XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изготовление лавовой лампы в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Однажды, мы приехали в магазин хозяйственных товаров. Наше внимание привлёк «космический» предмет, от которого мы не могли оторвать глаз. Это была стеклянная колба, в которой плавно передвигались пузырьки. Так мы впервые узнали о существовании лавовой лампы (Приложение А). Мы поставили перед собой цель – изучить принцип действия лавовой лампы.
Для её выполнения были поставлены задачи:
Изучить историю создания и принцип работы лавовой лампы.
Создать действующую модель лавовой лампы в домашних условиях.
Провести наблюдения за процессом работы лавовой лампы и сделать выводы.
Объект исследования: лавовая лампа.
Предмет исследования: изготовление модели лавовой лампы в домашних условиях.
Методы: анализ литературы, аналогия, обобщение, моделирование, наблюдение, описание, практическое моделирование, прогнозирование, сравнение, тестирование, эксперимент.
Актуальность лавовой лампы заключается в том, что 10 минут просмотра на неё релаксирует и снимает стресс и усталость, накопленную за день.
Подробно с физической основой действия лавовой лампы мы ознакомились в статье «Тайны волшебной лампы» журнала “Квант” от 1986г. Статья написана кандидатом физико-математических наук. Отысканием общих закономерностей явлений, когда объекты сочетаются и объединяются друг с другом, занимается наука - синергетика.
I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
I. 1. История создания лавовой лампы
Автором идеи лавовой лампы является инженер из Великобритании Эдвард Крэйвен Уолкер.
В одном из английских пабов он увидел жидкий таймер в виде шейкера для коктейлей. Он использовался для контроля времени приготовления вареных яиц. Данный шейкер помещался в кастрюльку с водой и сырым яйцом. По мере того как вода закипала, она также нагревала и плавила разноцветную каплю воска в шейкере. Как только капля всплывала на поверхность, яйцо считалось готовым к употреблению (ПРИЛОЖЕНИЕ Б).
В 1963г. вдохновившись этой идеей, Э.Уолкер смешал в стеклянной колбе масло и парафин, а далее подогрел и подсветил всю эту смесь снизу. В результате чего получил эффект необычайной красоты. Как будто в маленьком пространстве оказалась запрятана целая вселенная (ПРИЛОЖЕНИЕ В).
Тема космоса была очень популярна в обществе 60-х годов XX века. Покорение человеком космоса было одним из главных событий этого времени. Оно нашло отражение и в предметах интерьера. Изобретатель дал своему детищу название Astro Lamp. (англ. Astro – космический). Лампа имела вид космической ракеты (ПРИЛОЖЕНИЕ Г).
Своё изобретение Э. Уолкер выставил на одной из немецких выставок. Оно было замечено бизнесменами США. Они приобрели патент на ее изготовление, но дали изделию название Lava Lamp и запустили его производство в городе Чикаго. Со временем случайное изобретение превратилось в символ эпохи. Лавовая лампа гипнотизирует, завораживает и притягивает взгляд. Со временем она меняет дизайн, размер и форму, но остается неизменным, что стеклянная колба крепится на устойчивом металлическом основании, где спрятаны лампочка, патрон и провода (ПРИЛОЖЕНИЕ Д).
I. 2. Принцип действия лавовой лампы
Лава - это раскаленная жидкость или очень вязкая масса из расплава горных пород, изливающаяся на поверхность земли при извержении вулканов.
Лавовая лампа - это декоративный светильник, который представляет собой прозрачную стеклянную ёмкость с прозрачной незамерзающей жидкостью (маслом) и полупрозрачным парафином (воском), снизу которых расположена лампа накаливания (ПРИЛОЖЕНИЕ Е).
Устройство лавовой лампы можно разделить на две части. В первую очередь это емкость - колба. В лампе она является сменной и можно выбрать разные цвета жидкостей внутри колбы (ПРИЛОЖЕНИЕ Ж). Колба бывает разной формы, чаще это цилиндр, но встречаются и извилистые формы. Колба помещается на подставке, которая состоит из лампочки накаливания, отражающего элемента, провода для подключения к электросети (ПРИЛОЖЕНИЕ З). При включении в сеть лампа разогревает и подсвечивает жидкость внутри колбы. Очень важно, правильно подобрать лампочку. Обычно она идет мощностью 25-40 Вт. Зависит от размера колбы. Но самая главная составляющая лампы, выполняющая роль лавы - жидкость, наполняющая колбу (ПРИЛОЖЕНИЕ И). При нагревании воск начинает медленно изменять свою форму. В условиях растущей температуры он расширяется быстрее воды, то есть становится менее плотным, отчего поднимается вверх в виде красивых пузырей. Удаляясь от лампы, воск остывает и опускается обратно на дно сосуда. Происходит медленное «лавообразное» перемещение воска в масле, своего рода танец «жидкостей». Эффект основан на том, что в колбе две несмешиваемые жидкости разной плотности. При обычной температуре воск немного тяжелее масла и тонет в нём, но при небольшом нагреве воск становится легче масла и всплывает (ПРИЛОЖЕНИЕ К). Вот такое простое движение, подсвеченное лампочкой, поражает своей красотой и завораживает. Форма и размер «пузырей» лавы может быть различной. Однако, если воск скапливается в основании, или разбился на множество маленьких шариков – скорее всего лампа перегрелась. Лампу следует отключить на один час. После того, как жидкость остынет, лава лампа снова готова к работе. Рекомендуемое время работы лава лампы – 8-10 часов. При сильном перегреве лампа может взорваться!
