XIV ОБЛАСТНОЙ ФЕСТИВАЛЬ ПРЕЗЕНТАЦИЙ УЧЕБНЫХ И

ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ

Проект «Контрольная закупка стиральных порошков»

Работу выполнил:

Лаврентьев Данил, ученик 8 класса,

Руководитель:

Николаев Виктор Валерьевич,

учитель физики

2015 год

МКОО "Серпомолотская СОШ"

Оглавление

Введение.

Мы живем в мире, в котором люди пытаются добиться техническими средствами, знаниями более удобного существования на планете Земля. Но не всегда продукты знаний становятся доступными для всех. Одной из причин является жажда наживы тех, кто создает продукты. По нашему незнанию мы можем покупать, что подороже, когда есть аналог подешевле. Надеюсь, наша работа поможет вам выбрать наиболее оптимальный стиральный порошок для ваших нужд.

Еще одна проблема, которую мы рассматривали, при создании данного проекта это низкий познавательный интерес к предмету физика. Детям необходимо постоянно показывать тесную связь физики с жизнью человека.

Основная задача проекта - показать учащимся, что учащиеся со школьными знаниями могут делать экспертные оценки продуктов и создавать познавательные видеоролики, практические рекомендации.

Объект исследования: различные растворы стиральных порошков.

Предмет: смачивание и капиллярность растворами стиральных порошков.
Цель: способствовать развитию познавательного интереса к предмету физика.
Задачи:

1. изучить материал по теме "Смачивание и капиллярность";

2. провести эксперименты по выявлению степени смачивания и капиллярности растворами стиральных порошков;

3. cоставить презентацию "Смачивание и капиллярность";

4. cоздать познавательный видеоролик о значимости в жизни человека смачивания и капиллярности на примере данных явлений растворами стиральных порошков.

Результаты:

1. материал изучен;

2. проведены эксперименты по выявлению степени смачиваемости и капиллярности растворами стиральных порошков;

3. составлена презентация "Смачивание и капиллярность";

4. создан познавательный видеоролик о значимости в жизни человека смачивания и капиллярности на примере данных явлений растворами стиральных порошков.

Методы:

1. изучение литературы;

2. эксперимент;

3. метод фотографирования;

4. метод обработки данных на компьютере;

5. анализ полученных данных;

6. создание видео;

Критерии оценки эффективности проекта:

1. творческий подход учащихся к изучению предмета «Физика»;

2. доступность новой информации;

3. связь новой информации с окружающей реальностью;

1. Смачивание.

Смачивание - это поверхностное явление, которое заключается во взаимодействии поверхности твёрдого тела (другой жидкости) с жидкостью.

Небольшие капельки ртути, помещенные на стеклянную пластинку (рис.1), принимают шарообразную форму. Это является результатом действия молекулярных сил, стремящихся уменьшить поверхность жидкости.

Рис.1 Капли ртути на стекле.

Ртуть помещенная на поверхность твердого тела, не всегда образует круглые капли. Если капнуть каплей ртути на очищенную от окислов цинковую пластинку мы увидим, что капелька ртути растечется по цинковой пластинке, причем общая поверхность капельки увеличится.

Рис.2 Растекание ртути на цинковой пластине.

Стремление молекул жидкости уйти внутрь жидкости и уменьшить поверхность, отделяющую жидкость от газа объясняется тем, что молекулы жидкости почти не притягиваются молекулами газа.

В случае соприкосновения с твердым телом силы сцепления молекул жидкости с молекулами твердого тела начинают играть существенную роль. Поведение жидкости будет зависеть от того что больше: сцепление между молекулами жидкости или сцепление молекул жидкости с молекулами твердого тела. В случае ртути и стекла силы сцепления между молекулами ртути и стекла малы по сравнению с силами сцепления между молекулами ртути, и ртуть собирается в каплю. В случае же воды и стекла силы сцепления между молекулами жидкости и твердого тела превосходят силы сцепления, действующие между молекулами жидкости, и жидкость растекается по твердому телу [1].

