Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Главная страница


Урока по химии, физике, математике по теме «Огни Москвы»




Скачать 114.7 Kb.
Дата21.07.2017
Размер114.7 Kb.
ТипУрок
Материал для учащихся 8 классов

интегрированного урока по химии, физике, математике

по теме «Огни Москвы»
Аннотация - В предлагаемом дополнительном материале представлены сведения по истории развития уличного освещения в России, краткая биография ученых-изобретателей А.Н. Лодыгина, П.Н. Яблочкова. Описание процессов окисления, горения, плавления, классификация пламени, видов топлива. Определения понятий: внутренняя энергия, источники света, удельная теплота сгорания, электрическая мощность, представлены графики плавления кристаллических и аморфных тел; описательная статистика, среднее арифметическое, медиана, свойство медианы, функциональная зависимость.

История уличного освещения в России.

Петербург был первым городом в России, где появились уличные фонари. Произошло это 4 декабря (по новому стилю) 1706 года, в день празднования победы над шведами, по указанию Петра I. Тогда на фасадах четырех домов у Петропавловской крепости были вывешены несколько уличных фонарей. В 1718 году, по проекту архитектора Жана Батиста Леблона было изготовлено четыре масляных уличных светильника, которые установили перед Зимним дворцом Петра I, на набережной Невы. Это можно считать началом регулярного освещения городских улиц. В 1723 году стараниями генерал-полицмейстера на главных улицах города засияли 595 фонарей.

Первые фонари были масляными. Появилась и должность фонарщика, который вечерами зажигал, а по утрам гасил фонари. Первыми петербургскими фонарщиками были солдаты и полицейские. Они имели форму и бляху. Каждый фонарщик обслуживал 9-10 фонарей. Фонари стали столь популярны у жителей, что в 1725 году был издан специальный указ об установке на Большой Першпективной дороге (нынешний Невский проспект) около каждого фонаря скамеек для отдыха прохожих.

После смерти Петра его новшество на некоторое время забыли, но при Екатерине Великой фонарщики появились снова. В начале 19 века, немного раньше, чем в Европе, в Петербурге появились газовые фонари. Освещали они дворы Главного штаба.

В Москву газовое освещение пришло значительно позже, в пятидесятые годы 19 века. Газовое освещение столицы было дорогостоящим (газ получали из угля), поэтому на окраинах долго еще оставались масляные фонари. Для них вместо масла уже использовалась смесь спирта и скипидара, потом стали применять керосин. В конце 19 века настала эра электрических фонарей. Вот тут-то и прославилась Одесская улица Петербурга! В 1873 году именно на ней, впервые в мире, зажегся электрический фонарь, созданный изобретателем Александром Лодыгиным. Очевидец с изумлением вспоминал: «Вдруг из темноты мы попали на улицу с ярким освещением. В двух фонарях керосиновые лампы были заменены лампами накаливания, изливавшими яркий белый свет. Собравшиеся прохожие с восторгом и удивлением любовались этим светом без огня».

Ученый - изобретатель А.Н.Лодыгин

Александр Николаевич Лодыгин - русский изобретатель (рис 26).

В стеклянный баллон А. Н. Лодыгин поместил тонкий угольный стержень между двумя медными держателями. Такая лампа светила всего полчаса, потом его угольный стерженек сгорал. Исследователь пробовал вставить в лампу два уголька, добиваясь того, чтобы сначала накалялся только один. Этот уголек быстро сгорал, но зато поглощал кислород в лампе. Когда первый уголек сгорал, раскалялся и начинал светиться второй. Он светил уже два часа. Наконец, А. Н. Лодыгин изготовил лампочку со сферической колбой, из которой был выкачен воздух. Угольный стержень такой лампы светился уже несколько десятков часов. Заявку на патент на свою лампу А. Н. Лодыгин подал 14 октября 1872 года (рис 28). Осенью 1874 года Академия наук присудила А. Н. Лодыгину Ломоносовскую премию. Вскоре Лодыгин получил патент на свой способ освещения в 10 странах мира.

Американский ученый Эдисон (рис 25) получил несколько лампочек Лодыгина. Эдисон понял, что изобретенные Лодыгиным лампочки - лучший способ освещения, только надо их усовершенствовать. 6000 опытов проделал Эдисон со своими помощниками, чтобы найти самый прочный материал для угольных нитей - японский бамбук. В конце 1879 года Эдисон создал лампу с винтовым цоколем и патроном.

Лодыгин потратил 27 лет жизни на поиски лучшего материала для нити лампы накаливания! В 1890 году он получил в Америке патент на лампу с нитью из тугоплавких металлов – вольфрама, молибдена и тантала.

