Исследовательская работа «Физика в бане»
Исследовательская работа по физике»Физика в бане»
Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа «Физика в бане»»
ученик 10 класса
1. Актуальность вопроса 2
1.1. Определение проблемы 2
1.2. Цели исследования 2
1.3. Задачи исследования 2
2. Теоретическая часть 3
2.1. Преимущества бань 3
2.2. Два вида русской бани: по-черному и по-белому. 4
2.3. Характеристики русской бани 6
3. Практическая часть 8
3.1. Наблюдение за изменением влажности 8
3.2. Наблюдение за изменением температуры. 9
3.3. Определение количества теплоты, полученного от нагревателя (дрова). 10
3.4. Расчет и анализ количества «полезной» теплоты. 10
3.5. Расчет мощности печи. 13
3.6. Расчет КПД печи. 14
3.7. Расчет стоимости обслуживания. 14
4. Анализ полученных результатов. 15
5. Пути усовершенствования конструкции 15
6. Список литературы: 16
1. Актуальность вопроса 1.1. Определение проблемы
Изучая на физике тему «Тепловые явления» мы заинтересовались – а как в жизни можно применить полученные знания. Ведь тепловые процессы сопровождают нас повсюду, и найти объект для исследования не составило большого труда. Мы решили исследовать баню — так как, проживая в сельской местности, мы посещаем её достаточно часто, и нам стало интересно – какие физические процессы в ней происходят. Мы решили исследовать и сравнить бани двух типов: «по-черному» и «по-белому». Мы предположили, что так как в бане «по-белому» имеется прямой контакт печи с окружающей средой и, как следствие, потери энергии больше, нежели в бане «по-черному», то мощность и КПД такой бани будут ниже. Вот эту гипотезу мы и проверили на практике.
1.2. Цели исследования
Исследование и сравнение параметров разных конструкций бань
Исследование возможности получения выгоды за счет усовершенствования конструкции.
1.3. Задачи исследования
Поиск, обработка и анализ информации о характеристиках русских бань:
— изучение устройства и принципа действия бани;
— изучение различных типов бань
Расчет мощности печи
Расчет КПД печи
Расчет стоимости обслуживания бани
Поиск путей усовершенствования конструкции
2. Теоретическая часть
В журналах, имеющихся в наличии в сельской библиотеке («Сельская новь», «Приусадебное хозяйство», «Печи и камины», «Работница» и других) мы нашли сведения о банях, которые излагаем ниже. Кроме того, мы беседовали с местными жителями о том, какими банями они пользуются и как могут их охарактеризовать.
2.1. Преимущества бань
История бань уходит своими корнями в глубокое прошлое. Известно, что бани существовали еще до расцвета Эллады. На острове Крит, недалеко от города Гераклион, при раскопках был найден древний город. За тысячу лет до расцвета Древней Эллады здесь была богатейшая культура. Среди прочих строений были обнаружены ванны, бассейны и бани. Баня оказывает на человека целебное воздействие. Древние египтяне при встрече спрашивали друг друга: “Как вы потеете?” Они знали, что если человек хорошо потеет, это признак доброго здоровья.
У бани есть несколько неоспоримых преимуществ, по сравнению с современными устройствами:
1. В отличие от самого современного и удобного санузла баня способна снимать с нас напряжение и стресс. Приятное банное общение, новые встречи, впечатления и контакты нас расслабляют и успокаивают.
2. Высокая температура в бане активизирует работу потовых желез. Вместе с потом из нашего организма наружу выходят разные шлаки. В результате улучшается работа почек, водно-солевой обмен. Ученые подсчитали, что за “банный час” человек выделяет от 500 до 1500 г пота.
3. Обильное потоотделение раскрывает поры кожи. В результате кожа становится атласной и упругой.
4. Банные процедуры стимулируют белковый обмен, что ведет к лучшей усваиваемости белков, жиров, углеводов, минеральных элементов.
5. Обмен веществ повышается примерно на 30 процентов.
6. В организме парящегося человека сгорает холестерин — виновник возникновения одного из самых грозных заболеваний века — атеросклероза.
7. Кроме того, баня “заряжает” нас энергией. Она улучшает нервно-психическое состояние, сон, аппетит, тренирует выносливость организма, приспосабливая его к экстремальным условиям, а также усиливает иммунитет.