Введем параметр, характеризующий смачивание жидкостью вещества. Для этого нарисуем плоскую поверхность и каплю жидкости на ней (рис. 3).

Краевой угол ϴ образуется плоской поверхностью твердого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости, где граничит твердое тело, жидкость и газ (угол ϴ на Рис. 3). Причем, внутри краевого угла всегда находится жидкость. Для смачивающих жидкостей краевой угол острый (ϴ<), а для несмачивающих - тупой (ϴ>). Для того чтобы действие силы тяжести не искажало краевой угол, каплю нужно брать как можно меньше.

Рис. 3. Определение краевого угла.

Краевой угол сохраняется не только для горизонтального, но и для вертикального расположения твердого тела. В зависимости от характера смачивания образует мениск той или иной формы. Смачивающие жидкости образуют вогнутый (рис. 4 а), несмачивающие - выпуклый мениск (рис. 4 б). Угол между смоченной поверхностью твердого тела и касательной к мениску в точке его пересечения с твердым телом в данном случае является краевым углом ϴ [2].

Рис.4 Смачивающая и несмачивающая жидкость в сосуде.

Итак, мы выяснили что степень смачиваемости жидкостью твердого можно определить по краевому углу. Но есть и другой метод весовой метод, основанный на замере массы жидкости, впитанной в тело.

2. Капиллярность.

Капиллярность - явление подъема жидкости по капиллярным трубкам.

Трубки с узким каналом, диаметром около миллиметра и менее, называются капиллярами (от латинского capilius - волос). Если такую трубку опустить в жидкость, которая смачивает ее, то жидкость внутри трубки поднимается выше свободной поверхности жидкости в широком сосуде (рис. 4 а). Несмачивающая жидкость наоборот опустится ниже ее уровня в сосуде (рис 4. б) [2].

Рис. 5 Капилляры погруженные в смачивающую жидкость(а) и в несмачивающую жидкость (б).

Известно, что в случаях полного смачивания или несмачивания мениск в узких трубках представляет собой полусферу, радиус которой равен радиусу канала трубки. Вдоль границы поверхности жидкости, имеющей форму окружности, на жидкость со стороны стенок трубки действует сила поверхностного натяжения, направленная вверх в случае смачивающей жидкости, и вниз в случае несмачивающей. Эта сила заставляет жидкость подниматься (или опускаться) в узкой трубке.

Из выше сказанного следует, что капиллярность - заключается в том, что жидкость может изменять уровень в трубках, а так же узких каналах, которые имеют произвольную форму, в простых телах.

3. Явления смачивания и капиллярности в природе, быту и технике.

Эффекты смачивания работают при использовании клея. Склеивание деревянных, резиновых, бумажных и других поверхностей тоже основано на взаимодействии между молекулами жидкости и молекулами твердого тела. Любой клей в первую очередь должен смачивать склеивающие поверхности.

Еще один пример - это пайка. Она тоже связана со свойствами смачивания. Чтобы расплавленный припой (сплав олова и свинца) хорошо растекался по поверхности спаиваемых металлических предметов, нужно эти поверхности тщательно очищать от жира, пыли и оксидов. Те из вас, кто занимался пайкой деталей на уроках труда, хорошо знают, что прежде чем что-либо паять, нужно очистить от нагара жало паяльника, иначе припой не будет к нему приставать.

Примером применения смачивания в живой природе могут служить перья водоплавающих птиц. Эти перья всегда смазаны жировыми выделениями из особых желез, что приводит к тому, что перья этих птиц не смачиваются водой. Толстый слой воздуха, запасаемый таким образом в перьях утки, служит хорошим теплоизолятором.

Обсудим то, как распространены капиллярные явления в природе, в быту и в технике.

Самый распространенный пример капиллярного явления - это принцип работы обыкновенного полотенца или бумажной салфетки. Вода с рук уходит на полотенце или бумажную салфетку за счет подъема жидкости по тонким волокнам, из которых они состоят.

Второй пример - это горение свечки. Топливо поступает по фитилю за счет движения по волокнам фитиля, как по капиллярным трубкам.

