Загадка термоса

XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Загадка термоса

Разумов М.И. 1
1МБОУ «СОШ №112», г. Трехгорный Челябинской области
Чванова О.П. 1
1МБОУ «СОШ №112», г. Трехгорный Челябинской области
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В нашем современном мире нет такого человека, который хоть раз бы не пользовался термосом.

Вот и я не исключение, налив очередной раз чай из термоса, я задумался, почему чай в нём долгое время остается горячим? А в кружке он быстро остывает. Загадка, не правда ли? Именно поэтому выбрал тему своего проекта «Загадка термоса».

Гипотеза – что если я узнаю строение термоса и его механизм удержания температуры, то смогу создать свой термос в домашних условиях из подручных материалов.

Цель: исследование загадки термоса для его создания в домашних условиях.

Задачи:

  1. Изучить историю термоса

  2. Узнать конструкцию и виды термоса

  3. Изготовить термос в домашних условиях

  4. Провести эксперименты

  5. Дать советы по выбору термоса

Объект исследования: термос.

Предмет: возможноститермоса.

Методы: наблюдение, сравнение, анализ, моделирование.

Основная часть

Из истории термоса

Изобретению термоса скоро исполнится сто пятьдесят лет.

Необходимость в таком приборе появилась в XIX веке, когда физики занимались исследованием сжиженных газов. Добиться сжижения этих газов физикам удавалось, а вот сохранить газы от испарения они не могли.

Год создания

Ученый - создатель

Изобретение - разработки

1881 год

Немецкий физик Адольф Фердинанд Вейнхольд

Разработал теплоизолирующий контейнер, представляющий собой ящик с двойными стеклянными стенками, между которыми был откачан воздух. Контейнер этот, правда, проблему не решил – газ испарялся.

1892 год

Шотландский физик и химик Джеймс Дюар

Усовершенствовал изобретение Вейнхольда. Он заменил ящик на стеклянную колбу с узким горлышком для снижения испарения, а для уменьшения тепловых потерь двойные стенки покрыл изнутри отражающим слоем серебра. Этот прототип современного термоса, позволил Дьюару первым в мире сохранить жидкий и даже твердый водород. Сосудами Дьюара (или просто дьюарами) сегодня называют сосуды для длительного сохранения вещества при определенной температуре.

1904 год

Рейнольд Бюргер

Снабдил сосуд Дьюара компактным металлическим кожухом, герметичной пробкой, крышкой-стаканчиком и объявил конкурс на лучшее название «вакуумных фляжек». Победило слово «термос» (от греческого «терме», то есть горячий).

Ни Вейнхольд, ни Дьюар даже не предполагали возможности использовать свои разработки в коммерческих целях. Применить «вакуумную фляжку» в быту догадался ученик Дьюара – Рейнольд Бюргер, которого в Германии считают изобретателем термоса.

Компания Thermos продолжает существовать и в наши дни. Ее девиз: "Храним тепло. С 1904 года".

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

Термос (термокружка) — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры пищевых продуктов по сравнению с температурой окружающей среды. Является разновидностью сосуда Дьюара.

Сосуд Дьюара – это колба с узким горлом и такими же двойными стенками, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре.

Особенность конструкции и виды термосов.

Что бы термосу удалось сохранить продукт тёплым ему нужно как можно меньше передавать тепла с тёплого продукта в окружающую среду. А если сохранить холод, то наоборот — меньше передать тепла с окружающей среды в холодный продукт, т.е. термос. Это и есть основная задача термоса.

Принцип работы термоса схож с сосудом Дьюара, который представляет собой сосуд из двойных стенок. Между стенками как раз и живёт вакуум или воздух. Сам сосуд сделан либо из стекла, либо из нержавеющей стали. Внутренняя часть колбы покрыта отражающим материалом, который отражает тепло внутри термоса. Внешняя часть термоса изготавливается либо из металла (больше механической прочности), либо из пластика.

Если посмотреть, как сделан термос в разрезе, то можно увидеть такое строение:

  • внешняя стенка корпуса;

  • слой теплоизоляции;

  • внешняя стенка колбы;

  • область вакуума;

  • внутренняя стенка колбы;

  • область для продукта.

Горловина сверху закрывается крышкой, внизу изделия донышко.

Итак, основные элементы конструкции, из которых состоит термос, таковы:

Корпус

Колба с двойными стенками

Пробка или крышка

Изготавливается из нержавеющей стали или пластика. Защищает колбу от повреждений. Металлический корпус более надежный, чем пластиковый, обладает повышенной прочностью. Между корпусом и колбой прокладывается слой теплоизоляции.

Важный элемент в устройстве. Между стенками колбы создается вакуум, практически исключающий обмен хранящегося продукта с окружающей средой, что является определяющим фактором для сохранения температуры продуктов.

Закрывают горловину изделия, имеют низкие теплопроводные свойства. Внутри крышки есть воздушная прослойка или пористый теплоизоляционный материал. Крышки бывают обычные винтовые, с клапаном, с помпой. Важно, как устроена крышка, так как через неё происходят основные теплопотери. Наилучшую сохранность обеспечивают крышки без отверстий, поэтому зачастую простые недорогие термосы сохраняют продукты значительно дольше, чем дорогие модели с помпой.
     

Виды по конструктивным особенностям:

Все термосы разделяют на 3 категории:

Для жидкости

Для еды

Универсальные

Самый компактный и популярный.

