КАК СОХРАНИТЬ ПРОХЛАДУ
С. ГЕРДИЙ, В. ЛОМОВЦЕВ, Т. КАРНАУХ. Фото авторов.
Переносные портативные холодильники
По сути, это маленькие холодильники, которым для работы необходимо электричество, поэтому они не автономны в полном смысле этого слова. Но именно они из всей «холодильной ручной клади» обладают наилучшей способностью удерживать низкую температуру. Заметим лишь, что модели из этой категории точнее было бы назвать холодильниками/нагревателями, поскольку зачастую они способны не только охлаждать, но и разогревать то, что находится в их камере (см. схему устройства термоэлектрического холодильника). Конструктивно такие модели могут быть выполнены в виде чемодана-холодильника, снабжённого выдвижной ручкой и колёсиками, наплечной сумки, рюкзачка или жёсткого контейнера с ручкой, но у всех одно сходство — наличие встроенной электрической системы для поддержания холода или создания тепла. Работает эта система как от бортовой сети автомобиля, так и от бытовой электросети переменного тока. Необходимые шнуры, как правило, поставляются вместе с самим устройством. В зависимости от класса охлаждающая способность таких холодильников может быть от 15 до 25 о С ниже температуры окружающей среды. То есть если на улице 35 о С, то внутри камеры холодильника температура может опускаться до 10 о С. Нагревательная способность этих устройств — до 70 о С. Потребляемая ими мощность не так велика и колеблется в зависимости от объёма камеры от 20 до 100 Вт.
Стоимость переносных портативных холодильников зависит от их полезного объёма и функциональных возможностей и может составлять 2000, 5000 и более 10 000 рублей, если это модели с большим объёмом внутренней камеры и оригинальным дизайном.
В отличие от портативных холодильников холодильные контейнеры и сумки не имеют специальной электрической системы, работают по принципу термоса и соответственно дешевле.
Делают холодильные контейнеры чаще всего из пластика. Они имеют жёсткую конструкцию и удобны для переноски продуктов в стеклянной таре, вплоть до таких хрупких ёмкостей, как ампулы или пузырьки с лекарствами, а также жидкостей в пакетах и продуктов в бумажных упаковках.
Стенки у контейнеров двойные. Для уменьшения теплообмена простенки заполнены лёгким пористым материалом —пенополиуретаном или пенополиэтиленом. Крышка двухслойная. Жёсткая ручка для переноски часто выполняет ещё и роль замка, то есть открыть крышку можно лишь при определённом положении ручки, повернув её, например, к одной из сторон контейнера.
Холодильные сумки, или термосумки (иногда их называют изометрическими сумками)
Удобны тем, что в любой момент могут быть компактно сложены, да и вес их меньше, чем у контейнеров или переносных холодильников. Правда, способность удерживать холод тоже наименьшая. Без использования аккумуляторов холода термосумки могут сохранять продукты свежими от 2 до 7 часов (в зависимости от объёма камеры), а контейнеры — от 5 до 12 часов. При использовании аккумуляторов холода этот срок увеличивается и зависит от числа таких аккумуляторов.
В отличие от контейнеров холодильные сумки не имеют жёсткой конструкции. Изготавливают их двухслойными из специальных синтетических тканей типа нейлона или полиэстера. Пространство между стенками заполняют вспененными полимерами, например пенополиуретаном. Внутреннюю поверхность делают из отражающей ткани, чаще всего серебристого цвета.
В продаже имеются как миниатюрные модели холодильных сумок для нескольких бутербродов или баночек воды, так и вместительные многолитровые сумки для больших закупок. Выпускаются и более экзотические модели, например для пластиковой бутылки или с наборами для сервировки стола в расчёте на двух человек.
Стоимость холодильных сумок колеблется от 100 рублей за простую «малолитражку» до нескольких тысяч за многолитровую и многофункциональную сумку.
Заметно снижают и держат низкую температуру в сумке или контейнере аккумуляторы холода. Они представляют собой компактную ёмкость (жёсткую или гибкую) из пищевого пластика, заполненную теплоёмким солевым раствором. Чтобы такой аккумулятор холода «заработал», его предварительно помещают на 5—10 часов в морозильную камеру обычного холодильника, за это время жидкость в нём замерзает. При необходимости в холодильную сумку или контейнер помещают несколько таких аккумуляторов. Постепенно оттаивая, они способны до 20 часов поддерживать прохладу внутри камеры.
Выпускают аккумуляторы чаще всего плоскими, прямоугольной формы. Иногда их встраивают в крышки контейнеров с возможностью извлечения для замораживания. Если аккумулятор один, его кладут поверх всего того, что лежит в камере, — как известно, холодный воздух опускается вниз. Если аккумуляторов несколько, ими «переслаивают» находящиеся в камере продукты, а один элемент кладут сверху.
Приобрести аккумуляторы холода можно в розничной торговой сети отдельно от сумок. Стоимость — от 60 до 400 рублей в зависимости от объёма, производителя и магазина, в котором куплен товар; в крупных супермаркетах они, как правило, дешевле.