В живых организмах, как вы знаете, именно капилляры являются важной частью кровоснабжения. Для растений крайне важно движение воды в почве. Почва имеет рыхлое строение, и между ее частицами находятся промежутки. Эти промежутки представляют собой капилляры, по которым вода снабжает растения необходимой влагой и питательными солями.

Пример из техники. Строителям приходится учитывать подъем влаги из почвы по порам строительных материалов. Если этого не учесть, то стены зданий отсыреют. Для защиты фундамента и стен от таких вод используют гидроизоляцию.[3]

4. Экспериментальная часть.

Определение степени смачивания растворов различных стиральных порошков.

Если ты хочешь выглядеть чистым и не хочешь, чтобы от тебя исходил неприятный запах, необходимо часто стирать одежду, которую ты носишь. Большинство предметов одежды сотканы из ниток. Во время дневной активности человека ткань одежды впитывает грязь и запахи, избавиться от которых можно только с помощью стирки.

Для того чтобы удалить грязь и запахи из самых разных мест, в которых они затаились, одежду нужно помять, покрутить в воде - как это делается в стиральной машине. Помогают воде в этом благородном деле добавляемые в нее стиральные порошки, которые способствуют разрушению слоя жирной грязи, которая затем смывается, и обволакивают другие частички грязи, отрывая, их от ткани. [4]

Технологии производства стиральных порошков совершенствуется год из года. В ходе наших экспериментов мы находили степень смачиваемости растворами различных стиральных порошков. Эксперименты с растворами различных стиральных порошков проводились в одинаковых условиях.

Цель: путем проведения экспериментов выяснить степень смачивания растворов различных стиральных порошков (пяти видов), провести анализ полученных данных и выявить стиральный порошок обладающий лучшей смачиваемостью и на основании опыта и средней цены на порошок предложить его использование.

Оборудование и материалы: фотоаппарат, компьютер с установленной программой Adobe Photoshop, пипетка, стеклянная пластина, черный маркер, вода, рычажные весы с разновесами, термометр спиртовой, шприц без иглы, стеклянные стаканы, одинаковые лоскуты хлопчатобумажной ткани, 5 губок для мытья посуды, длинные полоски хлопчатобумажной ткани, часы (таймер).

Опыт № 1

Метод: Определение краевого угла смачивания.

Описание опыта:

1. С помощью шприца набрали 60 мл воды и вылили в стеклянный стакан.

2. С помощью рычажных весов взвесили 1 грамм стирального порошка.

3. Стиральный порошок насыпали в стакан и размешали.

4. Шаги 1-3 повторили 4 раза, для того чтобы навести растворы разных стиральных порошков.

5. Взяли пипетку, набрали образец раствора и капнули на стеклянную пластину.

6. Сфотографировали пластину.

7. Шаги 5-6 повторили 4 раза для различных стиральных порошков.

8. Полученные фотографии обработали в программе Adobe Photoshop. Определили краевой угол.

9. Сделали выводы на основе полученных данных. (приложение № 1)

Таблица 1. Результаты опыта № 1 (температура раствора образцов +19 C^o)

N образца

Краевой угол, ϴ

1

41,6

2

23,5

3

29,4

4

33,1

5

29,8

Результаты: образец под номером один, исходя из результатов, первого опыта обладает плохой смачиваемостью, по сравнению с другими образцами. Явного лидера гонки после первого испытания не наблюдается.

Опыт № 2

Описание опыта:

1. С помощью шприца набрали 60 мл воды и вылили в стеклянный стакан.

2. С помощью рычажных весов взвесили 1 грамм стирального порошка.

3. Стиральный порошок насыпали в стакан и размешали.

4. Шаги 1-3 повторили 4 раза, для того чтобы навести растворы разных стиральных порошков.

5. Опустили в стеклянные стаканы полоски хлопчатобумажной ткани размерами (x на x) указать с нанесенными полосками фломастерами.

6. Через две минуты вынули полоски из стаканов и измерили высоту подъема растворов различных стиральных порошков.

