее сжать. Но когда из банки удалили воздух, она смялась под действием атмосферного давления.
Мы решили проверить, какое разрежение нам удастся получить при помощи вакуумного насоса. Для этого, мы поместили барометр в вакуумный контейнер и плотно закрыли его крышкой. Вакуумный контейнер оснащен обратным клапаном, который позволяет удалять из него воздух. Перед началом эксперимента мы замерили давление внутри контейнера. Оно составляло 1000 мБар (приложение 2, фото 11). После при помощи электрического вакуумного насоса мы начали откачивать воздух. Стрелка барометра стала вращаться, показывая падение давления. Когда давление внутри контейнера стало менее 600 мБар, нам пришлось остановить эксперимент. Мы побоялись, что сильно прогнувшись, крышка контейнера сломается (приложение 2, фото 12). Спад давления составил более 400 мБар. Вот так, мы смогли перенестись на высоту 4000 метров, оставаясь при этом на одном месте!
2.3. Изготовление барометра.
Из книг мы узнали как устроен барометр, но для того что бы наглядно это представить мы сделали барометр своими руками. Мы натянули на стеклянную банку оболочку из воздушного шарика и прикрепили к ней стрелку–указатель. Рядом с банкой установили измерительную шкалу (приложение 2, фото 13). Так как мы не стремились получить точные показания атмосферного давления, а просто хотели понять принцип работы барометра, то в качестве измерительной шкалы мы использовали ученическую линейку. В течение нескольких дней мы следили за показаниями нашего барометра. Когда давление наружного воздуха увеличивалось (становилось больше давления внутри банки), оболочка из шарика вдавливалась внутрь и стрелка поднималась по шкале. А когда давление наружного воздуха уменьшалось (становилось меньше давления внутри банки), оболочка выгибалась наружу и стрелка опускалась. Таким образом, изготовленный нами барометр работает, и по нему можно даже следить за изменениями погоды.
2.4. Опыты с вакуумом.
Вакуум помогает дольше сохранять свежесть продуктов. Мы решили убедиться в этом, проделав эксперимент. Для этого нам потребовались два одинаковых банана (приложение 2, фото 14). Один банан мы поместили в обычный контейнер, а другой в вакуумный. Затем мы выкали воздух из второго контейнера с помощью специального электрического вакуумного насоса (приложение 2, фото 15). И поместили обе емкости в холодильник. Прошло две недели. В обычном контейнере банан почернел, а в вакуумном остался желтым и прекрасно сохранился (приложение 2, фото 16). Благодаря отсутствию кислорода в вакуумном контейнере нет бактерий, которые приводят к порче продуктов, поэтому банан остался свежим. Т.об вакуум действительно помогает сохранять свежесть продуктов.
В одном фантастическом фильме на нашей планете появился внеземной организм, напоминающий пену. Он стал очень быстро увеличиваться в размерах, уничтожая все на своем пути. В конце концов, пена поглотила всю планету…. Посмотрев этот фильм, мы решили проделать эксперимент с пеной для бритья. Электрическим вакуумным насосом мы пользовались в предыдущих опытах, а при проведении этого эксперимента мы решили испытать в действии ножной поршневой вакуумный насос.
Мы поместили немного пены для бритья в трехлитровую банку (приложение 2, фото 17). Затем плотно закрыли банку жестяной крышкой при помощи машинки для консервирования овощей (приложение 2, фото 18). Для этого в крышке проделали отверстие и подсоединили к ней шланг вакуумного насоса. Для герметизации место стыка шланга и крышки мы залепили пластилином. Когда мы начали выкачивать воздух из банки, пена стала быстро увеличиваться в размерах, как будто это неведомый организм с другой планеты. Созданное нами разрежение позволило мне поднять трехлитровую банку, удерживая ее за резиновый шланг (приложение 2, фото 19). По окончанию эксперимента я с трудом отсоединил шланг от крышки, при этом был слышен хлопок. А пена разлетелась по всей банке (приложение 2, фото 20).
