Копилка творческих моментов.

РАЗДЕЛ ФИЗИКА

ГАЗЫ (Молекулярная физика)

Молекулярная физика и термодинамика - разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Молекулярная физика представляет собой раздел физики, изучающий строение и свойства веществ, исходя из так называемых молекулярно-кинетических представлений.

Согласно этим представлениям:

1. Любое тело - твердое, жидкое или газообразное состоит из большого количества весьма малых обособленных частиц-молекул.

2. Молекулы всякого вещества находятся в бесконечном хаотическом движении (например, броуновское движение).

3. Используется идеализированная модель идеального газа, согласно которой:

а). Собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда (разреженность).

б). Между молекулами отсутствуют силы взаимодействия.

в). Столкновение молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

4. Макроскопические свойства тел (давление, температура и др.) описываются с помощью статистических методов, основным понятием которых является статистический ансамбль, т.е. описывается поведения большого числа частиц через введение средних характеристик (средняя скорость, энергия) всего ансамбля, а не отдельной частицы.

Идеальным газом называется газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом на расстоянии и имеют ничтожно малые собственные размеры.

Перечень экспонатов

1. Стреляющая бочка

2. Ящик Вуда

3. Летающая чудо-рыба

4. Уравнение Бернулли

5. Плазменный шар

6. Мыльные пузыри

Описание экспоната

Название

Описание экспоната (фото)

Принцип работы

Интересные факты, применение в жизни

Рекомендации Консультанту (как работать, техника безопасности)

Копилка творческих моментов

Название экспоната
Описание экспоната (фото)
Принцип работы
Интересные факты
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов

 

 

Название экспоната	Мыльные пузыри
Описание экспоната (фото)	Две кругообразные емкости c мыльной жидкостью внутри. Обруч-ручка для вытягивания больших мыльных пузырей.
Принцип работы	Мыльный пузырь — тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети. Из-за недолговечности мыльный пузырь стал синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного и недолговечного. Структура стенки мыльного пузыря Плёнка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключённого между двумя слоями молекул, чаще всего мыла. Эти слои содержат в себе молекулы, одна часть которых взаимодействует с водой, а другая наоборот избегает. Гидрофильная часть привлекается тонким слоем воды, в то время как гидрофобная, наоборот, выталкивается. В результате образуются слои, защищающие воду от быстрого испарения, а также уменьшающие поверхностное натяжение. Давайте теперь разберемся, вследствие чего мыльные пленки имеют радужный цвет. Такие интересные переливающиеся цвета получаются в результате интерференции (наложения) световых волн. Цвет зависит от толщины мыльной плёнки. Когда свет проходит через плёнку, часть его отражается от внутренней поверхности, а часть от внешней. Таким образом, разность хода лучей равна удвоенной толщине плёнки. Вследствие испарения плёнка может стать настолько тонкой, что в результате интерференции не будет усиливать падающий на неё свет. (В спектре видимого излучения наибольшая длина волны соответствует красной компоненте, а наименьшая - фиолетовой). В этот момент толщина пленки составляет примерно 20 нм. Толщина мыльной плёнки в 5000 раз тоньше человеческого волоса.
Интересные факты	1. Если надуть пузырь при температуре −15 °С, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и, в конце концов, пузырь разрушится под действием собственного веса. При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут. 2. Чтобы изготовить мыльные пузыри, нужно перемешать стакан воды, стакан жидкости для мытья посуды, 1 ч.л. сахара и 2 ч.л. глицерина. 3. Волшебные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дают физику возможность измерить длину световых волн, а исследование натяжения этих нежных пленок помогает изучать законы действия сил между частицами, — тех сил сцепления, при отсутствии которых в мире не существовало бы ничего, кроме тончайшей пыли 4. Пыль в воздухе нарушает устойчивость плёнки. При повышенной влажности воздуха, в дождливый день, пыли мало, а испарение воды из плёнки снижается, оттого пузыри сохраняют устойчивость намного дольше. Это объясняет народную примету: «пена на лужах — к долгому дождю». На самом деле, эта примета не предсказывает, а скорее иллюстрирует реальность: ведь если дождь идёт долго, то влажность воздуха приближается к 100 %, и пузыри, взбитые каплями дождя, могут очень долго стоять на поверхности луж.
Рекомендации консультанту	1. Попросить всех, при проведении экскурсии, отойти на некоторое расстояние, чтобы не испачкать одежду 2. После демонстрации мыльных пузырей, удалить мыльные разводы с пола, чтобы никто не поскользнулся.
Копилка творческих моментов	Предложить желающим сфотографироваться в мыльном пузыре. Пузыри не отсвечивают на фото из-за фотовспышки, разве что чуть поблёскивают, так что испортить вам фотографии не смогут, а вот придать сказочную атмосферу – запросто.

