Конкурсы для педагогов и детей

Физико-экологический лабораторный эксперимент по оценке степени нагрева воздуха автомобильными фарами

Физико-экологический лабораторный эксперимент для учащихся 8-11 класса
Автор: Гановичева Мария Анатольевна, Коммунальное государственное учреждение «Средняя школа №13» акимата города Усть-Каменогорска, учитель физики.

Назначение: обмен опытом с коллегами по организации внеурочной деятельности учащихся.
Описание: материал предназначен для учителей физики и учеников 8 -11 классов, как пример организации научной деятельности учащихся.
Цель: экспериментальный расчет степени нагрева воздуха автомобильными фарами.
Задачи:
Обучающие: закрепить знание законов термодинамики, умение проводить эксперимент. Произвести расчет в лабораторных условиях нагрева одного кубического метра воздуха одной автомобильной фарой.
Развивающие: развивать умение сравнивать, анализировать, интерпретировать данные. Развивать умение пользоваться формулами, выполнять расчеты.
Воспитательные: воспитывать познавательный интерес к предмету, внимательность, наблюдательность, самостоятельность. Способствовать привитию экологической культуры.

Невозможно представить современный город без транспорта, работа которого обеспечивается топливом. Сгорая, топливо отдает значительное количества тепла в окружающую среду.
С прошлого года в правила дорожного движения введена норма, обязывающая водителей движущихся транспортных средств в светлое время суток с целью их обозначения включать фары ближнего света или дневные ходовые огни.

Целью эксперимента является расчет влияния включенных автомобильных фар на температуру окружающей среды.

Материальное обеспечение:
Для опыта была сконструирована изолированная камера, представляющая собой деревянный каркас, обтянутый прозрачной акриловой пленкой в два слоя. Размеры камеры: длина - 0,5м, ширина - 0,3м,высота - 0,24м.
Внутрь камеры помещалась автомобильная фара, подключенная к источнику тока и термометр. Второй термометр помещался на лабораторном столе.

Ход эксперимента:
Замеры изменения температуры проводились в течении часа и составили 2 с половиной градуса Цельсия.

Расчет количества теплоты, отданного лампой в ходе эксперимента, выполняем по формуле:
Для получения достоверного результата опыт был повторно проведен на другой день с теми же результатами.

Один кубический метр воздуха больше объема экспериментальной камеры в 28 раз, соответственно для одного кубического метра изолированного воздуха можем принять:
изменение температуры (t2 - t1 ) = 2,5 градусов Цельсия / 28 = 0,089 градусов Цельсия.
массу m = 1,293 кг.
количество теплоты Q = c • m •(t2 - t1)= 1000 Дж/кг• 0С • 1,29 3кг • 0,089 градусов Цельсия = 89 Дж

Для опыта использовалась российская автомобильная фара, так как школьное оборудование позволяет проводить эксперимент лишь с приборами таких технических характеристик. Зная, что мощность зарубежных аналогов вдвое больше, следует делать дополнительную поправку на увеличение энергии вырабатываемой электрооборудованием автомобиля.

Вывод:
В результате экспериментальных замеров и проведенных расчетов можно утверждать, что одна включенная автомобильная фара приводит к нагреву одного кубического метра изолированного (не испытывающего конвективные перемещения) воздуха на сотые доли градуса, отдавая 89 Дж энергии.
Цифра не велика, но если рассматривать ее в сумме с горячими выхлопными газами (ведь на обеспечение работы электроприборов автомобиля тратится топливо); то можно утверждать, что включенные в дневное время фары автомобиля повышают температуру окружающей среды, способствуя возникновению в городах парникового эффекта.

Рекомендуем посмотреть:

Конспект урока физики в 7 классе по теме: Строение вещества Конспект урока физики для 7 класса по теме: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах Конспект урока физики в 7 классе по теме: Взаимодействия молекул Конспект урока физики в 7 класса по теме: Агрегатные состояния вещества

Похожие статьи:

Конспект урока физики 8 класс

Конспект урока физики 8 класс по теме: Параллельное соединение проводников

Конспект урока физики 8 класс на тему: Работа и мощность электрического тока

Конспект интегрированного урока «Английский язык и физика» в 10 классе

Методическая разработка урока по физике 9 класс

Участник №32 профессионального конкурса для педагогов «Коллекция педагогического мастерства и творчества» с 15 декабря 2015 года по 15 марта 2016 года
План-конспект урока физики в 7 классе. График равномерного прямолинейного движения | Новогодний плакат в школу своими руками 2016
Опубликовано: 358 дней назад (13 декабря 2015)
Просмотров: 487
+9
Голосов: 9
Александр Семенович Жбанов # 13 декабря 2015 в 22:02 +4
Мария Анатольевна, здравствуйте! Проведена серьезная работа по очень важной теме. С вашими опытами непременно должны ознакомиться те, кто принимал решение об использовании горящих фар в дневное время.Действительно впечатляет. На основании одной формулы Ваши дети сделали целое открытие, которое может в корне изменить решение тех самых Знатоков-чиновников! Здорово! Голосую двумя руками!
Мария Анатольевна Гановичева # 13 декабря 2015 в 22:12 +3
Спасибо! Но дело в том, что ближний свет уменьшил травматизм на дорогах (по данным ДПС). Да переходя к масштабам города следует еще конвекцию учитывать, слои воздуха постоянно перемещаются. Но тепло отдается - это определенно.
Александр Семенович Жбанов # 13 декабря 2015 в 22:44 +4
А нельзя измерить, больше пользы ли вреда? Хотя, если связано с уменьшением травматизма, тут не поспоришь. А все равно, я бы выдал Вашим подопечным премию, может даже Нобелевскую по физике! Удачи Вам!
Андрей Александрович Андрианов # 13 декабря 2015 в 23:16 +3
Очень Интересно, Мария Анатольевна. Без Вашей помощи я, наверно, не принял бы во внимание такие факты. Хочу предложить как автолюбитель тему для нового исследования, только не знаю, как его осуществить. При движении автомобиля на скорости нагреваются шины. В инструкциях к советским машинам рекомендовали даже понижать давление в шинах перед длительной поездкой по асфальту в летнее время. Спасибо.
Мария Анатольевна Гановичева # 14 декабря 2015 в 17:11 +1
Спасибо за идею и внимание к работе! Будем думать про исследование нагрева шин (на школьном оборудовании много не сделать)
Татьяна Николаевна Кушнарёва # 14 декабря 2015 в 18:24 +1
Браво юным физикам и руководителю эксперимента! Обязательно познакомлю с вашим материалом своих учащихся. Спасибо за научную работу. Голосую!
С уважением, Т.Н.
Светлана Анатольевна Савостьянова # 14 декабря 2015 в 19:12 +3
Мария Анатольевна, здравствуйте. Очень интересную тему эксперимента выбрали - «расчет степени нагрева воздуха автомобильными фарами» - нестандартная тема, не встречала ещё такую, она не формальная, а связана с практической деятельностью человека. Хорошо продумали постановку опыта, провели расчёты – обучающую задачу решили. Реализовали и развивающую задачу - развивать умение сравнивать, анализировать, интерпретировать данные, что не менее важно. Мне понравился Ваш эксперимент, возьму на заметку. Проведение опытов и экспериментов во внеурочное время как пример организации научной деятельности учащихся – это так сейчас актуально. Спасибо за приглашение, голосую+1!
Валерий Григорьевич Вершинин # 14 декабря 2015 в 19:34 +1
Мария Анатольевна! Очень интересный эксперимент! Да, в больших городах это - проблема, особенно, для тех, кто живёт рядом с дорогой. Примите мой голос.
Вера Юрьевна Колотыгина # 15 декабря 2015 в 14:50 +1
Мария Анатольевна! Замечательный эксперимент! Присоединяюсь ко мнению коллег!
Желаю вам и вашим деткам творчества и новых открытий!
Примите голос!
С уважением Колотыгина В.Ю.
Наталья Александровна Ермакова # 16 декабря 2015 в 11:04 +1
Мария Анатольевна, здравствуйте! Ваш эксперимент восхищает! Физика сложная наука, но без неё никуда, Вы так прекрасно, умело и интересно представили изучаемый предмет, Вашим детям очень повезло в педагогом! Спасибо! С удовольствием голосую!
Александр Александрович Овчинников # 10 ноября 2016 в 22:37 0
Хороший эксперимент, грамотно поставлен. Нужно взять на вооружение... Если автор не возражает.
Сам публикую учебные исследовательские работы, проводимые с учениками, но пока на других ресурсах. Этот ресурс только осваиваю.