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
II. 1. Изготовление лавовой лампы в домашних условиях.
В Интернете мы нашли инструкции по созданию светильника. Возможно создать лампы с кратковременным и длительным визуальным эффектом.
Для изготовления нам понадобилось: стеклянная колба, гуашь, растительное масло и шипучие таблетки (аспирин).
1.Возьмём стеклянную колбу, наливаем в неё воду и добавляем гуашь.
Цвет воды изменился, гуашь смешалась с водой (ПРИЛОЖЕНИЕ Л).
2. Наливаем растительное масло.
Масло с водой не смешивается. Оно остаётся сверху. Масло и вода имеют разную плотность. Масло – легче и всегда будет наверху (ПРИЛОЖЕНИЕ М).
3. Бросаем шипучие таблетки.
При взаимодействии с водой шипучая таблетка выделяет пузырьки углекислого газа. Пузырьки пристают к каплям окрашенной воды и поднимают их к поверхности. Пузырьки лопаются и окрашенные капли вновь погружаются на дно колбы. Так происходит до тех пор, пока таблетка полностью не растворится в воде (ПРИЛОЖЕНИЕ Н).
Таким образом, из-за постоянного круговорота жидкости, получается интересный и очень красивый эффект лавы. В тёмное время суток лампу можно подсветить фонариком. В продолжение эксперимента мы добавили в получившийся раствор ярко-синего цвета не обычную шипучую таблетку, а шипучий витамин С. Витамин С при растворении приобретает желтый цвет. Смесь синего с желтым дает зеленый цвет. Раствор поменял цвет! (ПРИЛОЖЕНИЕ О)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Лавовая лампа – это декоративный светильник. Он представляет собой стеклянную ёмкость. Она заполнена маслом и парафином. Снизу расположена лампа накаливания. При нагревании происходит перемещение парафина в масле. Эффект достигается благодаря физическим свойствам предметов – при нагреве парафин становится легче масла и всплывает.
В ходе работы мы изучили историю и принцип действия лавовой лампы. В ходе практической работы нам удалось выполнить упрощенный вариант лампы и доказать физические свойства предметов в домашних условиях. Получившаяся модель отличается абсолютной надежностью и может исправно работать в течение нескольких недель. Место для Лавовой лампы найдется в любом интерьере. Лампа не просто украшает комнату, но и работает осветительным устройством в качестве ночника. Игра воска в стеклянной колбе завораживает внимание переменой форм и магией цвета. Цель достигнута, задачи выполнены.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.А. Варламов. «Тайны волшебной лампы».Журнал “Квант”, 1986.
2. И. Гурьянова. Книга для экспериментов. Просто о сложном: научно-популярное издание. – М.: ЭКСМО, 2015, - 128 с.
2. А.С. Дмитриев. Как понять сложные законы физики. 100 простых увлекательных опытов для детей и их родителей: Книги для детей, Детский досуг, Опыты и эксперименты – М.: Этерна, 2014.
3. Всё, что вы хотите знать о лава-лампе: история, польза, влияние на настроение: [Электронный ресурс]. URL: https://best-shop.su/vsjo-chto-vy-hotite-znat-o-lava-lampe-istorija-polza-vlijanie-na-nastroenie.html.
4. История создания лава лампы, ее устройство и принцип работы. [Электронный ресурс]. URL: https://lampoff.ru/pro_lustry_i_svetilniki/6.html.
5. Галилео. Эксперимент. Лавовая лампа. [Электронный ресурс]. URL: https://yandex.ru/video/preview/?text=принцип+работы+лавовой+лампы&path=wizard&parent-reqid=1614438353282911-1396876264454852741304211-prestable-app-host-sas-web-yp 97&wiz_type=vital&filmId=8638981742082424517&url=http%3A%2F%2Ffrontend.vh.yandex.ru%2Fplayer%2F119258560749216256885.
6. Как устроена лавовая лампа? [Электронный ресурс]. URL: https://yandex.ru/video/preview/?text=принцип%20работы%20лавовой%20лампы&path=wizard&parent-reqid=1614438353282911-1396876264454852741304211-prestable-app-host-sas-web-yp-97&wiz_type=vital&filmId=1514319640327085103.
7. Как сделать лавовую лампу в домашних условия. [Электронный ресурс]. URL: https://yandex.ru/video/preview/?text=лавовая%20лампа%20своими%20руками&path=wizard&parent-reqid=1614440827337005-190300032010737694704321-prestable-app-host-sas-web-yp-182&wiz_type=vital&filmId=2476474754186433905.
ПРИЛОЖЕНИЯ I
ПРИЛОЖЕНИЕ А
II
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
III
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
IV
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
V
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
ПРИЛОЖЕНИЕ З
VI
ПРИЛОЖЕНИЕ И
ПРИЛОЖЕНИЕ К
VII
ПРИЛОЖЕНИЕ Л
ПРИЛОЖЕНИЕ М
ПРИЛОЖЕНИЕ Н
VIII
ПРИЛОЖЕНИЕ О