 

 

Название экспоната	Ящик Вуда
Описание экспоната (фото)	Экспонат демонстрирует интересный способ образования вихрей в воздухе и представляет собой тумбу цилиндрической формы с генератором дыма внутри, дым заполняет тумбу. На верхней поверхности тумбы установлена подвижная мембрана с круглым отверстием.
Принцип работы	Вариант № 1 Ударяя рукой по мембране, мы быстро выталкиваем из ящика массу воздуха вместе с дымом. Эта масса, скользя посреди окружающего неподвижного воздуха, увлекает его в вихревое движение. И сама заворачивается в вихревое кольцо (подобие бублика), которое хорошо заметно по наполняющему его дыму. При этом воздух около кольца вращается так, что наблюдатель, смотрящий на отверстие прибора, видит массу воздуха, выбегающую к нему из середины кольца, а само кольцо движется вверх от отверстия прибора. Первым такой ящик сконструировал и использовал для демонстрации опытов студентам знаменитый американский ученый Р. Вуд. Разница скоростей, возникающих при течении вязкой жидкости или газа, приводит к вращению ее элементов и образованию вихрей. Дымовое кольцо — это вихрь, движение жидкости или газа, которое сопровождается вращением частиц среды. Причина образования вихрей — вязкость среды (пусть даже очень низкая как у газов). При обтекании ею препятствия на поверхности образуется тонкий пограничный слой из заторможенных частиц. При удалении от поверхности скорость частиц возрастает — возникает разница скоростей. Каждую частицу с одной стороны поток тормозит, с другой — ускоряет. В результате возникает их вращение. По мере приближения к оси вихря скорость частиц возрастает и давление внутри его, следовательно, падает. Из-за этого вихрь при своем движении всасывает жидкость или газ, оставаясь устойчивым довольно длительное время. Вращение частиц среды, вовлеченных в вихревое движение, приводит к взаимодействию вихрей. Если, например, сближаются два одинаковых вихря, которые вращаются в одну сторону, то они начнут вращаться вокруг оси симметрии. Если же они вращаются в противоположные стороны, оба они станут двигаться поступательно как одно целое. Очень интересно ведут себя вихревые кольца, летящие одно за другим. Переднее кольцо теряет скорость и расширяется, заднее ускоряется, сжимается и проскакивает сквозь него. После этого явление повторяется (’игра’ вихревых колец). Вариант № 2 Нажимая на резиновую мембрану, запускайте кольца пара. Данная установка представляет собой генератор пара. Наверху генератора расположена резиновая мембрана с круглым отверстием посередине. Отверстие нужно для того, чтобы запускать кольца пара вверх. Как же образуются такие причудливые кольца? Причина образования вихрей - вязкость среды. Когда пар выходит из отверстия, те участки пара, которые непосредственно соприкасаются с мембраной, испытывают трение и, соответственно, замедляются. Таким образом, пар как бы "закручивается", проходя через отверстие. Подобные образования называются вихрями. Впервые такую установку сконструировал американский физик Р.Вуд более ста лет назад для демонстрации опытов студентам.
Интересные факты	1. Более красивые и симметричные кольца можно получить, выпуская дым из бумажной или стеклянной трубки диаметром 2,5 см (дым можно получить, например, положив в закрытую коробочку сеющую бумагу.). Если смотреть сбоку на выдуваемые кольца в неподвижном воздухе около лампы или при солнечном свете, то видны очень красивые спиральные линии тока. Видно, что кольцо состоит из слоя дыма и слоя воздуха, образующих спираль из нескольких законченных витков. 2. Если кольца имеют большую скорость вращения, они отскакивают друг от друга, но если кольца вращаются медленно, они соединяются. В момент соединения форма вихря очень неустойчива. Соединенные кольца скачком меняют горизонтальное положение на вертикальное так быстро, что это трудно заметить, а затем медленно приобретают форму кольца.   3.Большое Красное Пятно на планете Юпитер — это самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе. Его размеры меняются, и он может достигать до 40 000 км в длину и 14 000 км в ширину. По его длине могли бы разместиться? 3 планеты размером с Землю. 4. Иногда по Земле проносятся циклоны с их ветрами и, даже ураганы и смерчи - естественные газовые вихревые образования, обладающие громадной неуправляемой энергией. Интересно бы знать, откуда они ее берут, эту энергию, и нельзя ли как-нибудь ее приспособить для пользы человечества? Пока точный ответ неизвестен, но ученые пытаются найти доступ к подобному источнику энергии.
Рекомендации консультанту	Надавливать на мембрану нужно резко и равномерно
Копилка творческих моментов	1. Организовать малышей вокруг ящика, чтобы почувствовали командный дух, какие они сильные вместе – выпускают кольца так дружно 2. Поиграть в волшебный вулкан – когда читаешь заклинание и резко надавливаешь, вулкан выпускает кольца дыма

