XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
"Несъедобная" батарейка
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Когда мне было четыре года, я засунул себе в нос дисковую батарейку, которую извлёк из детской игрушки. Это событие навсегда останется в памяти моей семьи как одно из самых тревожных, потому что достать батарейку мне смогли только спустя 5 часов. Тогда я впервые задумался, почему же родители так сильно переживали за меня, если моё состояние особо не изменилось, и я чувствовал себя не хуже, чем обычно…
В 2022 году у меня появился братик, и он уже начал проявлять активный интерес к игрушкам с батарейками. Нам с родителями пришлось провести дома ревизию и проверить все игрушки на предмет их безопасности для малыша. Передо мной вновь возник вопрос: какой же вред может нанести ребёнку такая необходимая в каждом доме вещь, как батарейка. И я решил выяснить это.
Целью моей исследовательской работы стало выявление степени опасности, которую может представлять дисковая батарейка для ребёнка в раннем возрасте.
В ходе размышлений над темой исследования возникли гипотезы:
-
допустим, что дисковая батарейка представляет серьёзную угрозу для жизни и здоровья детей в возрасте от 1 до 4 лет
-
допустим, что дисковая батарейка не представляет серьёзной угрозы для жизни и здоровья детей в возрасте от 1 до 4 лет
Для достижения поставленной цели и подтверждения одной из гипотез необходимо решить ряд задач:
- изучить строение и состав дисковой батарейки;
- проанализировать особенности детей в возрасте от 1 года до 4 лет;
- экспериментально смоделировать ситуацию попадания батарейки в органы дыхания или пищеварительную систему ребёнка;
- сделать выводы.
Методы исследования:
-
анализ материалов из печатных и электронных источников,
-
наблюдение,
-
эксперимент,
-
обобщение и систематизация результатов.
Практическая значимость исследования: полученные результаты могут быть полезны для моих сверстников, у которых есть младшие братья и сёстры, а также использованы на уроках окружающего мира или экологии.
1. Батарейки, их виды и принцип работы.
Жизнь современного человека трудно представить без ежедневного использования различных приборов, работающих от батареек.
Батарейка (уменьшительно-ласкательное от слова батарея) – это наиболее распространённое бытовое название компактного, независимого от электросети источника питания гальванического типа, производство электричества в котором происходит за счёт химической реакции.
Суть его работы довольно проста: две детали из разных металлов (отрицательный анод и положительный катод) погружаются в жидкость – электролит. В результате протекания реакций между этими частями образуется разница потенциалов – напряжение.
Днём рождения батареи принято считать 1800 год, когда итальянский физик Алессандро Вольта продемонстрировал своё изобретение – «вольтов столб». Это был первый химический источник тока, представляющий собой вертикальный цилиндр, в котором между парами цинковых и медных пластин (дисков) прокладывались суконные кружки, смоченные щелочью или кислотой. «Вольтов столб» высотою в 50 см создавал напряжение, чувствительное для человека, и стал прародителем современных батарей.
В зависимости от формы батарейки условно можно разделить на цилиндрические (пальчиковые, мизинчиковые, бочки), прямоугольные («Крона») и дисковые. В данном исследовании мы подробно изучим дисковые батарейки, так как они имеют небольшой размер и диаметр, а значит – их проще всего «съесть».
Среди дисковых батарей наиболее распространены щелочные (алкалиновые) и литиевые. Рассмотрим их состав и применение:
- щелочные или алкалиновые (LR)
Положительный полюс (катод) алкалиновой батарейки выполнен из диоксида марганца. Отрицательный полюс (анод) выполнен из цинкового порошка. Применение цинкового порошка позволяет резко увеличивать скорость химических реакций и ток, отдаваемый батарейкой. В качестве электролита в щелочных батарейках используется гидроксид калия. Эти источники тока идеально подходят для приборов с умеренным и высоким энергопотреблением, например, для плееров, диктофонов, электробритв, детских игрушек.
- литиевые (CR)
В качестве анода используется литий или его соединения, а катод и электролиты могут быть выполнены из разных материалов (диоксида марганца, оксида меди, йода, диоксида серы и т.д.). Преимуществом литиевых батареек является то, что их ёмкость практически не зависит от тока нагрузки. А при большом токе нагрузки литиевые батарейки прослужат в несколько раз дольше, чем щелочные той же ёмкости. Также они сохраняют свою работоспособность при низких температурах, а период их хранения составляет 10-12 лет. Минусом литиевых элементов является их высокая стоимость. Литиевые батарейки используются в компьютерной и фототехнике, медицинских приборах, наручных часах, напольных и кухонных весах, калькуляторах, фонариках, а также детских игрушках и книгах.
Наибольшую опасность в составе батарейки представляет электролит, особенно, если батарейка попала во влажную среду. А широкое распространение приборов, в которых используются дисковые батарейки, создаёт высокую вероятность столкновения с ними ребёнка. Почему такая встреча особо опасна именно в раннем детском возрасте, мы рассмотрим в следующей главе.
2. Особенности детей в возрасте от 1 года до 4 лет.
Период жизни от года до четырёх лет в возрастной психологии принято называть ранним детством. В это время происходит активное развитие как физических, так и интеллектуальных способностей ребёнка.
В возрасте до 1,5 лет рот ребёнка является основным инструментом познания мира. Когда предмет попадает в рот, ребёнок сразу узнает о его вкусе, текстуре, форме и температуре. Помимо главного своего предназначения, рот превращается в ещё один очень важный орган осязания. С его помощью малыш пробует этот мир на вкус. В буквальном смысле слова.
В год большинство детей уже начинают ходить, что позволяет им активнее изучать окружающее их пространство, в том числе и за счёт освободившихся от ползания рук. Малыши учатся манипулировать различными предметами, совершать с ними различные действия (бросать мяч, перекладывать кубики, перелистывать книгу, строить башню и пр.). Особое внимание привлекают игрушки, которые могут двигаться, светиться или издавать звуки. Иногда может показаться, что ребенок будто нарочно ломает какую-то игрушку, с силой бросает её или пытается разобрать. На самом же деле, ему интересно увидеть, что у игрушки внутри, как она функционирует, что с ней можно сделать. С таким же интересом дети изучают и своё тело, знакомятся с назначением различных его частей.
У детей раннего возраста еще не достаточно хорошо сформированы представления о том, что «можно», а что «нельзя», что является опасным, а что – полезным. Не все дети хорошо говорят, следовательно, не могут попросить о помощи или рассказать, что с ними произошло.
Для малыша маленькая блестящая круглая батарейка - яркий элемент нового пока для него мира, и он стремится познать его теми способами, которые ему уже доступны. Особенности возраста и беспечность взрослых могут спровоцировать возникновение ситуаций, угрожающих здоровью и даже жизни малышей. В раннем детском возрасте очень высока вероятность проглатывания или застревания в дыхательных путях небольших предметов, в числе которых может оказаться небольшая по диаметру, но такая опасная по своему составу дисковая батарейка.
3. Практическая часть.
В практической части нашего исследования мы смоделировали ситуацию, в которой дисковая батарейка находится в дыхательных путях или пищеводе ребёнка в возрасте 1-4 лет.
Цель эксперимента: оценить степень изменения мышечных тканей мяса птицы при взаимодействии с дисковой щелочной батарейкой на протяжении 48 часов.
1 этап - подготовительный
Для проведения эксперимента нам понадобилось куриное филе, тарелка, часы и щелочная дисковая батарейка (рис. 1). Надрезав мясо, мы положили батарейку вовнутрь и поставили тарелку в холодильник на 48 часов (рис.2).
Рис. 1 Рис. 2
2 этап – основной
На данном этапе мы отслеживали изменения, описывали их и фиксировали при помощи фотоаппарата через 1 час, 5 часов, 24 часа и 48 часов взаимодействия с батарейкой.
Спустя час на мясе видны изменения в местах соприкосновения с батарейкой, филе в этих местах начинает чернеть. Сама батарейка тоже чернеет, на ее поверхности выступила пена (рис. 3).
Через пять часов более выраженным становится повреждение корпуса батарейки, она покрывается пятнами. На мясе появилось углубление от батарейки, с чёрными, словно обугленными, краями (рис. 4).
Р ис. 3 Рис. 4
За 24 часа след от батарейки значительно увеличился и теперь всё больше напоминает ожог. Повреждённые ткани внутри углубления покраснели, по краю окружности – продолжают чернеть. Становятся заметными отделившиеся фрагменты повреждённых тканей. На корпусе батарейки можно увидеть следы запёкшегося мясного белка (рис. 5).
П осле 48-ми часов пребывания батарейки внутри куска мяса повреждения стали более обширными. Изменился цвет и структура повреждённых тканей, отделившихся фрагментов стало больше. Сама батарейка также поменяла цвет, покрылась бурой жидкостью, стала сильнее пениться (рис. 6).
Рис. 5 Рис. 6
Как показано на рис.7 и рис. 8, повреждения, нанесённые батарейкой, оказались настолько глубокими, что их было видно даже с обратной стороны куска филе, толщина которого составляет приблизительно 1,5 см.
Рис. 7 Рис. 8
3 этап – заключительный
В результате эксперимента мы наглядно убедились в том, что щелочная дисковая батарейка уже через час начинает оказывать влияние на ткани мяса птицы, видоизменяя их, а спустя 48 часов приводит к необратимому повреждению места соприкосновения с ней. Учитывая, что мы моделировали ситуацию нахождения батарейки в дыхательных путях или пищеварительной системе ребёнка, можно предположить, что повреждения слизистых были бы намного сильнее.
Таким образом, нам удалось экспериментально опровергнуть гипотезу №2 и подтвердить гипотезу №1 - дисковая батарейка представляет серьёзную угрозу для жизни и здоровья детей в возрасте от 1 до 4 лет.
После завершения эксперимента, перед нами встал вопрос об утилизации батарейки. Просто выбросить её в мусор уже было невозможно.
Я видел в нашем городе специальные контейнеры для сбора батареек с целью их дальнейшей переработки. Мы приняли решение поставить и в нашем классе подобный короб, чтобы каждый мог принести в него использованные батарейки. Как только короб наполнится, мы отвезём его в одну из городских точек сбора батареек (рис. 9).
Рис. 9
Заключение
Когда в доме появляется малыш, очень важно создать безопасные для него условия. Дети раннего возраста активно познают мир, буквально пробуя его на вкус и наощупь. Практически всё вокруг вызывает у них интерес. Но в силу возраста, малыши плохо различают, что может быть опасным для их жизни и здоровья.
В современном доме можно найти множество предметов, работающих на батарейках разных видов, форм и размеров. Очень часто в детских игрушках встречается один из самых коварных видов батареек – дисковая батарейка. Её коварство заключается в её размере и составе. Размер позволяет любопытным малышам проглотить или засунуть в нос такую батарейку, а состав «прожигает» слизистые, нанося непоправимый урон здоровью. Такие батарейки, попав в дыхательные пути, могут спровоцировать удушье.
Благодаря своему исследованию, я убедился, что дисковые батарейки представляют серьёзную угрозу жизни и здоровью детей в возрасте от 1 года до 4 лет. Также я стал внимательнее относиться к младшему брату и ответственнее - к процессу утилизации батареек.
Список используемых источников информации
-
Лаврус В.С. Батарейки и аккумуляторы.
-
https://батарейки.рф
-
https://psylogia.ru