Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч»




Скачать 80.51 Kb.
НазваниеИсследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч»
Дата конвертации09.02.2013
Размер80.51 Kb.
ТипИсследовательская работа
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» ученицы 9 класса (2005-2006 уч.год) Андреевой Светланы выполнена под руководством учителя химии Дубок Т.А. Работа была отмечена следующими наградами:

- диплом I степени региональной конференции-конкурса исследовательских работ старшеклассников «Юные исследователи – российской науке и технике» ТПУ, 20006г;

- диплом I степени областной конференции исследовательских работ старшеклассников «Математическое моделирование задач естествознания» ТГУ, 2006 г;

- «Лучшая работа» в номинации «За оригинальность и изобретательность» региональной телекоммуникационной научной конференции «Математическое моделирование в науке, инженерных технологиях и естествознании» ТГУ, 20006г

- 1 место на районной научно- практической конференции школьников «Юные исследователи»

Сама ученица по итогам 2005-2006 учебного года удостоилась высокой награды – «Лауреат премии Томской области в сфере науки и образования»


Мой веселый звонкий мяч


Содержание


Введение

1. Немного истории

2. Определение качественного состава содержимого мяча

3. Расчет давления внутри мяча

4. Экспериментальная проверка. Получение азота в лаборатории

из веществ-вздувателей

Заключение

Список литературы

Введение


Все с детства знакомы с мячиком. Дети с удовольствием играют в мяч, т.к. он упругий, скорее всего там какой-то газ под давлением. Каково же бывает огорчение детей, когда мяч теряет свою упругость.


Мы решили выяснить причину упругости мяча. Таким образом, возникает проблема исследования: установить, что находится внутри мяча, какой газ создает давление внутри мяча.

Объект исследования: мячи для большого тенниса.

Предмет исследования: содержимое мячей.

Цель исследования: установить содержимое мячей, определить качественный состав и рассчитать давление внутри мяча.

Гипотеза 1: под давлением находится воздух.

Гипотеза 2: находится газ, образующийся при нагревании из веществ, помещенных в заготовки (одновременно с вулканизацией резины).


Задачи исследования:

  1. Изучить теорию о газовых законах;

  2. Исследовать содержимое мячей;

  3. Провести расчеты.


Методы исследования:

  1. Метод анализа и синтеза научно-популярной литературы;

  2. Эмпирические методы: наблюдение за ходом реакций;

  3. Метод математического моделирования.


Исследование проходило в 4 этапа:

  1. Сентябрь 2005г. – изучение и анализ литературы;

  2. Октябрь 2005г. – выполнение опытов;

  3. Ноябрь – декабрь 2005г. – систематизация работы;

  4. Январь 2006г. – написание работы.

Исследование проходило в Итатской СОШ №2. Было проведено 14 опытов.


Новизна исследования для нас состояла в том, что мы впервые заинтересовались причиной упругости мячей, и в условиях школьной лаборатории установили содержимое мяча, рассчитали давление газа внутри мяча.


1.Немного истории


Материалы, из которых изготавливали мячи в разные времена, четко отражает уровень развития цивилизации. Травяной и шерстяной мячи были известны еще в период матриархата. Мячами из кожи и коры деревьев развлекались в Египте около 4000 лет назад, в то время была модной игра в мяч из хрупкого песчаника – такой мяч нельзя было ронять на землю. Для римской игры «тригон» шары наполняли зернами плодов инжира. Были и стеклянные шары – в них играли поодиночке. А сколько лет существуют каучуковые мячи в Южной Америке, установить невозможно. Ведь первое знакомство европейцев – участников экспедиции Колумба - с натуральным каучуком и изделиями из него на острове Гаити состоялось только в конце XV в. Индейцы уже тогда умели делать не только сплошные, но и полые мячи. А европейцы вплоть до XIX в. продолжали играть кожаными мячами, наполненными обрезками ткани и шерстью.

Настоящий теннис родился в 1875 г. Вначале играли голыми резиновыми мячами, потом их стали покрывать фланелью. Созданные в XIX в. мячи принципиально не отличаются от тех, которыми играют сегодня. Ведь теннисный мячик, с точки зрения технолога, «не подарок». Сверху мяч обтянут сукном, под сукном находится резина. А что под резиной? Сразу напрашивается ответ: ничего или, точнее говоря, воздух.

Это не так. Когда делают мяч, в него вкладывают специальные вещества-вздуватели. Они представляют собой таблетки смеси нитрита натрия и хлорида аммония, которые при повышенной температуре вступают в реакцию с образованием азота. Он-то и придает мячу необходимую упругость.



NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2H2O

Значит, мяч приходится делать из двух половинок сырой резины, смазывать торцы клеем, вкладывать вздуватели и помещать в форму для вулканизации, потом оклеивать сукном, опять промазывать шов густым резиновым клеем и отправлять заготовку в более просторную форму. Там он и превратиться в настоящий упругий мяч. На заключительной стадии надо отбелить и распушить сукно. Мяч готов.

У футбольного и баскетбольного мячей тоже своя история. Сначала баскетболисты и ватерполисты играли кожаными мячами. Их покрывали жировыми смазками, чтобы они не набухали. Конечно, лучше было бы использовать мячи резиновые. Но переубедить спортсменов сложно – привычка. Теперь мячи у любителей баскетбола и водного пола только резиновые, что и закреплено соответствующими правилами. Эти мячи тоже не такие простые. У них есть камера. Ее надувают, перед тем как делать мяч, а потом накладывают на нее ткань и сырую резину-покрышку. Мяч отправляют в нагретую форму, где куски резины вулканизируют.

А вот футболисты от мяча с резиновым покрытием отказались, поскольку скользким мячом играть тяжело.


2. Определение качественного состава содержимого мяча

Для исследования мы взяли три мяча для большого тенниса. Разрезали их, внутри мячей обнаружили кристаллическое вещество серого цвета. Если бы в мяче под давлением находился воздух, то никакого вещества внутри мяча не обнаружилось.

Обнаруженный в мяче порошок аккуратно собрали, взвесили.


№ п/п

Масса вещества, г

Средняя масса, г

Мяч №1

0,38


0,4

Мяч №2

0,43

Мяч №3

0,39


Предположительно, состав порошка должен представлять хлорид натрия. Для доказательства нужно провести качественные реакции на это соединение. Собранное вещество растворили в воде, провели качественную реакцию на хлорид.


AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3 (1)

Pb(NO3)2 + 2NaCl = PbCl2↓ + 2NaNO3 (2)


В реакции 1 выпал осадок белого цвета, что соответствует нерастворимому хлориду серебра. В реакции 2 обнаружено малорастворимое вещество белого цвета – хлорид свинца. Таким образом, вещество содержит ионы хлора.

Кристаллы собранного вещества поместили в пламя спиртовки, пламя окрасилось в желтый цвет, значит, это соль натрия. Результаты опыта дают основание утверждать, что собранное внутри мяча вещество – хлорид натрия.

При разрезании мяча не было обнаружено никакого запаха и окраски газа. Из возможных предполагаемых газов внутри мяча может быть только азот, который образовался при нагревании нитрита натрия и хлорида аммония.



NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2H2O


3. Расчет давления внутри мяча


Для расчета давления внутри мяча необходимы данные: объем газа (н.у.), радиус мяча, объем мяча. Произвели необходимые измерения и расчеты:

R = 2,5 см

V = 4/3πR3 = 65,4 см3

m = 0,4 г

Зная массу соли, по уравнению рассчитали объем азота при н.у.




NaNO2 + NH4Cl = NaCl + N2 + 2H2O


0,4/58,5 = Х/22,4

V(N2) = 0,4 × 22,4/58,5 = 0,15 л

Давление, создаваемое газом внутри мяча, мы рассчитали двумя способами.


1 – способ.

Закон Бойля-Мариотта:

При постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа.


P2/P1 = V1/V2

PV = const

Х/101,325 = 150/65,4

P2(N2) = 101,325 × 150/65,4 = 232 кПа


2 – способ.

Уравнение Клапейрона-Менделеева (уравнение идеального газа).

PV = nRT

R = 8,314 Дж/моль×кг

Т = 273 К

n = V/ Vm = 0,15/22,4 = 0,0067 моль

P = nRT/V = 0,0067 × 8,314 × 273/65,4 × 10-3 = 232 кПа


1/Х = 101,325/232

Р = 232/101,325 = 2,3 атм


4.Экспериментальная проверка. Получение азота в лаборатории из веществ-вздувателей


Мы решили экспериментально подтвердить, что при нагревании NH4Cl и NaNO2 выделяется N2. У нас в лаборатории NaNO2 не было, его мы получили разложением NaNO3


2NaNO3 → 2NaNO2 + O2


Ход реакции контролировали тлеющей лучинкой. В тигле получили расплав NaNO2, при охлаждении не образовалось кристаллов, а вещество стало плотной массой. Для получения кристаллов массу растворили и оставили при комнатной температуре для кристаллизации.