Название экспоната	Стреляющая бочка
Описание экспоната (фото)	Железная бочка с отверстием по середине и резиновой мембраной.
Принцип работы	Бочки могут дуть! Прицельтесь из бочки в занавеси, а затем нанесите резкий удар по резиновой мембране бочки. Удар по резиновой мембране бочки приводит воздух в движение. Часть воздуха выталкивается через отверстие с другой стороны бочки и через несколько секунд достигает занавесей, висящих на потолке. Выталкиваемый воздух выходит через отверстие не в виде прямого потока, а в виде кольца. Речь идёт о кольцевом вихре, в котором воздух движется не только вперёд, но и вращается вокруг окружности, образующей кольцо. Наличие такого вихря является существенным условием для сохранения формы кольца. Давление движущегося воздуха меньше, чем давление неподвижного воздуха. Более высокое давление окружающего неподвижного воздуха способствует сохранению формы движущегося воздушного кольца. Форму «снаряда воздушной пушки трудно себе представить, так как его нельзя увидеть так же, как, например, кольца дыма. Зато в воде воздушные кольца видны хорошо. Это явление используют дельфины. Они пускают воздушные пузыри в виде колец вокруг косяка рыб. Рыбы остаются в плену в «сети» из воздушных колец, и, таким образом, дельфинам легко поймать даже весь косяк.
Интересные факты	1. Можно получать вихри в воде, выталкивая поршнем из циллиндра некоторый объем жидкости, подкрашенной чернилами, чтобы наглядно увидеть движение вихревого кольца в воде   2. Состояние Вихревого Кольца является опасной ситуацией, встречающейся в полетах на вертолете. Это случается, когда во время полета происходят одновременно три вещи: высокая скорость снижения, скорость полета меньше, чем эффективная скорость поступательного подъема, и, когда вертолет использует большую часть имеющейся у него мощности несущего винта для направления воздушного потока вниз, чтобы создать подъемную силу, но с низкой горизонтальной скоростью полета. Режим вихревого кольца наступает, например, при резком торможении или при быстром вертикальном снижении, когда вертолет садится в собственную струю воздуха. Поток воздуха, который движется вниз через винт, заворачивается наружу, потом поднимается вверх, засасывается внутрь и снова идёт вниз через винт. Эта рециркуляция потока может свести на нет большую часть подъемной силы и привести к катастрофической потере высоты. Применение большей мощности (увеличение угла атаки) увеличивает поток воздуха вниз, в котором происходит снижение, что только усугубляет ситуацию. Для выхода из режима необходимо вывести вертолет из вихревой зоны «на чистый воздух». 3. Существует гипотеза, что планета Земля образовалась в виде торообразного кольцевого вихря, выброшенного из недр солнца в результате мощного взрыва (это относится и к другим планетам солнечной системы). Как аналог можно рассмотреть ядерный взрыв, в верхней части которого образуется торообразный кольцевой вихрь (т.н. грибообразная форма взрыва). Мощность взрыва была достаточной, чтобы это кольцевой вихрь получил планетарную орбиту, и Земля стала спутником солнца.
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов	1. Предложить детям поднести руку к отверстию бочки, чтобы они почувствовали силу воздушного снаряда 2. «Расстрелять» из бочки горсть конфетти, если это праздник и уборщице выплачены премиальные