2.2. Два вида русской бани: по-черному и по-белому.
Баня по-черному — старинная русская баня, которой пользовались наши предки многие и многие годы, да и сейчас этот вид бани еще сохраняется в северных российских деревнях и в Сибири. Она представляет собой бревенчатую избушку, в которой совмещены парная и моечная. Обогрев помещения осуществляется от костра, который горит в очаге, расположенном обычно в центре помещения под кучей камней.
Рис. 1. Баня по-черному
Трубы в бане по-черному нет, и дым из топки, пройдя через камни, аккумулирующие жар, циркулирует по помещению, обогревая стены, потолок, и затем уходит через отверстия в крыше (потолке) и стенах, а также через полуоткрытую дверь. Потолок и стены в такой бане всегда закопченные, отсюда и название бани — по-черному. Когда баня истоплена, то после полного сгорания дров оставшиеся головешки и угли выбрасывают во двор. Затем закрывают все отверстия, через которые выходил дым из очага. Баня должна выстояться час-полтора, чтобы вышел угарный газ; после этого стены окатывают водой, моют пол, полок. Для опаривания бани обязательно поддают на раскаленные камни один-два ковшика воды.
Бояться копоти в бане по-черному не следует, в ней коптятся в основном только стены и потолок; лавки, полки не окутываются дымом и остаются чистыми. Для полной гарантии их достаточно окатить водой. Если же использовать только березовые или осиновые дрова, то при их сгорании образуется очень мало сажи. Имеющаяся же в бане сажа полезна тем, что она поглощает все дурные запахи, сажа буквально дезинфицирует помещение парной. Баня по-черному, без трубы, имеет ряд преимуществ перед баней по белому, у которой для выхода дыма выведена труба. Баня по-черному проще и дешевле в постройке, не надо выводить трубу через деревянные конструкции и соблюдать при этом строгие правила пожарной безопасности. Стены бани по-черному быстрее и сильнее прогреваются, так как жар из печки-каменки, пройдя через камни, не вылетает в трубу, обогревая белый свет, а растекается внутри помещения и все прогревает. Дров для такой бани, особенно для заглубленной, надо гораздо меньше, топить баню по-черному надо не с утра, как белую, а всего два-три часа. В бане по-черному чувствуются гораздо сильнее и больше приятные запахи от бревенчатых стен, потолка, елового лапника и трав, разбросанных заранее; воздух в ней буквально насыщен ароматом. В бане же по белому запахи и ароматы появляются только тогда, когда запарен веник или плеснешь на раскаленные камни отвар трав.
На рис. 2 показана самая простая деревенская баня по белому, состоящая всего из двух помещений: предбанника и парилки.
Рис. 2. Простейшая русская деревенская баня по белому: 1 — предбанник; 2 — парная и моечная; 3 — полок; 4 — печь
В бане по белому не исключена угроза отравления угарным газом, и чтобы избежать этой опасности, необходимо придерживаться следующих правил: когда баня истоплена и достаточно уже прогрета, надо тщательно перемешать угли в топке, чтобы не осталось даже маленькой тлеющей головешки. Если в топке имеются большие тлеющие головешки, их следует оттуда убрать и погасить в ведре. Из поддувала печки также нужно все выгрести, так как там могут находиться долго тлеющие угли.
2.3. Характеристики русской бани
Необходимо строго соблюдать некоторые условия, как при обустройстве бани, так и при ее эксплуатации. Парная бани должна иметь приборы, измеряющие и контролирующие температуру и влажность в помещении.
1. Температура в парной измеряется контрольным термометром, который устанавливают на уровне головы стоящего человека, чтобы можно было знать максимальную, достоверную температуру воздуха, находясь на полке парной. Строго запрещено использовать в бане ртутные термометры. Если случится несчастье разбить его, то ртуть уже не собрать. Находясь в парной при высокой температуре, ртуть интенсивно испаряется, а вдыхание паров ртути очень опасно для здоровья: ртуть накапливается в организме, отравляя его. Ртуть не выводится из организма человека естественным путем, даже с потом, интенсивно выделяемым в парной.