Теория и практика
Работа переносных холодильников основана на термоэлектрическом принципе охлаждения, известном как эффект Пелтье. При прохождении электрического тока через спай термопары выделяется или поглощается определённое количество тепла.
Источник
Урок естествознания в 5-м классе «Как сохранить тепло и холод?»
Предмет: Естествознание
Класс: 5
Тип урока: урок-практикум
Форма проведения: групповая
Цель и задачи:
- Образовательные: через практическую деятельность, определить сущность понятия теплопроводность, выявить различную теплопроводность материалов часто используемых в производстве термосов, выяснить каким образом, обладая этими знаниями, возможно сохранять тепло и холод.
- Развивающие: Определение причинно-следственных связей между качественными свойствами термоизоляционных материалов и способности удерживать тепло. Провести аналогию данных связей с жизнью.
- Воспитательные: продолжить формирование навыков работать в группе, проводить исследования, оформлять результаты практической работы в тетрадь.
Методы используемые на уроке: словесные (объяснение с элементами беседы, постановка проблемных вопросов, элементы кейс-технологии), наглядные (демонстрация разборной модели термоса, материалов из которых производится термос, различных видов термосов и термокружек), практические (выполнение практических работ по группам)
Оборудование: термос со стеклянной и металлической колбой, термокружка; стеклянные, алюминиевые. пластмассовые стаканы; стеклянная палочка, пластмассовая, алюминиевая и стальная ложки; термометры, теплая вода (t = 40-50°C)
Ход урока
I. Организационный момент (учитель приветствует учеников, настраивает на работу)
II. Актуализация знаний.
– Ребята, на прошлом уроке мы узнали как человек научился добывать и использовать огонь – люди использовали огонь, полученный в результате удара молнии или засухи, потом научились добывать огонь при помощи трения деревянных палочек, а позже начали использовать огниво.
– А что такое огниво? (Огниво – это приспособление для добывания огня. Оно состояло из кресала – металла с насечками, кремня –минерала пирита, трута – горючий материала)
– Еще мы узнали, какими были первые спички. Как их называли и что они из себя представляли? (Первыми спичками были лучины – сосновые палочки обмазанные серой)
– Какие преимущества нам дал огонь? (пища, защита, тепло)
Учитель записывает данные высказывания на доске и подчеркивает слово тепло.
III. Проблематизация.
Подробнее хочется остановиться на тепле.
Сохранять тепло можно не только при помощи огня.
Рассказ про путешественника.
Одному страннику необходимо было уехать, но денег на поезд у него не было, и тогда он договорился с проводниками ехать в вагоне с животными, либо с северными оленями, либо со свиньями, либо с зайцами. Дело было зимой. И тут он начал рассуждать: «Свиньи не живут в холоде, наверно я с ними замерзну, зайцы сильно маленькие от них толку мало. А поеду ка я с северными оленями, они ведь живут в холодных условиях, значит с ними будет тепло». И поехал он в вагоне с оленями. А утром нашли его замерзший труп.
– Как вы думаете, почему так произошло?! (варианты выносятся на доску)
– Как же тогда сохранить тепло? Если мы хотим сохранить пирог теплым, мы накрываем его полотенцем. То же самое и делают, например, с мороженым на пляже. Эти случаи очень схожи. Просто в одном нужно не дать теплу уйти наружу, а в другом проникнуть внутрь, ну или уйти холоду наружу.
– Есть приспособления для сохранения в продуктах тепла и холода – термос, термокружки и т.д. (демонстрация разборной модели термоса)
– А из каких материалов изготавливают термос? (стекло, металл (алюминий или железо) или пластмасса)
– Сегодня мы с вами выясним, что же в этих материалах такого особенного. И почему в термосе горячее и холодное способно сохраняться дольше, чем в посуде из этих материалов.
IV. Изучение нового материала.
Для этого разобьемся на 4 группы. Ребята работают в группах по инструктивным карточкам.
Группа №1. Лабораторная работа «Время нагревания разных материалов»
Цель: определить время нагревания различных материалов из которых изготавливают термосы.
Оборудование: стальная, алюминиевая, пластмассовая ложки. Стеклянная палочка.
Ход работы:
- Поместите в горячую воду материалы.
- Проверяя каждые 2 минуты, выясните порядок нагревания материалов (какой нагреется первым, вторым, третьим, четвертым).
- Поместить нагревшиеся материалы в холодную воду, провести такие же наблюдения.
- Записать вывод в тетрадях.
Группа №2. Лабораторная работа «Проводимость тепла разных материалов
Цель: выяснить какой материал дольше способен удерживать тепло.
Оборудование: термометр, стаканчики: пластмассовый, стеклянный, алюминиевый, железный. Листки бумаги, для того, чтобы закрывать стаканчики.
Ход работы:
- Измерить температуру воды.
- Наполнить стаканчики до половины горячей водой.
- Через каждые 2 минуты измерять температуру воды в течении 10–15 минут.
- По полученным данным построить график.
Группа №3. Лабораторная работа «Выявление изменений температуры в термокружке и в обычном стакане».
Цель: определить действительно ли в термокружке тепло сохраняется дольше чем в обычном стакане.
Оборудование: алюминиевый стакан, термокружка, термометр
Ход работы:
- Измерить температуру воды.
- Разлить воду до половины кружки и стакана.
- Каждые 2 минуты в течении 10-15 минут измерять температуру воды.
- Начертить график по полученным результатам.
Группа №4. Лабораторная работа «Сравнение двух видов термоса»
Цель: Определить в каком термосе дольше удерживается тепло или холод
Оборудование: Термос со стеклянной колбой, термос с металлической колбой, термометр
Ход работы:
- Измерить температуру воды в термосах.
- В течении 10-15 минут, через каждые 2 минуты, пронаблюдать изменения температуры воды в термосах.
- Составить график по полученным данным.
Группа №5 Лабораторная работа «Сборка модели термоса»
Цель: сконструировать и проверить модель термоса
Оборудование: 2 стеклянных, 2 алюминиевых, 2 пластмассовых стаканчика, термометр
Ход работы:
- Собрать 3 различные модели термосов.
- Измерить температуру воды.
- Разлить во все модели воду и в течении 10-15 минут с промежутками в 2 минуты измерять температуру воды.
- Сделать вывод о том какая модель термоса получилась наиболее удачной.
V. Подведение итогов.
– А теперь расскажем о своих выводах друг другу.
Группа №1. «Время нагревания разных материалов»
Самой первой нагрелась алюминиевая ложка, потом стальная, стеклянная палочка, а пластмасса оставалась холодной до самого конца. Таким образом, пластмасса хуже всего нагревается.
Группа №2. «Проводимость тепла разных материалов
Медленнее всего остывает вода в пластмассовом стаканчике при этом он не нагревается, на втором месте стекло, на третьем алюминиевый стаканчик.
Группа №3. Лабораторная работа «Выявление изменений температуры в термокружке и в обычном стакане»
В термокружке температура воды сохраняется дольше. Скорее всего это связанно со строением стенок кружки, в них есть пространство, которое не пропускает тепло.
Группа №4. Лабораторная работа «Сравнение двух видов термоса»
Термос со стеклянной колбой лучше удерживает тепло. Т.к. стекло хуже проводит тепло, т.е. отдает тепло (учитель отмечает что данное свойство называется теплопроводность), чем металл.
(Если возникают затруднения вывод помогает сделать учитель – вспомните как вы пускаете солнечных зайчиков. Там ведь происходит отражение солнечных лучей, тоже самое и в термосах с тепловыми лучами! Они отражаются от стеклянных колб внутри термоса)
Таким образом, термосы со стеклянной колбой лучше т.к. стекло имеет меньшую теплопроводность и может отражать тепловые лучи.
Группа №5 Лабораторная работа «Сборка модели термоса»
3 модели: 1) металлический стаканчик + стеклянный стаканчик, 2). пластмассовый стаканчик + стеклянный стаканчик, 3) пластмассовый стаканчик + металлический стаканчик. Лучше всего температура сохраняется в моделе №2.
В итоге на доске остаются следующие записи:
- Материал который медленнее нагревается – пластмасса, стекло, сталь
- В каком материале медленнее остывает вода? – пластмасса и стекло
- В термокружке вода остывает медленнее – всвязи со строением стенок кружки (полые стенки)
- С какой колбой термос лучше – со стеклянной, т.к. стекло отражает тепловые лучи
- Какая модель термоса является наиболее удачной? – стекло-пластмасса
– Так все таки почему в термосе дольше сохраняется тепло?
(потому что термос изготавливается из материалов с низкой теплопроводностью)
А только ли это? (учитель начинает наводить детей на второй вывод). Ведь, если вспомнить историю с северными оленями? У них ведь нет пластмассы в теле, но они смогли не отдать тепло! Подумайте, что еще есть в слоях термоса?
– Значит чем является воздух? (Плохим проводником тепла)
– Таким образом, общий вывод нашего урока следующий: есть материалы которые хорошо проводят тепло (металл, стекло) и материалы которые плохо проводят (пластмасса, воздух). Способность проводить тепло называется теплопроводностью. За счет плохой теплопроводности воздуха возможно более долгое удержание тепла.
VI. Домашнее задание: подумать, где еще в обыденной жизни, используется принцип плохой теплопроводности воздуха.
Список литературы
- Воронцов А.Б., Высоцкая Е.В, Львовский В.А., Чудинова Е.В. Природоведение 5 класс – 2005 г.
- Перышкин А.В., Родина Н.А. Физика: Учебник для учащихся 8-го класса общеобразовательной школы.– М.: “Дрофа”, 2006 г.
- Интернет-ресурсы.
Источник