 

 

Название экспоната	Летающая чудо-рыба
Описание экспоната (фото)	Летающая рыба, наполненная гелием, с пультом управления.
Принцип работы	Летающая рыба наполнена газом гелием. Благодаря этому газу, рыба летает. Гелий — один из наиболее распространённых элементов во Вселенной, он занимает второе место после водорода. Также гелий является вторым по лёгкости (после водорода) химическим веществом. Он в более чем семь раз легче воздуха. Благодаря этому, он может поднять верх надувную рыбу.
Интересные факты	1. В жидкое и твердое состояние состояние гелий был переведен самым последним из всех газов. Особые сложности сжижения и отверждения гелия, объясняются строением его атома и некоторыми особенностями физических свойств. В частности, гелий, как и водород, при температуре выше -250С, расширяясь, не охлаждается, а нагревается. С другой стороны, критическая температура галия крайне низка.   2. На больших глубинах, как показали опыты, гелиевый воздух пока незаменим. 3. Самый мелкий порошок на земле – твердый гелий 4. Жидкий гелий – самая холодная жидкость на земле 5. Гелий занимает второе место, после водорода, по легкости и распространению о вселенной   6. Гелий не имеет запаха, цвета и вкуса   7. Заставить гелий в какие – либо реакции пока не удалось т.к молекула гелия одноатомна. Он почти не растворим в воде и других жидкостях. И точно так же, в жидком гелии заметно не растворяется ни одно вещество.   8.Гелий – обладатель самой низкой температуры кипения – 268.9 С   9. Гелий применяют для создания защитной атмосферы при плавке, резке и сварке активных металлов, а так же, для наполнения стратостатов и охлаждения атомных реакторов
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов	Предложить детям вдохнуть гелий и что-то произнести. Тембр голоса изменится т.к. происходит это из-за различия обычной воздушной смеси и гелия – плотность гелия меньше плотности воздуха и частота колебаний голосовых связок увеличивается

 

 

Название экспоната	Уравнение Бернулли
Описание экспоната (фото)	Аппарат с воздушным фонтаном внутри, пластиковый шарик.
Принцип работы	Возьмите шарик и поместите его на струю воздуха, выходящего из отверстия. Пронаблюдайте за движением шарика. Увидеть силу, которая заставляет самолеты взмывать в небо, можно здесь. Воздушный фонтан и шарик вам это продемонстрируют. Струя воздуха зря пытается сдуть шарик, ничего не выйдет! Вниз им не дает падать сила сопротивления воздуха, а улететь в сторону – сила давления. Струя воздуха из отверстия удерживает шарик в воздухе. Если шарик лёгким движением руки вывести из этого положения, то он снова вернется в струю. Поток воздуха вблизи поверхности шарика имеет более высокую скорость, чем на некотором удалении от нее. Чем больше скорость воздуха, тем ниже его давление. Давление воздуха вне потока стремится вернуть шарик назад в воздушный поток. Это явление основано на законе, открытом более чем 200 лет назад швейцарским физиком Даниилом Бернулли.
Интересные факты	1. Закон Бернулли объясняет эффект притяжения между телами, находящимися вблизи границ потоков движущихся жидкостей (газов). Иногда это притяжение может создавать угрозу безопасности. Например при движении скоростного поезда (скорость движения более 200 км/час) для людей на платформах возникает опасность сброса под поезд аналогично «затягивающая сила» возникает при движении судов параллельным курсом: например, подобные инциденты происходили с лайнером «Олимпик» Это возникновение подъемной силы крыла, работа таких приборов как пульверизатор, карбюратор, газовой горелки и многое другое.
Рекомендации консультанту
Копилка творческих моментов	Предложить детям изобразить волшебника, а так же, подуть на шарик