Ученый - изобретатель П.Н. Яблочков


Трудно представить, что человечество впервые увидело электрическое освещение всего 130 лет тому назад. 23 марта 1876 года Павел Николаевич Яблочков (рис 24) получил первый в мире патент на изобретение электрической лампы (рис 27). Этот день стал исторической датой, поворотным пунктом в истории развития электро-светотехники. Лампу П.Н. Яблочкова в Европе современники называли «русским светом», в России — «русским солнцем». В дальнейшем П.Н. Яблочков разработал другое, не менее важное открытие — генератор переменного тока, который позволял понижать или повышать напряжение тока и передавать электроэнергию на большие расстояния. В 1886-1887 годах велись разработки устройства электрического освещения в Зимнем дворце, а затем и в Царском селе. Царское село стало первым, пусть и маленьким городом, полностью оснащенным электричеством. Во всем Петербурге электрическое освещение появилось уже после революции 1917 года.

Окисление и горение.

Окислениехимическая реакция, в результате которой происходит присоединение атомов кислорода к атомам других элементов (рис 29).

Реакция горения – это химическая реакция, во время которой выделяется теплота и свет. Часто горение сопровождается пламенем. Пламя возникает вследствие свечения раскаленных частиц веществ, которые сгорают или образуются во время реакции.

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов двух химических элементов, одним из которых является кислород.

Пламя классифицируют по:


  • агрегатному состоянию горючих веществ:

  • пламя газообразных реагентов,

  • пламя жидких реагентов,

  • пламя твёрдых реагентов,

  • пламя аэродисперсных реагентов;




  • излучению

  • светящиеся,

  • окрашенное,

  • бесцветное;




  • температуре



  • холодные,

  • низкотемпературные,

  • высокотемпературные;




  • скорости распространения




  • медленные,

  • быстрые;




  • высоте



  • короткие,

  • длинные;




  • визуальному восприятию




  • коптящие,

  • прозрачные,

  • цветные.


Зоны пламени
В пламени можно выделить 3 зоны.

Внутри конуса пламени имеются: тёмная зона (300−350 °C), где горение не происходит из-за недостатка окислителя; светящаяся зона, где происходит термическое разложение горючего и частичное его сгорание (500−800 °C); едва светящаяся зона, которая характеризуется окончательным сгоранием продуктов разложения горючего и макс. температурой (900−1500 °C).

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и интенсивности подвода окислителя.
Виды Пламени.

Восстановительное пламя.


Это часть пламени, наиболее близко расположенная к центру или чуть ниже центра пламени. В этой области пламени много топлива и мало кислорода для горения, поэтому, если внести в эту часть пламени вещество, содержащее кислород, то кислород отнимается у вещества.

Окислительное пламя.


Расположено в верхней, самой горячей части пламени, где горючие вещества практически полностью превращены в продукты горения. В данной области пламени избыток кислорода и недостаток топлива, поэтому помещенные в эту зону вещества, интенсивно окисляются.
Различный вид горелки Бунзена (рис. 30) зависит от притока кислорода. Слева богатая топливная смесь без предварительного смешивания с кислородом горит желтым коптящим рассеянным пламенем, справа бедная топливная смесь с добавлением кислорода не создает копоти, при этом цвет пламени определяется примесями.
Внутренняя энергия
Энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называется внутренней энергией.

Внутренняя энергия обозначается буквой U латинского алфавита  и измеряется также как и механическая энергия в джоулях.


Особенностью внутренней энергии является то, что она  всегда больше нуля, ведь тепловое движение частиц никогда не прекращается.

Удельная теплота сгорания топлива

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называют удельной теплотой сгорания топлива, и обозначают q.

Единица измерения удельной теплотой сгорания топлива 1 Дж/кг.

Виды топлива и его классификация

Сейчас формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты, широко распространенные в природе или добываемые промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях.

Классификацию топлива можно провести по его агрегатному состоянию и по его происхождению. По агрегатному состоянию топливо может быть и твердым (уголь, торф, древесина, сланцы), и жидким (нефть и нефтепродукты), и газообразным (природный газ).

Плавление

Процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое называется плавлением.

Плавление.

Отвердевание.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением.

 

 



Плавление кристаллических тел идет при определенной температуре.

 

Температура, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.



 

 

Если вещество имеет температуру плавления, и  имеется дальнейший приток энергии, то начинает разрушаться кристаллическая решетка.



 

Внутренняя энергия вещества увеличивается, а температура при этом не меняется.



Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием   или кристаллизацией.

