Научно-исследовательский проект "Изучение тепловых свойств термоса"

Научно-исследовательский проект
"Изучение тепловых свойств термоса"

Актуальность исследования. Термос — одно из величайших изобретений человечества. Это изобретение смело можно сопоставить с такими изобретениями, как колесо, радио, телефон, телевизор, самолёт, автомобиль, и другими. В современном обществе принято вести здоровый образ жизни, и в этом термос — хороший помощник.
На сегодняшний день существует масса фирм производителей термосов и в продаже можно найти целый ряд изделий, различающихся по способности сохранять тепло, емкости, дизайну, цене. И поэтому цена современного термоса колеблется.

Это и определило проблему нашего исследования:
Какой термос стоит покупать? Как не ошибиться в выборе? На что стоит обращать внимание при покупке?

Таким образом, цель нашей работы: исследовать имеющиеся термосы на способность сохранять тепло и их свойства, обеспечивающие удобство и практичность для использования в повседневной жизни.

Задачи:
Изучить историю создания термоса,
рассмотреть устройство термоса,
исследовать разнообразие термосов на современном потребительском рынке,
из имеющихся термосов выбрать тот, который лучше других сохраняет тепло,
выяснить зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса,
выяснить какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая,
представить рекомендации для покупателей термосов.Гипотеза: физические свойства термоса зависят от материала из которого он изготовлен.

Методы исследования:
поиск информации
систематизация сведений
сравнение 

История создания
Вопросом сохранения постоянной температуры содержимого озаботились ученые в конце XIX века - это нужно было для хранения сжатых газов. Сжать газ не было проблемой, но сохранить его в таком виде хоть какое-то время было проблематично.
Известный шотландский химик XIX века Джеймс Дьюар совершил целый ряд открытий в области физики и химии, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря своему бытовому изобретению.[1]
В 1892 году он разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. Конечно, колба была изобретена для хранения химикатов, но именно она стала моделью современного термоса.
Это устройство было названо «сосуд Дьюара», и оно до сих пор используется в химических лабораториях всего мира.
В 1903 году  Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара, изобретённый в 1892 году шотландским физиком и химиком Джеймсом Дьюаром. Для удобного использования этого сосуда в быту он добавил к нему металлический корпус, пробку и крышку-стаканчик. Также, им была разработана система поддержки внутренней стенки колбы, так как она держалась только в одном месте у горловины сосуда и из-за этого легко ломалась при активном использовании. В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.
Термос стали широко использовать в научных экспедициях многие    исследователи. Он стал бортовой принадлежностью самолётов. С термосом было удобно летать даже на воздушном шаре. Простые люди также стали широко использовать термос в своей жизни.
В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет, который имеется в каждом доме.

Устройство и виды термосов
Термос – от  греческого thermos тёплый, горячий.  Термос – это сосуд с двойными стенками, между которыми даже нет воздуха. Лучший тепловой изолятор – это пустота, поэтому из колбы с двойными стенками откачивают воздух, создавая так называемый вакуум. Молекулы  горячего чая быстро движутся, но толкать им некого.  Они толкают только друг друга, и всё тепло остаётся в  чае. Сохранить это тепло на долгое время помогают и  стенки сосуда, в который наливают чай. Они сделаны с  зеркальным покрытием, способным отражать тепловые  лучи и возвращать их вместе   теплом обратно в чай. За  счёт этого и достигаются минимальные потери тепла.  Так как теплообмен между стенками термоса и окружающим воздухом минимален, то в нём хорошо сохраняются не только горячие, но и холодные  жидкости.
По назначению различают бытовые термоса и термоса для общественного питания различной емкости. Их используют для хранения и перевозки продуктов. Существуют вагоны-термоса, термосы для бутылочек с детским питанием, термолотки, термосы для экстремального туризма со специальным клапаном, позволяющим пить буквально на ходу, большой термос с несколькими секциями, в котором можно сохранять горячим и первое и второе блюдо.
Принцип устройства термоса для сохранения тепла используют и в теплицах для роста растений. В теплицах делают стенки из двух щитов прозрачного пластика. Каждый вечер между ними закачивают водную пену, которая обеспечивает хорошую теплоизоляцию в ночное время. Утром под воздействием солнечного тепла оседает и превращается в жидкость, стекающую в коллектор, так открывается доступ света. А вечером весь процесс повторяется заново.
Устройство термоса, предназначенного для хранения жидкостей, показано на рис. Он состоит из стеклянного сосуда 4 с двойными стенками. Внутренняя поверхность этих стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками выкачан воздух. Чтобы защитить стеклянный корпус термоса от повреждений, его помещают в картонный или металлический футляр 3. сосуд закупоривают пробкой 2, а сверху футляра навинчивают колпачок 1.
Термос устроен таким образом, что теплообмен его содержимого с окружающей средой сведен до минимума. Отсутствие воздуха между его стенками препятствует теплопроводности, а блестящий слой на внутренней поверхности термоса препятствует передаче энергии излучением. За счет этого и достигаются минимальные потери тепла.

Изучение и сравнение характеристик заводских термосов
Для ответа на вопрос: какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая? зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса?
мы воспользуемся: термосами с металлической колбой объёмом 1л и 2л и термосами со стеклянной колбой таким же объёмом, кроме того нам понадобятся термометр с пределом измерения до 150°С, часы, вода при температуре 100°С.
Наш эксперимент будем проводить при комнатной температуре 20°С. На протяжении 6 часов с интервалом в 1 час будем производить измерения температуры воды в термосах.