2. Влажность в бане определяют посредством прибора, называемого гигрометром. Содержание влаги в воздухе парной по показанию гигрометра должно колебаться в пределах 40—70 г воды на 1 кг воздуха (60—85 г воды на 1 м3 воздуха). В парной вреден и слишком сухой воздух, и слишком влажный; в этих граничных условиях создается дискомфорт, особенно тяжело переносимый новичками и людьми с ослабленным здоровьем, которым не противопоказана баня. В помещении парилки желательно также иметь простые песочные часы для контроля времени проведения банной процедуры.
3. Вентиляция обязательно должна предусматриваться в любой бане, тем более в комфортной, индивидуальной. Приток свежего воздуха желательно обеспечить комбинированно: через двери, форточку, отдушину и специальные вентиляционные каналы.
Рис.3. Варианты вентиляции помещения парилки: а, б — с противоположным расположением отверстий; в — с расположением отверстий на одной стороне
Отдушину устраивают обычно над верхней полкой полка. Она представляет собой прямоугольное отверстие в стене размером 15—20 см, которое закрывают съемной заглушкой. Более практично заглушку отдушины или вентиляционного канала изготовить в виде скользящей заслонки, которой легко можно регулировать величину отверстия и степень вентиляции парной. Для обеспечения притока свежего воздуха в парную бани делают приточное вентиляционное отверстие на высоте 0,3—0,5 м от пола. Приточное отверстие устраивают вблизи печки-каменки, желательно сзади, чтобы поступающий воздух успевал немного нагреться. Приточное отверстие необходимо закрыть решетчатым щитком, чтобы воздух в парилку поступал не сплошным потоком, а отдельными струйками. Через верхние вентиляционные отводящие отверстия можно горячим воздухом обогревать предбанник и моечное помещение. На рис. 3 показаны варианты вентиляции парилки с разным расположением приточных и отводящих отверстий. Надо помнить, что, чем ниже расположено отводящее отверстие, тем в большей степени экономится тепло печки-каменки. Поэтому месторасположение отводящего вентиляционного отверстия необходимо выбирать в зависимости от тепловой мощности установленной в бане каменки.
Обеспечение парилки хорошей вентиляцией должно быть предметом особого внимания при строительстве бани, так как недостаток свежего воздуха затрудняет дыхание, появляется чувство слабости, вялости и желание прекратить банную процедуру.
4. Наилучший материал для стен бани — это грубо обработанное гладкое дерево. Стены в бане желательно выполнить вертикальной обивкой вагонки из липы, осины или березы с прокладкой пароизоляционного слоя (пергамин, фольга). Поверхность деревянной обшивки можно слегка обжечь паяльной лампой для лучшего проявления текстуры дерева. В помещении парной все, с чем соприкасается кожа вашего тела, должно иметь гладкую поверхность, без задиров, острых краев, натеков смолы. Все металлические предметы необходимо применять только оцинкованные, они должны быть утоплены, спрятаны в дерево.
5. Освещение парной и других помещений бани должно быть неярким и комбинированным (от солнца и электрическое). Внутрь бани не должны бить прямые солнечные лучи. Поэтому окна бани лучше располагать на запад, тогда неяркие лучи заходящего солнца создадут прекрасную обстановку уюта и спокойствия. Для электрического освещения необходимо применять светильники герметичной конструкции с плафонами молочного или желтого цвета. Плафоны устанавливают на стене или потолке таким образом, чтобы они доставляли как можно меньше неудобств. Их углубляют в стену и закрывают мелкой деревянной решеткой. Электроразводку в бане необходимо выполнять закрытой, с прокладкой ее внутри поливинилхлоридных трубок. В помещении парной освещение будет вполне достаточным от небольшого окна, размером 40х60 см, желательно с двойным остеклением. Но для темного времени суток в парной необходимо иметь резервное электроосвещение от плафона, выключатель которого должен находиться в предбаннике.
3. Практическая часть
Мы провели следующие эксперименты в двух типах бань: «по-черному» и «по-белому»
1. Наблюдение за изменением влажности
2. Наблюдение за изменением температуры
3. Определение количества теплоты, полученного от нагревателя (дрова)
4. Расчет и анализ количества «полезной» теплоты
Источник статьи: http://multiurok.ru/files/issledovatelskaia-rabota-fizika-v-bane.html
Урок по физике в 10 классе по теме «Физика в бане»
Тема урока: Физика в бане.