 

 Отвердевание кристаллических тел идет при определенной температуре.



 

 Температура, при которой вещество отвердевает, называют температурой отвердевания.

 

 

Если идет отток энергии от вещества, имеющего температуру отвердевания, то начинает восстанавливаться кристаллическая решетка.



 
Внутренняя энергия вещества уменьшается, а температура при этом не меняется.

График плавления и отвердевания кристаллических тел

 



АВ - нагревание льда до температуры плавления

 

ВС - плавление льда при температуре плавления.



 

СД - нагревание воды от  00 до 150С

 

ДЕ - охлаждение воды до температуры отвердевания



 

ЕF –отвердевание воды при температуре отвердевания

 

FК- охлаждение льда от 00 до -100С



Аморфные тела

Главный признак аморфного (от греческого "аморфос" - бесформенный) состояние вещества - отсутствие атомной или молекулярной решетки, то есть трехмерной периодичности структуры, характерной для кристаллического состояния. 

Переход аморфного вещества из твердого состояния в жидкое не сопровождается скачкообразным изменением свойств (рис 1).

Физическая модель аморфного состояния до сих пор не создана.



Источники света

Различают источники естественные (Солнце, атмосферные электрические разряды, т.д.) и искусственные, превращающие энергию какого-либо вида в энергию оптического излучения (лампы накаливания, люминесцентные лампы, газоразрядные лампы высокого давления и др.).



Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

     U— это работа, выполняемая при перемещении заряда в один кулон,

 I — заряд, проходящий за 1 секунду через поперечное сечение проводника.

Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока.



P = U * I

(Вт) = (B) * (A)

 

Анализируя приведённую формулу, можно сделать очень простой вывод: поскольку электрическая мощность «P» в одинаковой степени зависит от тока «I» и от напряжения «U», то, следовательно, одну и ту же электрическую мощность можно получить либо при большом токе и малом напряжении, или же, наоборот.



  

Описательная статистика

Цель описательной статистики:



  • обработка данных,

  • их систематизация,

  • наглядное представление в форме графиков и таблиц,

  • их количественное описание посредством основных статистических показателей (среднее арифметическое, медиана)

Среднее арифметическое () числового набора – характеризует в целом положение набора чисел на числовой оси, равно отношению суммы чисел к их количеству.

Медиана (Ме) числового набора – число, которое разделяет набор на 2 равные по численности части.

Свойства медианы:

1) Количество чисел набора, меньше или равны Ме, равно количеству чисел набора больших или равных Ме.

2) Ме набора n чисел – это число, стоящее посередине в упорядоченном наборе чисел, если n – четно.

3) Ме набора n чисел – это полусумма чисел, стоящих на средних местах набора, если n – нечетно.


Таблица - средство упорядочения данных. Статистическая таблица — система строк и столбцов, в которой в определенной последовательности излагается статистическая информация.
Функциональная зависимость.

Начиная с XVII в. одним из важнейших понятий является понятие функции. Оно сыграло большую роль в познании реального мира. Идея функциональной зависимости восходит к древности, она содержится уже в первых математически выраженных соотношениях между величинами, в первых правилах действий над числами, в первых формулах для нахождения площади и объема тех или иных фигур.

Слово “функция” (от латинского functio - совершение, выполнение) Лейбниц употреблял с 1673 г. в смысле роли (величина, выполняющая ту или иную функцию). Как термин выражение “функция от х” стало употребляться Лейбницем и И. Бернулли. Начиная с 1698 г. Лейбниц ввел также термины “переменная” и “константа” (постоянная).

Функциональная зависимость - форма устойчивой взаимосвязи между объективными явлениями или отражающими их величинами, при которой изменение одних явлений вызывает определенное количественное изменение др.

Объективно функциональная зависимость проявляется в виде законов и отношений, обладающих точной количественной определенностью. Они могут быть выражены в виде уравнений, объединяющих данные величины или явления как функцию и аргумент.


Расход электроэнергии
            Определение величины расхода электроэнергии за выделенный промежуток времени принято разделять на две категории: с использованием  счётчика электроэнергии или без него.

В первом случае, при использовании бестрансформаторного учёта, формула для расчёта величины расхода электроэнергии выглядит так:



W =  Pкон – Pнач

где:


W – величина расхода электроэнергии кВт/ч;

Pкон  - показание счётного механизма электросчётчика на конец выделенного промежутка времени;

Pнач  - показание счётного механизма электросчётчика на начало выделенного промежутка времени.

  • Ученый - изобретатель П.Н. Яблочков
  • Восстановительное пламя.
  • Окислительное пламя.