Как сделать у себя дома фонтан? Очень просто! Мы взяли маленькую стеклянную баночку, наполнили ее подкрашенной водой и плотно закрыли крышкой. В крышке проделали два отверстия. В одно отверстие вставили короткую тоненькую трубочку таким образом, чтобы она доходила до самого дна баночки. В другое отверстие мы вставили длинную трубку, так чтобы она доходила только до поверхности воды. Баночку поставили на дно трехлитровой банки. Плотно закрыли банку жестяной крышкой, пропустив через заранее подготовленное отверстие длинную трубку, идущую от маленькой баночки (приложение 2, фото 21). По центру крышки мы проделали еще одно отверстие. Через это отверстие мы начали откачивать из трехлитровой банки воздух. Когда в банке создалось разрежение, из трубочки начал бить цветной фонтан (приложение 2, фото 22). Это произошло, потому что давление внутри банки оказалось меньше наружного атмосферного давления. Наружное атмосферное давление давит через трубку на воду, заставляя фонтан биться. Опыт нас удивил тем, что фонтан заработал практически сразу, как мы начали откачивать воздух из банки, т. е. при очень малом разрежении воздуха.
Как надуть воздушный шарик, даже не дотрагиваясь до него? Следующий опыт нам это продемонстрировал. Мы присоединили шарик к трубочке и поместили его в трехлитровую банку. Плотно закрыли банку, пропустив, через отверстие крышки, трубочку с подсоединенным шариком (приложение 2, фото 23). К другому отверстию подсоединили вакуумный насос. Мы начали выкачивать воздух. Шарик стал надуваться и вскоре заполнил всю банку (приложение 2, фото 24). По объему шарика можно судить, сколько воздуха мы выкачали из банки.
Таким образом, проведенные эксперименты позволили нам лучше понять, что такое вакуум и как атмосферное давление воздействует на окружающие предметы. Мы выявили несколько способов получения вакуума в домашних условиях. А так же доказали, что вакуум имеет огромное практическое применение. Вакуум - помощник человека.
2.5 Анализ анкетирования.
Мы решили выяснить, знают ли ученики младших классов, что такое вакуум. Для этого мы провели социологическое исследование и попросили ребят ответить на вопросы анкеты (приложение 2, фото 25, 26, приложение 3). В анкетировании приняло участие 80 респондентов. Казалось бы, легкие вопросы о разгерметизации космического корабля и о приборах, содержащих вакуум, вызвали у ребят затруднения (приложение4, диаграмма 1). На эти два вопроса большинство респондентов не смогли ответить верно.
Подводя итоги опроса, мы выявили, что большинство учеников не знают, что такое вакуум и какую роль он играет в жизни человека. По вопросу о пользе вакуума для человека, мнения разделились поровну (приложение 4, диаграмма 2). Только 56% респондентов считают, что пустота бывает полезна. Поэтому мы предлагаем использовать результаты нашей работы на уроке окружающего мира, с целью расширить кругозор одноклассников (приложение 2, фото 27).
Заключение.
В результате работы мы достигли своей цели – исследовали вакуум.
Задачи, поставленные в начале нашей работы, были полностью решены.
Наша гипотеза: вакуум на Земле существует и приносит пользу человеку, подтвердилась. Действительно, в естественных условиях вакуум на Земле не встретишь, но люди научились создавать его искусственно. Правда, полный вакуум достичь не удается, но современные вакуумные насосы способны выкачать воздух с очень большой степенью разряжения. Кроме того мы выяснили, что можно получить вакуум в домашних условиях. Это подтвердили проведенные нами эксперименты.
Вакуум очень опасен. Но люди научились использовать его в своих целях. Без вакуума не было бы многих приборов. Он применяется в разных областях промышленности. Вакуум необходим науке. Мы доказали, что вакуум имеет практическое применение и при правильном его использовании он является другом человека! И пустота бывает полезна!
Список литературы.
1. Л. Гальперштейн «Забавная физика», Москва, издательство «Детская литература» 1994 г.
2. Ф. В. Рабиза «Простые опыты», Москва, издательство «Детская литература» 1997 г.
3. Т. Фещенко, В. Вожегова «Физика. Справочник школьника» Москва,1995г.
