XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Стеклянный мир вокруг нас

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Мошкин Г.А. 1

---

1МБОУ "СОШ 91"

Бушуева Е.А. 1

---

1МБОУ "СОШ 91"

Работа в формате PDF

1.2 MB

Введение

Мир вещей вокруг нас очень разнообразен. Есть материалы, предметы из которых служат человечеству на протяжении многих тысяч лет. К таким материалам относится и стекло.

Оно окружает нас везде – посуда, зеркала, очки и самое главное – окна!

Учитывая многообразие сфер применения стекла увеличивается и количество стеклянных отходов. В мире существуют даже пляжи, берег которых усыпан отшлифованными морем, стекляшками. Наша планета засоряется мусором…

Актуальность моей работы состоит в привлечении внимания ребят к необходимости сдачи ненужного стекла для переработки, а также рассказать ребятам, что у стекла может быть «вторая жизнь».

Целью моего исследования является изучение основных свойств стекла и возможность сдачи его в переработку.

Исходя из цели моей работы, я определил для себя следующие задачи:

1. Изучить историю происхождения стекла.

2. Узнать основные этапы производства стекла.

3. Исследовать основные свойства стекла.

4. Выяснить сферы применения стекла.

5. Рассмотреть экологические проблемы, связанные с применением стекла

6. Организовать сбор стеклянной тары для дальнейшей переработки.

Все мы знаем, что стекло разлагается в земле тысячи лет. Учитывая, что стекло подлежит переработке, я выдвинул гипотезу, что стекло - это вечный материал. В ходе своего исследования мне предстоит либо доказать, либо опровергнуть данное предположение.

2. Теоретическая часть

2.1. Происхождение стекла

Первое стекло родила сама природа, и образовалось оно из лавы, вырвавшейся на поверхность земли миллионы лет назад. Такое вулканическое стекло называется обсидианом. Обсидиан представляет камень черного цвета, очень твердый и острый.

История стекла уходит в далёкую древность. Родиной стеклоделия считается Древний Египет. При раскопках гробниц фараонов учеными были найдены украшения из стекла. Позже мастерство по изготовлению стекла появилось в Европе. Особенно ценилось венецианское стекло.

В России первый стекольный завод заложил Петр I. Основоположником науки о стекле в России является М.В. Ломоносов. Им была создана технология получения разноцветных стекол. Днем рождения науки о стекле в России принято считать 19 ноября, день рождения М.В. Ломоносова.

2.2. Производство стекла

Из чего делают стекло? Каким бы современным внешним видом не обладало стекло, его основные компоненты такие же, как и 6 000 лет назад.

Раньше стеклянные изделия делали мастера – стеклодувы. Они создавали изделия из разогретой стеклянной массы путем выдувания через стеклодувную трубку.

В настоящее время, производство стекла осуществляется на крупных предприятиях и начинается в песчаном карьере. Песок – это основа для будущего стекла. Песок тщательно очищают и промывают. Далее в песок добавляются сода и известь. Сода придает податливость к плавке, а известь - блеск и стойкость стеклу. Эта смесь, сформированная из трех основных компонентов, называется шихта.

При производстве стекла правильно говорить «варят стекло». В печах шихту варят в течение трех дней при температуре от 900 до 2 500С, после чего она превращается в жидкую прозрачную массу. Ее выливают в формы, где она остывает и превращается в нужные изделия.

В Удмуртской Республике стекло перерабатывается и производится на заводах «Свет» в городе Можга. Завод «Свет» - один из старейших стекольных заводов в России, образованный в 1835 году. На заводах варят новые бутылки для напитков, флаконы для парфюмерной и фармацевтической промышленности.

2.3. Применение стекла в жизни человека

Невозможно прожить и дня, чтобы хотя бы пару раз не столкнуться со стеклом.

В быту нас окружают стеклянные предметы – это окна, посуда, зеркала, люстры, лампы и даже стеклянная мебель.

В строительстве стекло применяют в качестве облицовочного материла. Так в Ижевске мы можем увидеть здания, покрытые стеклянными панелями. А в Китае из стекла возведен целый мост.