Наличие широкой горловины диаметром 65-80 см.

Используется для продуктов и жидкости.

Иммеет крышку с пневмонасосом.

Термоемкость с контейнерами.

  

Термокружка.

    

Основной элемент термоса – колба.

Я выяснил, что колбы бывают:

Стеклянные

Из нержавеющей стали

Пластиковые
     

Создание термоса в домашних условиях.

Термос легко можно сделать самостоятельно из нескольких бутылок. Используя для наружной ёмкости пластиковую, а для внутренней – стеклянную бутылку, и ваши напитки надолго сохранят исходную температуру.

Изучив строение и свойства термоса, я приступаю к его изготовлению в домашних условиях.

Мне потребуется:

  • Стеклянная бутылка

  

  • Пластиковая бутылка

  • Фольга

  • Скотч

  • Ножницы

  • Нож

Мой алгоритм работы представлен в таблице:

1.

Взял пластиковую бутылку и срезал горлышко бутылки ножом.

  

2.

Оставшуюся часть бутылки разрезал пополам.

  

3.

Взял стеклянную бутылку и обернул её фольгой, как можно плотнее в два слоя для лучшей теплоизоляции и закрепил её скотчем.

  

4.

Вставил стеклянную бутылку в нижнюю часть пластиковой бутылки и продел горлышко стеклянной бутылки через верхнюю половину пластиковой бутылки. Пластиковые половины скреплены плотно.

  

5.

Далее, я обмотал скотчем вокруг бутылки, плотно прижимая её к пластику, чтобы закрыть зазоры.

  

6.

Мой ТЕРМОС ГОТОВ!

  

Экспериментально-практическая часть.

Определим температурные значения жидкости в испытуемых моделях.

Для этого эксперимента мне понадобится термометр, горячая вода, лёд, и четыре модели термоса:

  1. Термос сделанный своими руками

  2. Термос со стеклянной колбой

  3. Термос с металлической колбой

  4. Термокружка, пластиковая

Перед экспериментом я замерил температуру в комнате, она составляет 24,50 С. Залил горячую воду в термосы и каждый час в течении пяти часов замерял температуру воды, данные занес в таблицу.

Перед экспериментом температура горячей воды составила 620 С.

Таблица № 1 Опыт с горячей водой

 

1 час

2 час

3 час

4 час

5 час

Термос сделанный своими руками

42,5 0 С

36,9 0 С

32, 3 0 С

29,5 0 С

29 0 С

Термос со стеклянной колбой

56,2 0 С

54,4 0 С

52,7 0 С

50,7 0 С

49,7 0 С

Термос с металлической колбой

50,5 0 С

46,3 0 С

43,1 0 С

40,0 0С

38,5 0 С

Термокружка пластиковая

37,3 0С

31,5 0 С

28,8 0 С

27,3 0 С

27 0 С

Вывод: Из данных таблицы видно, что лучше всех сохраняет тепло термос со стеклянной колбой. На втором месте, термос с металлической колбой. Тогда, как мой термос, который я сделал сам в домашних условиях ничуть не хуже, заводских. И он тоже способен сохранять тепло, следовательно, его можно использовать в быту.

Я узнал, как четыре вида термоса удерживают горячую воду. Теперь я хочу поэкспериментировать с холодной водой в твердом состоянии, т.е. лёд.

Для этого я взял холодную воду, залил в формочки и заморозил в морозилке.

Поместил в термосы лед. Итак, начинаем наблюдать, сколько времени удержит каждый термос лёд.

Таблица № 2 Опыт со льдом

 

1 час

Термос сделанный своими руками

Полностью растаял

Термос со стеклянной колбой

Сохранился лёд

Термос с металлической колбой

Начал таять

Термокружка, пластиковая

Начал таять

Вывод: Для данного эксперимента, мне хватило 1 часа. К сожалению, термос сделанный своими руками проиграл, лёд в нем полностью растаял. Но, как мы видим, термос со стеклянной колбой опять показал хороший результат.

Заключение

В результате проделанной работы, я изучил историю термоса, узнал из чего он состоит, смог изготовить термос в домашних условиях, провёл ряд экспериментов. Благодаря полученным знаниям я могу дать несколько советов по выбору термоса.

Если вам нужен не дорогостоящий термос, для дома, дачи, пикника, то можно сделать термос своими руками. Для его изготовления, я использовал подручные материалы, что оказалось менее затратным. Ещё мой термос, оказался самый легкий, по сравнению, с термосами, купленными в магазине.

Термос со стеклянной колбой, по сохранению тепла и льда оказался самый лучший, но, внутри него находится стеклянная колба, которая может разбиться.

Таким образом, термос, который я сделал сам, имеет место быть и может использоваться в быту на непродолжительное время. Хотя он и уступает заводским термосам.

Загадка термоса, отгадана!

Список используемой литературы:

1. Большая книга вопросов и ответов»/Пер. с итальянского О. А. Литвиновой, Е.В. Широниной.  М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007. – 232с.

2. Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/термос

3. Толковый словарь русского языка. Ожегова С.И., Н.Ю. Шведовой

4. Занимательные опыты и эксперименты /[Ф. Ола и др.]. – М.:  Айрис - пресс, 2006. – 128с.

5. «Физика - юным».  Сост.  М.Н.  Ергомышева – Алексеева.  М., «Просвещение», 1969. – 184с.

Просмотров работы: 100