4. http://ru.wikipedia.org
5. http://галилео.рф.
Приложение 1
Рисунок 1. Разреженный газ и частички космической пыли.
Рисунок 2. Давление у поверхности земли и на возвышении
неодинаковое.
Фото 3. В коробочке образовался неполный вакуум.
Фото 4. Полочка с вакуумными присосками.
Фото 5. Игрушка с вакуумными присосками.
Фото 6. Вакуумные тиски.
Фото 7. Вакуумный прибор – термос.
СПИРАЛЬ
Рисунок 8. Лампа накаливания.
Фото 9. Лампочка разбилась, но спираль осталась цела.
Фото 10. На воздухе спираль вспыхнула
и сгорела в один миг.
Фото 11. Ламповый радиоприемник.
Фото 12. Электронная лампа.
Рисунок 13. Воздух мешает электронам вылетающим с
раскаленного катода лампы попасть на анод.
Рисунок 14. В вакууме электроны вылетая с катода лампы
попадают на анод не встретив на своем пути препятствий.
Фото 15. Из вакуумного пакета при помощи пылесоса
можно выкачать воздух.
Фото 16, 17. Вакуумные пакеты позволяют значительно сэкономить
пространство шкафа или чемодана.
Фото 18. Вакуумные упаковки позволяют дольше
сохранять продукты свежими.
Фото 19. Барометр-альтиметр.
Рисунок 20. Благодаря неполному вакууму, самолеты
держатся в воздухе.
Фото 21. Поршневый ножной вакуумный насос.
Фото 22. Электрический вакуумный насос.
Фото 23. Алексей Архипович Леонов – первый человек
совершивший выход в открытый космос
Приложение 2
Фото 1. Для изготовления вакуумного насоса нам потребовалось.
Фото 2. Вакуумный насос собственного изготовления.
Фото 3. Вакуумный насос в действии.
Фото 4. При помощи самодельного вакуумного насоса мы выкачали
воздух из пластиковой бутылки.
Фото 5. Опыт со стаканом.
Фото 6. Стакан с водой висит в воздухе.
Фото 7. Жестяную банку с водой мы поставили на огонь.
Фото 8. Папа запаял отверстие в банке.
Фото 9. Мы поставили банку под холодную воду.
Фото 10. Когда мы остудили банку в холодной воде, она смялась.
Фото 11. Мы поместили барометр вакуумный контейнер.
Фото 12. Когда давление в контейнере стало менее 600 мБар,
нам пришлось остановить эксперимент.
Фото 13. Барометр, который мы изготовили сами.
Фото 14. Два одинаковых банана.
Фото 15. Из вакуумного контейнера мы выкачали воздух.
Фото 16. Через две недели в обычном контейнере банан почернел.
Фото 17. В банку мы поместили немного пены для бритья.
Фото 18. Банку закрыли жестяной крышкой при помощи
машинки для консервирования овощей.
Фото 19. Пена увеличилась в размерах.
Фото 20. Пена разлетелась по всей банке.
Фото 21. Опыт с фонтаном.
Фото 22. Фонтан.
Фото 23. Опыт с шариком.
Фото 24. Шарик занял весь объем банки.
Фото 25, 26. Анкетирование.
Фото 27. Урок окружающего мира.
Приложение 3
-
Что такое вакуум?
а) вакуум – это пустота
б) вакуум - это пространство, в котором нет ничего, включая воздух и другие газы
в) вакуум – это особое состояние вещества
-
Существует ли вакуум на Земле?
а) да
б) нет
-
Почему опасна разгерметизация космического корабля?
а) в космический корабль могут проникнуть инопланетяне
б) весь воздух выйдет в космическое пространство, и корабль станет не пригодным для дальнейшего существования людей
в) в космический корабль попадут микробы
-
Какой прибор измеряет атмосферное давление?
а) барометр
б) тахометр
в) весы
-
Какие приборы содержат вакуум?
а) термос
б) часы
в) термометр
г) фонарь
-
Как вы считаете, вакуум приносит пользу человеку?
а) да
б) нет
Приложение 4
Диаграмма 1.
Диаграмма 2.