Слайд 1
Научно-исследовательская работа
ученицы 9-А класса
Коваль Кристины Олеговны
Горловского
лицей №47 «Старт»
Руководитель Выхрыстюк Н.Г.
- 2016 год-
Слайд 2Холодильник «Pot- in-Pot»
(«горшок в горшке»)
Холодильник "горшок в горшке" – это
приспособление, которое сохраняло еду прохладной, используя принцип охлаждения испарением. Он состоит из горшка, помещенного в больший сосуд, зазор между ними заполняют влажным пористым материалом, например, песком. Каким образом можно достичь наибольшего охлаждения?
Слайд 3Анализ условия:
1.Цель: установить параметры, от которых зависит срок хранения продуктов в
холодильнике «Горшок в горшке»
2. Объект исследования: холодильник «Горшок в горшке»
3. Предмет исследования: параметры, влияющие на эффект охлаждения:
Вода, пористые вещества (песок, керамика, глина), форма и размеры горшков, факторы окружающей среды.
Слайд 4Как, находясь в походе, на даче, живя в бедных кварталах Африки
сохранить продукты?, лекарства?
Слайд 6 Устройство холодильника «Pot- in-Pot»
Для его изготовления потребуются
Два глиняных (керамических), не
глазурованных горшка, один больше, другой меньше.
Песок.
Вода.
Ткань, чтобы накрыть горшок
Пробка или другой материал, чтобы заделать отверстия в горшках, если они есть
Слайд 7Охлаждение испарением
-
-
Процесс испарения характеризуется следующими параметрами:
Скорость испарения – количество
жидкости, испаряющейся со свободной поверхности в единицу времени.
Интенсивность испарения – количество жидкости, испаряющейся с единицы площади поверхности в единицу времени. В свою очередь, интенсивность испарения зависит от:
- вида жидкости (к примеру, спирт испаряется гораздо быстрее воды, потому как молекулы спирта обладают большей кинетической энергией и меньшим молекулярным притяжением);
-температуры жидкости;
-атмосферного давления; - скорости движения воздуха над поверхностью жидкости;- площади поверхности; -влажности воздуха;
Слайд 8Использование воды
Вода обладает наибольшей удельной теплотой парообразования среди жидкостей -
2260
кДж/кг, а это значит, что для перехода единичной массы воды из жидкого агрегатного состояния в газообразное потребуется большее количество теплоты, чем, например, для этилового спирта. Это явление основано на природе межмолекулярного взаимодействия.
Вывод: если провести эксперимент с одинаковым количеством воды и спирта, то температура контактирующей с водой среды будет гораздо ниже, чем в эксперименте со спиртом.
Слайд 9Влияние температуры окружающей среды на интенсивность испарения
Повышение температуры жидкости и окружающей
среды влияет двояко на увеличение скорости испарения: 1) повышая упругость пара жидкости и 2) облегчая диффузию паров. С повышением t° быстро растет упругость паров, насыщающих пространство, как видно из следующего:
Повышение температуры облегчает диффузию паров и увеличивает поэтому скорость испарения:
Слайд 10Пористые вещества
Пористые материалы являются в природе самыми распространенными: пески, ткани, керамика,
сетки, волокна, порошки и др. Общим характерным признаком пористых материалов является наличие пустот в твердом теле. Закономерности переноса тепла и вещества в капиллярно пористых телах определяются структурными характеристиками тела. Наиболее простой моделью пористого тела является пучок прямых капилляров
Слайд 11
Пористые вещества необходимы для поднятия воды в верхние слои песка за
счет капиллярного эффекта.
Пористость глиняных стенок горшков увеличивает количество испарившейся воды, что приводит к увеличению охлаждающего эффекта.
Слайд 13Поверхностное натяжение
Fт = Fн, а это значит, что ρπRhg
= σ2πR,
Fт = ρπRhg,
Fн = σ2πR,
Слайд 14Моделирование процесса теплообмена
В теплообмене принимают участие 1) внутренний горшок и
песок,2)песок и окружающая среда, 3) вода при испарении.
Составим уравнение теплового баланса
Внешний горшок и песок
Свозд. Δ Т1= η (Т2 –Т1) Δt, где η- коэффициент теплообмена на границе внутреннего горшка и песка, . Δ Т1 -изменение температуры воздуха
Т2 –температура песка
2.Песок и окружающая среда
Спеска Δ Т2 = η (Т1 –Т2) Δt – λ(Т2 –Тк) Δt-кL Δt,
где Спеска –теплоемкость песка,
Δ Т2 –изменение температуры песка, λ –коэффициент теплообмена,
Тк- температура окружающей среды, к- коэффициент испарения, L -удельная теплота парообразования
Спеска Δ Т2 = η (Т1 –Т2) Δt – λ(Т2 –Тк) Δt-кL Δt,-уравнение теплообмена,
Где η (Т1 –Т2) Δt-теплообмен между внутренним горшком и песком,
λ(Т2 –Тк) Δt-теплообмен между песком и окружающей средой,
Слайд 15Сроки хранения продуктов в холодильнике «Pot- in -pot»
Фрукты, баклажаны могут храниться
27 дней вместо трех суток, африканский шпинат теперь храниться 12 дней, в то время как в обычных условиях он пропадает на следующий, а помидоры и перец в таком холодильнике могут оставаться свежими на протяжении трех недель.
Без этого приспособления мясо может храниться в течение нескольких часов, в то время как в нем может храниться до двух недель.
Воду и другие жидкости можно хранить при 15ºC.
Кроме того, таким способом можно хранить сорго и просо – холодильник «горшок в горшке» защищает от влажности и предотвращает рост грибов.
Слайд 16Выводы
Основная причина охлаждающего эффекта- испарение воды с верхнего слоя песка.
Пористые вещества
необходимы для поднятия воды в верхние слои песка за счет капиллярного эффекта.
Пористость глиняных стенок горшков увеличивает количество испарившейся воды, что приводит к увеличению охлаждающего эффекта.
Для улучшения охлаждения необходимо уменьшить контакт внутреннего горшка с окружающей средой.
Увеличить теплообмен между внутренним горшком и песком и уменьшить теплообмен между песком и окружающей средой.