Учебник: Физика: учебник для 10кл. общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский; под ред. В.И.Николаева, Н.А.Парфентьевой.-17-е изд., перераб. и доп.-М.:Просвещение, 2008.-366с.:ил.
Задачник: Физика. Задачник. 10-11кл.:пособие для общеобразовательных учреждений / А.П.Рымкевич.-13-е изд., стереотип.-М.:Дрофа, 2009.-188с.:ил.
Учитель: Векшина Елена Олеговна, учитель физики и математики муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения Игринской средней школы №1 посёлка Игра Удмуртской Республики.
Цель: обобщение и закрепление материала по разделу «Взаимные превращения
жидкостей и газов».
Оборудование: — компьютер, проектор, экран, учебник, задачник, презентация «Русская баня» показывается по ходу урока;
жетоны, сделанные учащимися (Приложение 3)
оформление кабинета: «великие» слова о бане (Приложение 2)
рабочие тетради учащихся;
карточки с задачами (Приложение 1)
тазики, березовые веники, ковшики, шапки для нахождения в парной, простыни (имитация нахождения 2-ух учащихся в бане)
Перед уроком учащиеся рассаживаются по группам по 4 человека. Когда учитель задаёт вопросы, ребята в группах сначала обсуждают их, затем все группы высказывают своё мнение. За верные ответы даются жетоны.
1. Актуализация знаний: повторение теоретических знаний и формул.
Свойства насыщенного пара: зависимость давления насыщенного пара от температуры
От чего зависит интенсивность испарения
Экспериментальное определение относительной влажности воздуха 2.Основная часть урока.
Учитель: В летописях XI века так описываются русские бани: «Бани деревянные, и разжигают их до красна, и раздеваются, и обливаются квасом, и берут прутья молодые, берёзовые или дубовые, и бьют себя сами, и до того добьются, что вылезают еле живые, и обольются водой студеной, и так оживают». Зачем же любители бани с азартом мучают себя?
Ученик: Система банных процедур
И больших температур,
Как хорошо известно,
Бывает нам полезна.
Учитель: Однако во влажном воздухе трудно выдержать высокую температуру. Поэтому в хорошей бане должно быть не только жарко, но и сухо. Создать хороший микроклимат в бане надо уметь. Наши предки умели это делать ещё в XI веке. Много вопросов задает нам хорошая парная, и сегодня мы постараемся ответить на некоторые из этих вопросов. Итак, в баню!
1 ученик: Ну и жара!
2 ученик: Давай посидим немного внизу — здесь попрохладнее будет.
Учитель: Вопрос 1. Почему в парной внизу прохладнее, чем на полке?
/Ответ: Теплый воздух легче холодного и поэтому будет находиться вверху, а холодный внизу парной./
2 ученик: Ну теперь можно и на полок, попривыкли.
ученик: Сегодня ещё не очень жарко, бывает так, что на горячей скамье не посидишь.
ученик: Ой, я обжегся!
ученик: Видишь, скамья сколочена железными гвоздями. На неё не
стоит садиться. Ты прикоснулся голым телом к шляпке гвоздя.
Учитель: Вопрос 2. Почему можно сесть на нагретое дерево при определенной температуре, а на железо уже нельзя — обожжешься?
/Ответ: Температура человека чуть больше 36°С, а температура воздуха в парной около 100°С. При контакте железа и тела начинается теплопередача. Теплопроводность у железа больше, чем у дерева, поэтому тепло будет быстро переходить от железа к телу человека в точке соприкосновения и тело обожжется./
ученик: Воздух уже не кажется таким горячим.
ученик: Постепенно привыкаешь к парной. Однако чувствуется, что
воздух стал сырым.
ученик: Да, на полу и палатях мокрые пятна.
ученик: Но это можно поправить, поддать пару.
ученик: Я сейчас это быстро сделаю.
ученик: Остановись! Надо пар поддавать кипятком, бросая его в печь
на раскаленные камни!
Учитель: Вопрос 3. Почему надо бросать на раскаленные камни именно кипяток, а не холодную воду?
