10f235 Команда «Физикон». Номинация 7

10f235 Команда «Физикон». Номинация 7-9 класс
1. Зачем оклеивать и утеплять окна?
Вопрос эффективного использования
энергоресурсов в России с каждым годом
становится все более актуальным. По сведениям
московского фонда «Институт экономики
города», только на отопление зданий в России
расходуется более 400 млн. тонн условного
топлива ежегодно, а это 25% годовых
энергоресурсов страны. Следовательно, каждая
семья должна позаботиться о том, чтобы как
можно лучше сохранить тепло в своей квартире. Тепло уходит через негерметичные
окна и двери, стены и крыши, поэтому нашим домам и нужно отопление. Чтобы
сохранить в жилом помещении комфортную температуру, требуется перекрыть пути
теплопотерям. Специалисты считают, что половина всего тепла из нашего дома уходит
через окна. Дерево, из которого изготовлены оконные рамы, от сырости рассыхается,
появляются щели. Значит, окна нужно утеплить в первую очередь. Для этого хозяева и
пользуются старым проверенным способом – специальной лентой тщательно
заклеивают все щели.
Но при использовании этого способа есть определённые
минусы – невозможно открыть окна, весной ленту приходится
отдирать, а это не лучшим образом сказывается на внешнем виде
окон.
Можно использовать ещё один простой способ: создать
ещё один воздушный промежуток в оконном проеме. Достаточно
взять лист полиэтиленовой или лавсановой пленки и приклеить его скотчем к оконной
раме или даже к стене. Когда морозы спадут, добавочную «раму» легко удалить.
Окна можно утеплить и с помощью хлопчатобумажного бельевого шнура.
Створки рам открывают, и в проёмы по всему периметру укладывают шнур, закрепляя
его, где надо, клеем или мелкими гвоздиками. При закрытых окнах щели между
створками и коробкой хорошо уплотняются. Весной шнур вынимают и хранят до
следующей зимы.
Для утепления окон можно использовать пенопласт, остающийся от упаковок.
Он обладает плохой теплопроводностью и не пропускает тепло на улицу. Режут
пенопласт на полосы острым ножом или горячим паяльником. Ширина полосы должна
быть несколько больше ширины щели, чтобы пенопласт входил с натягом.
А можно просто разогреть парафин, набрать его в шприц (без иглы) и залить
им щели. Нагревать парафин и шприц проще всего в воде при температуре около 70°.
Приготавливаясь
к утеплению и заклеиванию окон на зиму, следует
позаботиться и о том, чтобы стёкла не замерзали и не запотевали. Для этого наши
мамы и бабушки размещают между рамами сено или вату. Можно еще ставить в
стеклянных банках сухую поваренную соль.
2. Какой дом теплее: кирпичный, блочный или
деревянный?
Для любого человека, живущего в условиях чередующихся
времён года, важную роль играет добротность строения, в котором
1
10f235 Команда «Физикон». Номинация 7-9 класс
он живёт. Дом должен хорошо защищать человека от непогоды и зимней стужи. Если
бы нам предложили на выбор три дома – кирпичный, блочный и деревянный – мы
выбрали бы деревянный. Почему?
Древесина имеет очень высокие теплоизоляционные свойства и способна
накапливать и отдавать влагу — в таком доме теплее зимой и прохладнее летом, чем в
кирпичном или бетонном. Древесина хорошо впитывает влагу из воздуха, при этом она
разбухает, увеличивается в объеме и небольшие трещины исчезают.
Теплопроводность древесины по сравнению с другими материалами очень
незначительна. Например, коэффициент теплопроводности сосны составляет 0,14, а
кирпича — 0,45. Низкая теплопроводность древесины, особенно сухой, объясняется
тем,
что
дерево
имеет
много
пор,
заполненных
воздухом.
Ещё одно преимущество деревянного дома состоит в том, что древесина является
живым материалом, который обладает своей энергетикой, что положительно
сказывается на самочувствии проживающих в таком доме людей. Дома, построенные,
например, из срубов березы, сосны или лиственницы, способствуют общему
оздоровлению организма, а смолы, в них содержащиеся, дарят бодрящий аромат.
Стены из кирпича весьма прочны, огнеупорны,
не подвержены (в отличие от деревянных) действию
насекомых-вредителей и гниению, а потому —
долговечны. Кирпичные стены обладают большой
теплоёмкостью и, следовательно, летом за ними
прохладно в любую жару, зимой — тепло долгое время,
даже после отключения отопления. Но теплоёмкость
кирпича (880 Дж/кг·ºС) примерно в 2 раза меньше, чем у
древесины (1700 Дж/кг·ºС), поэтому теплее зимой и
прохладнее летом будет всё-таки в деревянном доме.
Кирпич охотно впитывает влагу. Из-за этого, при сезонной эксплуатации,
первые недели в кирпичном доме сыро. Для обеспечения необходимой теплоизоляции
кирпичные стены должны быть очень толсты (в нашей местности примерно 52 см).
Пено- и газобетонные блоки, которые используются при строительстве
блочных домов, благодаря своей пористости отличаются высокой тепло- и
звукоизоляцией, которая в три раза лучше, чем у кирпича. Блочный дом имеет свои
преимущества и недостатки. Одним из главных недостатков домов такого типа
является разгерметизация стыков, через которые тёплый воздух будет уходить на
улицу.