 

 

Название экспоната	Плазменный шар
Описание экспоната (фото)	Стеклянный ша р с электродом внутри и инертным газом.
Принцип работы	Вариант №1 Прикоснитесь к стеклянному шару, чтобы «поймать» плазменный луч. Почувствуйте проходящий через шар ток. Держась одной рукой за шар, прикоснитесь другой к коже человека, который не соприкасается с шаром. В центре шара расположен электрод, на который подается ток высокого напряжения (порядка 10 000 В) и частоты (порядка 35 000Гц). Этот ток проходит через находящуюся внутри шара смесь инертных газов (обычно неона и аргона или ксенона), в результате чего смесь газов переходит в состояние плазмы (электроны отделяются от ядер атомов) и начинает светиться. Почему мы притягиваем плазменные лучи? Если два проводника разделить диэлектриком, между ними начинает накапливаться электрический заряд. Внешняя стеклянная сфера (диэлектрик) отделяет воздух (который является проводником) от плазмы (она тоже проводит ток), соответственно, между ними тоже накапливается заряд. Но человеческое тело проводит ток лучше воздуха, поэтому, когда мы подносим руку к шару, току оказывается легче течь по нам. Вариант № 2 Убедитесь, что ваши руки сухие. Прикоснитесь к стеклянному шару, чтобы "поймать" ползущий разряд. Посмотрите, что происходит, если поместить одну руку в основу шара, а другую - на самую вершину. Плазменный шар был изобретен Николой Тесла, и представляет собой герметичный сосуд. Он заполнен смесью инертных газов при низком давлении. Внутрь шара помещен электрод. На электрод подается высокое напряжение, которое вызывает пробой через газ и создает тлеющие разряды. Летящие электроны при столкновении с атомами возбуждают их. При переходе атомов в невозбужденное состояние происходит излучение, которое мы видим. Примером трубок с тлеющим зарядом могут быть люминесцентные лампы. Изменяя напряжение, его частоту или давление газа, можно менять размеры и цвет разряда. За счет высокой частоты и скин-эффекта ток проходит по коже без вреда для здоровья.
Интересные факты	1. Плазма иногда называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества. Плазма - это наиболее распространенное состояние вещества в природе. Солнце и звезды можно рассматривать как гигантские сгустки горячей плазмы. Внешняя поверхность земной атмосферы прикрыта плазменной оболочкой - ионосферой. 2. Если к работающему плазменному шару на расстоянии 5—20 см держа в руке поднести неоновую, люминесцентную (в том числе и неисправную) или любую другую газоразрядную лампу, то она начнёт светиться. 3. При обращении с плазменным шаром, а они есть в свободной продаже, нужно соблюдать меры предосторожности: если на плазменный шар положить металлический предмет, вроде монеты, можно получить ожог или удар током. Кроме того, прикосновение металлическим предметом к стеклу способно привести к возникновению электрической дуги и прожиганию стекла насквозь. Аналогично, надо стараться не помещать электронные приборы рядом с плазменным шаром. Это может привести не только к нагреванию стеклянной поверхности, но и к существенному воздействию переменного тока на сам электронный прибор. Электромагнитное излучение, создаваемое плазменным шаром, может наводить помехи в работе таких приборов, как цифровые аудиопроигрыватели и подобные устройства. 4. Плазменный шар создаёт вокруг себя из кислорода токсичный для человека озон (явление ионизации).
Рекомендации консультанту	Не допускать прикосновения к шару металлических предметов, влажных рук к шару
Копилка творческих моментов	Предложить детям поймать молнию пальцем. Преподнести как фокус: накрыть шар чем-то плотным и сказать, что поймали самую настоящую молнию.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: