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

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.

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