3. Почему туристические палатки делают многослойными?
Если мы пошли в длительный поход, то немаловажно
обеспечить себе комфортный ночлег. Для этой цели мы
должны иметь палатку, в которой можно провести холодную
ночь и укрыться от дневных осадков. Прежде всего,
необходимо помнить, что палатка — наш дом на ближайшее
время. Следовательно, она должна обладать определёнными
свойствами: обладать плохой теплопроводностью и хорошей
герметичностью.
Конструкция многослойных палаток
позволяет добиваться определенного уровня теплоизоляции,
2
10f235 Команда «Физикон». Номинация 7-9 класс
так как слои воздуха между летним тентом и внутренней палаткой обеспечивают
дополнительную теплоизоляцию (воздух один из худших проводников тепла): зимой в
такой палатке теплее, а летом прохладнее. Многослойная оболочка с плотным
соединением между собой и с грунтом изолирует внутренность палатки от
непосредственного воздействия солнца, ветра, осадков и резких температурных
колебаний.
Дополнительные слои
предотвращает образование конденсата
на внутреннем тенте (его делают из специальных дышащих тканей), так как из-за
плохой вентилируемости к утру на внутренней части такой палатки образуется
конденсат, который капает на снаряжение, вещи и спящих людей. Если вдруг пойдёт
дождь, то второй и третий слой просто не намокнут.
4. Какая шуба лучше греет: мехом внутрь, или мехом наружу. Как шили
шубы на Руси в старину?
Прежде всего, надо уяснить, а греет ли шуба? Чтобы ответить на этот вопрос,
мы взяли пакет пельменей, которые мама вынула из холодильника при его
размораживании. Пакет завернули в старую дублёнку и оставили в комнате на 1 час.
Затем вынули пельмени и увидели, что они остались в прежнем замороженном
состоянии. В результате этого простого эксперимента мы пришли к выводу, что шуба
не греет, потому что если греет (плитка), то отдает тепло. Лампа греет, печка греет,
человеческое тело греет, но шуба только мешает теплоте нашего тела уходить от него.
Вот почему человек, тело которого само является источником теплоты, будет
чувствовать себя в шубе теплее, чем без неё. Но замороженные пельмени не
порождают собственного тепла, и их температура не изменилась от того, что мы
закутали их в шубу. Шуба замедлила доступ теплоты извне к пельменям, поэтому
они не разморозились.
Вывод: мы греем шубу, а не она нас!
Когда мех расположен внутрь, а не наружу - тепло сохраняется в разы лучше.
Воздух, находящийся между волосками меха, обладая плохой теплопроводностью, не
позволяет нашему телу охлаждаться. Именно так и носят меховую одежду полярники.
Это было известно ещё нашими предками, когда они
выделывали тулупы для российских зим. Суровые русские зимы
с давних времен побуждали к изобретению и заимствованию у
других народов тёплых одежд. Может, не самая древняя, но
наиболее известная из них - шуба. Шили их в те времена мехом
вовнутрь, а по покрою различали на: русские - с меховым
отложным воротником; турские (то есть турецкие); польские
шубы имели узкий воротник и застежку у шеи.
Крестьяне шили дешёвые овчинные шубы, знать
предпочитала собольи, лисьи, песцовые. Особенность
средневековой русской шубы заключалась в том, что шили её
мехом вовнутрь, а сверху покрывали нарядной тканью.
5. Какие законы физики надо соблюдать при выборе зимней обуви?
3
10f235 Команда «Физикон». Номинация 7-9 класс
Теплоизоляция. При выборе зимней обуви необходимо обратить свое внимание
на материал верха обуви и ее внутренний слой. Лучше если обувь будет из натуральной
кожи: она хорошо сохраняет тепло, в ней ноги не потеют. Внутри сапога желательно
иметь натуральный мех, так как искусственный мех не поглощает пот, а значит, ноги
быстро замерзают. А ещё надо покупать сапоги или ботинки на полразмера больше.
Воздушная прослойка, которая образуется между ногой и внутренней поверхностью
обуви, обладает плохой теплопроводностью, и наши ноги не будут передавать своё
тепло окружающему воздуху. Чем толще подошва, тем теплее нам будет в лютые
морозы.
Трение. Важную роль здесь играет подошва. В зимних сапогах она должна
быть рифленой, а не гладкой. Это увеличит трение между
подошвой и поверхностью, по которой мы будем ходить.
Ведь зимой дороги часто бывают скользкими, что может
привести к падению и травмированию человека.
Смачивание. Для того чтобы во время оттепели обувь
не промокала, она должна быть изготовлена из
водоотталкивающего материала. Ведь мокрая обувь содержит
воду, а вода имеет большую удельную теплоёмкость и будет
«отбирать» тепло у наших ног.
«Держите ноги в тепле, а голову в холоде и вы оставите без работы даже самых
лучших врачей»,- гласит поговорка. Особенно актуально вспомнить данные слова
сейчас, когда на дворе скоро начнётся настоящая зима.
4