Широко стекло применяется и в научной сфере. В науке применяется оптическое стекло: это стекла для микроскопов, линзы для приборов.

Из стекла делают медицинскую посуду (пробирки, мензурки, пипетки) так как стекло не взаимодействует с химическими веществами.

Самая обширная сфера применения стекла – это производство стеклотары для продуктов, напитков и лекарств.

3. Практическая часть

3.1. Свойства стекла

Я задумался, почему стекло применяется повсюду? Многообразие сфер применения стекла, рассмотренных ранее, основано на его свойствах.

В целях изучения свойств стекла мной были проведены опыты, позволившие изучить некоторые тайны стекла (Приложение №1).

Итак, опыт № 1: Поместим кусочек стекла в емкость с водой. Стекло опустилось на дно, значит, стекло тяжелое, в отличие от пластика или дерева, тонет в воде (фото 1).

Опыт № 2 провели дляопределения такого свойства стекла, как хрупкость. Если силой ударить по стеклу твердым предметом, оно разрушится. С этим свойством не раз сталкивался каждый из нас, когда, например, на твердый пол падала стеклянная банка или посуда, они разбивались на осколки (фото 2).

Опыт № 3 доказывает нам, что стекло прозрачное, достаточно посмотреть на наши окна, через стекла мы видим все, что происходит на улице (фото 3, 4).

При проведении опыта № 4 я доказал, что стекло обладает теплопроводностью. Достаточно налить в стеклянную кружку горячую воду, как через несколько секунд поверхность кружки начинает нагреваться, это означает, что стекло способно поглощать и удерживать тепло (фото 5).

Опыт № 5 я провел для доказательства термостойкости стекла. Данный опыт я провел в два этапа:

1) поместил кусочек стекла в морозильную камеру холодильника, где температура составляет -18С. Стекло находилось в морозилке около суток, достав его, я увидел, что стекло стало очень холодным и покрылось инеем, но не разрушилось. Так я убедился, что стекло не разрушилось от низкой температуры (фото 6).

2) на втором этапе провели опыт о влиянии высокой температуры на стекло. Для этого поместили стеклянные банки в духовку, включив ее на 180С. Банки выдержали нагрев, при этом не изменили свой первоначальный вид и форму (фото 7).

Таким образом, я доказал, что стекло способно выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры.

Свойство стекла отражать свет я проверил на опыте №6. Для этого мне понадобились лазерный фонарик и стеклянная пластина. Далее, нужно направить луч фонарика на стеклянную поверхность. На стекле я увидел красный кружок, исходивший от фонарика, что доказывает способность стекла отражать свет (фото 8).

Часто можно увидеть на опорах линий электропередач круглые, похожие на перевернутые стеклянные банки. Мама объяснила мне, что это стеклянные изоляторы, чтобы предотвратить короткое замыкание. Таким образом, я узнал, что стекло не проводит электричество и убедился в этом при проведении опыта №7. Для опыта я собрал в конструкторе электрическую цепь с лампочкой. Если цепь замыкается, то лампочка загорается (фото 9). Если между контактами положить стеклянный предмет – лампочка не горит (фото 10). Это доказывает, что стекло является изолятором электричества, то есть не проводит электрический ток.

3.2. Демонстрация видов стекла

Стекла бывают разные. Самые основные виды мне удалось найти самому, только лишь посмотрев вокруг себя (Приложение №2).

Оптическое стекло (фото 1). Благодаря развитию стекольной промышленности в XIII веке людям впервые удалось создать очки для коррекции зрения. Из стекла делают лупы, линзы для лабораторных приборов и инструментов.

То стекло, которое мы видим ежедневно в своих окнах – это силикатное стекло (фото 2). Это самый простой вид стекла, состоящий из трех основных компонентов: песка, соды и извести.

Самый распространенный вид стекла – это тарное стекло (фото 3) для производства банок, бутыльков, флаконов и т.п. Оно чаще бывает коричневого и темно-зеленого цвета, т.к. именно эти цвета надежнее защищают содержимое от воздействия ультрафиолета.

Витражное стекло (фото 4)– это стекло разных цветов, применяются в для декорирования фасадов и окон. Разноцветные стекла получаются путем добавления в шихту различных красителей.

Мой старший брат учится в медицинском классе и рассказывает, что в химической лаборатории вся посуда сделана из стекла. Это различные пробирки, колбы и мензурки (фото 5). Стекло используется в медицине благодаря своим свойствам не вступать в реакцию с химическими веществами.

Хрустальное стекло (фото 6). Красивая и тяжелая посуда, хрустальные люстры. Такой блеск, удивительную прозрачность стеклу придает свинец. Хрустальное стекло используют, для изготовления посуды, декоративных и ювелирных изделий.

Триплекс (фото 7) - два или больше стекол скрепляются между собой специальной пленкой или жидкостью. При разбивании полотна осколки остаются прикрепленными к пленке, что делает его максимально безопасным для применения в автомобильном и городском транспорте.

Стекло является основой для зеркал (фото 8). Производство зеркал стало возможным благодаря свойству стекла отражать свет. А покрытие его слоем серебра или алюминия усиливают это свойство в десятки раз.

3.3. Анкетирование одноклассников

Мне захотелось узнать, что мои одноклассники знают об этом материале. Для этого в классе я провел анкетирование (Приложение №3). Ребятам предложено ответить на четыре вопроса:

1. Как вы считаете, наносит ли стекло вред природе?

2. Можно ли перерабатывать стекло?

3. Выбрасываете ли вы стекло отдельно от других бытовых отходов?

4. Сколько лет разлагается стекло в природе?

В анкетировании приняло участие 26 одноклассников. Проанализировав ответы, я подвел следующие итоги:

Все ребята знают, что стекло наносит вред природе.

20 человек ответили утвердительно, что стекло подлежит переработке.

Всего 15 моих одноклассников выбрасывают стекло отдельно от других бытовых отходов.

И, наконец, только 10 человек ответили правильно о сроке разложения стекла в природе, который составляет миллион лет.

3.4. Организация сбора стеклянной тары в классе

и сдача для дальнейшей переработки

В бытовых отходах много битого стекла. Сколько разлагается стекло? Стекло — один из самых долговечных искусственных материалов. В природной среде оно может разлагаться до 1 миллиона лет.

Но стекло подлежит вторичной переработке. Причем это можно делать бесконечное множество раз, качество материала, его чистота и прозрачность от этого не меняются.

Сданное в переработку стекло очищается, моется и измельчается до состояния стеклянной крошки. Этот компонент добавляется в шихту для варки стекла. Добавление стеклобоя позволяет варить стекло при более низких температурах, чем производство стекла из первичного сырья. Каждая тонна переработанного стекла, добавленная в печь, экономит 1,5 тонны сырья.

Важно понимать, к чему может привести неправильное использование изделий из стекла – загрязнение окружающей среды битым стеклом, и как следствие – высокая вероятность получения травм людьми и животными.

Для решения этой проблемы существует технология раздельного сбора вторсырья.

Во дворе практически каждого дома на контейнерных площадках для сбора мусора мы можем увидеть специальные желто-зеленые баки с эмблемами РСО (раздельный сбор отходов). Содержимое этих баков вывозит Региональный оператор Удмуртии «Спецавтохозяйство». Именно в них необходимо складывать ненужное стекло. Стекло забирают для сортировки и поставляют на завод «Свет». А можно сдать стекло самостоятельно за определенную плату в Экодома.

Проанализировав результаты анкетирования, проведенного в классе, я понял, что многие не сдают стекло для переработки. Мне в голову пришла идея организовать сбор стекла в нашем классе (Приложение №4). Уверен, что у каждого найдется в доме ненужная банка или флакон из-под духов.

Я приготовил коробку для сбора стекла, обклеил ее цветной бумагой и оформил ее наклейками со знаками переработки стекла (фото 1). Ребята и мой учитель дружно принесли из дома ненужное стекло (фото 2, 3). В общей сложности мы собрали большую коробку и я, с помощью родителей, отнес ее в Экодом, около ТЦ «Талисман» (фото 4). Количество сданного в переработку стекла составило 7 килограмм, на сумму 67 рублей. Полученные деньги я сдал на благотворительность приюту для бездомных животных «Белый Бим» (фото 5).

Таким образом, мне с ребятами удалось внести небольшой вклад в сохранении нашей природы и одновременно оказать помощь животным в приюте.

3.5. Создание брошюры

Чтобы полезная информация сохранилась и не потерялась, я со старшим братом подготовил для ребят небольшую памятку в виде брошюры (Приложение №5), где указаны адреса пунктов приема стекла в нашем городе и виды стекла, которое можно сдать для переработки.

В брошюре также попытался собрать наиболее интересные факты о стекле, например: существует ли пуленепробиваемое стекло или какое стекло самое толстое в мире?

Заключение

Изучая тему про стекло, выяснилось, что его роль в жизни человека намного больше, чем кажется. И, несмотря на то, что пластик прочно вошел в нашу жизнь, стекло остается одним из самых потребляемых материалов в современном мире.

Гипотеза, выдвинутая мной в начале исследования, подтвердилась лишь частично. Я убедился, что стекло может перерабатываться бесконечно, при этом, не теряя своих свойств. Таким образом, стекло вполне можно назвать вечным материалом, как ресурс для переработки. Но, с другой стороны, я узнал, что стекло хрупкое и может быть разрушено.

В ходе работы над выбранной темой цель моего исследования достигнута, на поставленные задачи ответы найдены.

Практическая значимость моего исследования состоит в том, что старые и ненужные стеклянные изделия, сданные в переработку, могут быть преобразованы в новые, сокращая при этом объем мусора. Таким образом, мы участвуем в экономии свободной площади земли, которая могла бы быть просто свалкой. При этом сдавать стекло можно с выгодой, за определенную плату в Экодома города Ижевска.

В дальнейшем я обязательно буду продолжать исследование свойств стекла, например, на уроках химии и физики, что позволит мне узнать новые стороны применения этого материала. Кроме того, я буду продолжать сдавать стекло в переработку, и буду мотивировать всех своих знакомых и друзей. Возможно, в будущем эта работа послужит основой для моего бизнес-проекта по созданию пункта переработки вторичного сырья, не только с целью получения прибыли, но и как экологического проекта для снижения нагрузки на природу.

Мы все должны помнить, что живем в «стеклянном» мире. И не потому, что вокруг нас много стекла, а потому что он также хрупок и требует к себе бережного отношения!

Приложение №1

Свойства стекла

Стекло прозрачное, через него можно увидеть предметы

Стекло тяжелое, тонет в воде.

Стекло твердое, но хрупкое

фото 1,2

фото 3,4

Теплопроводность стекла (поверхность стекла нагревается от горячей воды)

фото 5

Термостойкость – свойство стекла выдерживать высокие и низкие температуры

фото 6,7

Свойство стекла отражать свет (видимость света на поверхности стекла от луча лазерного фонарика)

фото 8

Изолятор электричества (диэлектрик). Стекло не проводит электрический ток

фото 9,10

Приложение №2

Виды стекла

фото 1 Оптическое стекло

фото 2 Оконное (силикатное) стекло

фото 3 Тарное стекло

фото 4 Витражное (цветное) стекло

фото 5 Медицинское стекло

фото 6Хрустальное стекло

фото 7 Триплекс

фото 8 Зеркальное стекло

Приложение №3

Анкетирование одноклассников

Приложение №4

Сбор стеклянной тары в классе

Сдача стеклянной тары в Экодом для переработки

7 килограмм = 67 рублей

Приложение №5

Создание брошюры

Создание брошюры на компьютере в программе PowerPoint

Литература

1. Большая энциклопедия знаний, Е.В.Черныш. – М.:Эксмо, 2015.

2. Новая детская энциклопедия, М.: ООО «Издательство «РОСМЭН-ПРЕСС», 2005.

3. М. Свешников “Тайны стекла”, Детгиз, 1955.

4. https://nsportal.ru/nachalnaya-shkola/okruzhayushchii-mir/2015/12/15/iz-chego-delayut-steklo.

5. https://zavodstekol.ru/news/ekologichnost-stekla.

6. https://priorglass.ru/stat-i/chto-takoe-steklo.