7. Провели анализ полученных данных. (приложение № 2)

Таблица № 2. Результаты опыта № 2(температура раствора образцов +17 C^o

№ опыта

Высота подъема раствора порошка h, см

1

2

3

4

5

1

3

4,6

4,8

4,8

5,5

2

3,2

5,2

4,5

4,9

4,8

3

3,5

5,0

4,2

5,1

5

4

3,1

4,2

4,2

4,5

5,2

5

3,4

4,8

4,5

5,0

5,1

Среднее значение высоты подъема раствора порошка, см

3,24

4,76

4,44

4,86

5,12

Результаты: Образец под номером 5 показал наибольший подъем раствора порошка из всех предложенных образцов.

Опыт № 3

Метод: весовой метод определения степени смачивания.

Описание опыта:

1. С помощью шприца набрали 60 мл воды и вылили в пластиковый контейнер.

2. С помощью рычажных весов взвесили 1 грамм стирального порошка.

3. Стиральный порошок высыпали в стакан и размешали.

4. Налили раствор стирального порошка в контейнер, положили губку для мытья посуды в контейнер.

5. По истечении пяти минут вынули губку из контейнера и положили ее на чашу рычажных весов.

6. Взвесили губку с впитанным раствором.

7. Повторили шаги 1-6 для других видов стиральных порошков.

8. Провели анализ полученных данных. (приложение № 3)

Таблица № 3. Результаты опыта № 3 (температура раствора образцов +19 C^o)

№ опыта

Масса губки с «впитанным» раствором порошка, г.

1

2

3

4

5

1

6,350

10,700

10

7,900

14,700

Результаты: по результатам третьего опыта лидером является образец под номером 5, плохой смачиваемость среди предложенных образцов обладает образец № 1.

Опыт № 4

Контрольная стирка образцами порошков для ручной стирки.

Ход опыта:

1. Взяли кусочки хлопчатобумажной ткани, набрали в пробку из под бутылки вишневый капот и вылили на кусочки, оставили на один день, чтобы пятна высохли.

2. С помощью шприца набрали 60 мл воды и вылили в стеклянный стакан.

3. С помощью рычажных весов взвесили 1 грамм стирального порошка.

4. Стиральный порошок высыпали в стакан и размешали.

5. Налили раствор стирального порошка в контейнер.

6. Повторили шаги 2-5 для остальных образцов.

7. В контейнеры положили кусочки тканей. Подождали 20 минут и вынули их.

8. Провели анализ сфотографированного результата опыта.

Температура раствора +19 С^о.

Результат: образец под номером пять справился с поставленной задачей лучше остальных.(приложение № 4)

Заключение

По итогам проведенных испытании убедительным лидером является стиральный порошок торговой марки Ушастый нянь. На втором месте стиральный порошок торговой марки Тайд, на третьем - Deni. Сравнительно дорогой порошок Liby, показал себя не с лучшей стороны.

Если провести сравнительный анализ цены и качества, то мы приходим к выводу, что цена не является показателем качества порошка. И за меньшие деньги мы можем купить хорошее.

Создав видеоролик, мы показали учащимся, что и со школьными знаниями можно делать экспертные оценки продуктов и создавать познавательные видеоролики, рекомендации по использование того или иного продукта и т.п.

Мы не делаем рекламу, мы используем науку.

Список используемой литературы

1. Г. С. Ландсберг. Элементарный учебник физики. т. 1. стр. 469,478.

2. Б. М. Яворский, А. А. Пинский. Основы физики. т. 1., стр. 420, 422.

3. Физика. 7 класс, Гуревич А.Е. - М.: 2002, стр. 102-109

4. pochemu-chka.ru/zachem-nuzhno-stirat-odezhdu/

Приложение № 1

Смачивание и капиллярность в быту и технике.

Приложение № 2.

Проведение опыта № 1

Приложение № 3

Проведение опыта № 2

Приложение № 4

Проведение опыта № 3

Приложение № 5

Проведение опыта № 4

Приложение № 6

Организация отборочного тура.

Приложение № 7

Апробация проекта.