/Ответ: Холодная вода, пока будет нагреваться до 100°С, успеет немного охладить ту часть камня, на которую её плеснули, а значит, температура образовавшегося пара упадет./
ученик: Хорошо, я плесну на каменку большой ковш кипятка
ученик: Не спеши, надо подбрасывать воду на камни понемногу,
Учитель: Вопрос 4. Почему нужно подбрасывать воду маленькими порциями, а не выливать на каменку сразу большую порцию?
/Ответ: Когда небольшие порции воды с силой бросают на каменку, она
разбрызгивается маленькими капельками. Попадая на камни, горячие капельки мгновенно испаряются, превращаясь в пар, температура которого сравнима с температурой каменки. Раскаленный пар вызывает повышение общей температуры парной./
ученик: О как жарко! Я не могу!
ученик: Но, Максим, обрати внимание, в парной стало суше.
Учитель: Вопрос 5. Почему, когда подбрасывают маленькими порциями
кипяток на горячие камни, в парной становится суше?
/Ответ: Скорость испарения определяется относительной влажностью, а не абсолютной. При подбрасывании кипятка в каменку в парной становится суше, значит относительная влажность уменьшается. Чем выше температура воздуха, тем относительная влажность меньше./
1 ученик: Да жарко на полке.
ученик: Исчезли мокрые пятна, высох пол и скамья. Хорошо!
Учитель: Вопрос 6. Почему высохли полок и пол?
/Ответ: Чем меньше влажность, тем интенсивнее идет испарение, поэтому пол и потолок быстро высыхают./
1ученик: Но я вновь ополоснусь. Попарился хорошо.
2ученик: Парься-парься, только воздух вновь сыреет, да и не такой свежий
ученик: Да трудно стало дышать, хочется в предбанник выскочить.
ученик: А давай мы немного почистим парную.
ученик: Давай, но как?
ученик: А мы откроем настежь дверь парной, сполоснем пол.
ученик: А зачем воду холодную на порог льешь?
Учитель: Вопрос 7. Для чего нужна лужа холодной воды у входа в парную?
/Ответ: Вблизи холодной лужи температура несколько ниже. Поэтому выходящий из парной пар начинает быстро конденсироваться./
ученик: Можно заходить и начинать все сначала.
2 ученик: Опять поддавать пар?
ученик: Да, свежий пар вытеснит старый застоявшийся воздух парной.
Учитель: Вопрос 8. Почему свежий пар вытесняет старый воздух парной?
/Ответ: При чистке парной на каменку набрасывают достаточное количество воды, и если она достаточно горяча, то температура образовавшегося пара высока. Горячий пар поднимается вверх и вытесняет старый застоявшийся вниз, где он конденсируется у порога./
ученик: Ну что, можно начинать все сначала, вновь париться.
ученик: А почему и нет.
ученик: Да, когда сухой свежий пар, то легко переносится жар в парной.
ученик: Да, ты прав, а в сырой парной долго не пробудешь.
Учитель: Вопрос 9. Почему сильная жара труднее переносится в сырой бане?
/Ответ: В сыром воздухе бани относительная влажность велика, испарение пота с тела человека происходит медленно, и организм человека перегревается./
Учитель: От всех болезней лечит нас
Отличная парная, свежий квас.
Коль в парной побыть ты рад,
«С легким паром!» говорят.
Учитель: Ну а теперь — банная задача: Объем парной 12м 3 , а в ней при температуре 100°С содержится 2,2кг водяного пара. Какова относительная влажность в парной? / Ответ:31%/
Вопрос: Созданы ли оптимальные условия в такой парной?
Итоги урока. По количеству жетонов активным участникам выставляются отметки; ведущим 2-ум учащимся ставятся отметки за подготовку и проведение урока.
Приложение 2. 
Конспект урока физики в 10 классе по теме «Физика в бане» — урок обобщения и закрепления материала по разделу «Взаимные превращения жидкостей и газов». В подготовке к уроку принимают участие ребята, готовят раздаточный материал, материалы для оформления кабинета. Жетоны сделаны учащимися. На уроке имитируется ситуация нахождения 2-ух учащихся-ведущих в бане, для чего они переодеваются, имеются тазы, ковши и берёзовые веники.На уроке используется системно-деятельностный подход, работа в группах.
Номер материала: 307260
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Источник статьи: http://infourok.ru/urok-po-fizike-v-klasse-po-teme-fizika-v-bane-307260.html