Через неделю вода испарилась, и мы собрали кристаллический NaNO2.

Для получения азота объемом 448 мл (теоретически) нам потребовалось:

m(NaNO2) = 1,38г;

m(NH4Cl) = 1,07г;


Нагревая смесь, выделяющий газ собирали методом вытеснения воды. Объем азота составил 300 мл, что составляет 67% выхода от теоретического.


Причины неполного выхода азота:

  1. Негерметичность сосуда;

  2. Вероятно, реакция прошла не до конца;


Проведя опыт мы доказали, что можно получить азот при взаимодействии NaNO2 и NH4Cl. Соль, получившаяся в результате реакции, внешне очень похожа на вещество, собранное в мяче. Это еще раз подтверждает, что в мяче газ – азот.


Заключение


В результате проведенного исследования не подтвердилась первая гипотеза. Во-первых, если внутри мяча давление создано воздухом, то должно быть отверстие, через которое его накачивают. В резиновых мячах такого отверстия нет. Во-вторых, внутри мяча не должно содержаться никаких посторонних веществ, т.к. они увеличивали массу мяча.

Была подтверждена вторая гипотеза – давление внутри мяча создано газом азотом.

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:


1. Проведя исследование содержимого мяча, мы установили, что внутри находятся кристаллы хлорида натрия.


2. Давление внутри мяча создается азотом, который образуется при нагревании (одновременно с вулканизацией резины) нитрита натрия и хлорида аммония. Давление азота в мяче составляет 2,3 атм.


3. Мы допускаем, что это примерный и недостаточно точный расчет так как: а) мы не учли начальный объем заготовки;

б) возможно была собрана не вся соль, или масса соли оказалась больше, т.к. в собранное вещество могло попасть небольшое количество резины или клея;

в) взвешивание производилось на чашечных весах, которые не позволяют достаточно точно определить массу;

г) при расчетах не было учтено начальное (парциальное) давление азота.


Но для приблизительной оценки в школьной лаборатории этого достаточно.


4. В школьной лаборатории мы провели реакцию взаимодействия нитрита натрия и хлорида аммония, и доказали, что при взаимодействии этих веществ образуется азот.


Несмотря на все неточности, проведенное исследование было познавательным и интересным.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Богданов В.В. Удивительный мир резины. М.: Знание, 1989.

  2. Глинка Н.Л. Задания и упражнения по химии. Ленинград: Химия, 1981.

  3. Неделяев О.Р. Конкурс // Химия и жизнь. - 1990. - №9. – С. 80-81.

Похожие:

Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconМой веселый мяч
Конспект занятия по развитию речи, ознакомлению с окружающим и рисованию в средней группе
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconМой храм частица Святого Белогорья ( исследовательская работа)
Все вышесказанное определяет актуальность и важность выбранной мною темы исследования
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconТезисы Исследовательская работа
Исследовательская работа «Сравнительный анализ состояния городских ценопопуляций подорожника среднего из биотопов с разными уровнями...
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconО Международном конкурсе «Лучшая научно-исследовательская работа»
Международный конкурс «Лучшая научно-исследовательская работа»проводится в рамках Международного фестиваля научно-исследовательских...
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconИсследовательская работа по английскому языку (слайд) «Сравнительно-сопоставительная характеристика английских и русских фамилий»
Уважаемые слушатели! Вашему вниманию предлагается исследовательская работа по английскому языку (слайд)
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconИсследовательская работа на тему: «Мой молчаливый собеседник Со мной беседует в тиши…»
Изучив интересы учащихся и выявив причины низкого уровня интереса к чтению, можно постараться ответить на вопрос «Почему многие не...
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconИсследовательская работа Состояние промышленности Республика Татарстан до индустриализации
Юбилейная открытая юношеская научно-исследовательская конференции имени С. С. Молодцова
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconСпортивный праздник «Весёлый мяч» «Веселые старты» для младших школьников
Подготовка к эстафете: команды выбирают капитанов. На площадке на расстоянии 3 м чертят две параллельные линии: за одной выстраиваются...
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconИсследовательская работа по теме: Автор работы
«Футбол» потому что эта спортивная игра увлекла практически всех россиян. Одни играют в футбол, а другие являются фанатами этой игры....
Исследовательская работа «Мой веселый звонкий мяч» iconНаучно-исследовательская работа, посвященная 150-летию со дня рождения А. П. Чехова Тема
Были встречи и с другими рассказами, и вскоре я поняла : Чехов мой писатель. Теперь я уже следила не только за судьбой героев, но...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©tnu.podelise.ru 2013
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница