Инфоурок / Физика / Научные работы / Иседование микроклимата кабинета физики с использованием цифровых датчиков

Иседование микроклимата кабинета физики с использованием цифровых датчиков

Курсы профессиональной переподготовки
124 курса

Выдаем дипломы установленного образца

Заочное обучение - на сайте «Инфоурок»
(в дипломе форма обучения не указывается)

Начало обучения: 29 ноября
(набор групп каждую неделю)

Лицензия на образовательную деятельность
(№5201 выдана ООО «Инфоурок» 20.05.2016)


Скидка 50%

от 13 800  6 900 руб. / 300 часов

от 17 800  8 900 руб. / 600 часов

Выберите квалификацию, которая должна быть указана в Вашем дипломе:
... и ещё 87 других квалификаций, которые Вы можете получить

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>

библиотека
материалов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 4»









Секция физики




Исследование микроклимата

кабинета физики

с использованием цифровых датчиков















Автор: Финогенов Валерий

Вячеславович, ученик 8 «Б» класса


Руководитель: Хало Валентина

Алексеевна, учитель физики








г. Черногорск, 2014




Код____________________











Секция физики




Исследование микроклимата

кабинета физики

с использованием цифровых датчиков























г. Черногорск, 2014


Содержание

Введение……………………………………………………………………2

Глава I. Обзор теоретических источников по теме исследования

  1. Способы определения относительной влажности воздуха……….

  2. Способы определения освещённости………………………………

  3. Способы определения температуры………………………………..

Глава II. Исследования

  1. Влажность воздуха в кабинете физики…………………………….

  2. Освещённость в кабинете физики………………………………….

  3. Температура в кабинете физики……………………………………

Глава III. Результаты исследования………………………………………..

Список литературы………………………………………………………….

Приложение………………………………………………………………….

































Введение

В последнее время, по данным статистики, в нашей стране из года в год снижается индекс здоровья и увеличивается общая заболеваемость детей и подростков. Появилось много подростков 15-17 лет, страдающих онкологическими заболеваниями, ожирением, сахарным диабетом, болезнями крови, нервными заболеваниями. Только 10% выпускников школ совершенно здоровы.

Среди многих факторов, влияющих на здоровье и работоспособность учащихся, важное место занимает микроклимат школьного кабинета, так как именно в кабинете ученик проводит большую часть времени пребывания в школе. К основным параметрам микроклимата школьного кабинета относится: температура, освещённость, относительная влажность, подвижность воздуха и т. п.

Согласно санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (СанПиН 2.4.2.2821-10) «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях», к воздушно-тепловому режиму общеобразовательного учреждения, естественному и искусственному освещению, температура воздуха в зависимости от климатических условий в учебных помещениях и кабинетах, кабинетах психолога и логопеда, лабораториях, актовом зале, столовой, рекреациях, библиотеке, вестибюле, гардеробе должна составлять 18 - 24° С; относительная влажность воздуха должна составлять 40 - 60 %, уровни освещенности на рабочих столах – 300-500 лк, на классной доске 300-500 лк [4].

Если освещённость может быть более – менее постоянна благодаря искусственному освещению, то температура и относительная влажность кабинета могут изменяться в течение смены.

У нас возникло желание произвести мониторинг температуры, влажности и освещённости в кабинете физики в течение смены и сравнить его с санитарными нормами, чтобы затем дать рекомендации по режиму проветривания, влажной уборки кабинета.

Цель исследованияопределение температурного режима, освещённости и влажности воздуха в школьном кабинете физики с использованием датчиков цифровой лаборатории «Радуга», сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами.


Задачи:

1.Провести измерение температуры, влажности в кабинете физики:

  • в течение урока при закрытых окнах и дверях в начале смены (2-й урок) и в конце смены (6-й урок);

  • на перемене при открытых окнах, дверях;

  • на перемене во время влажной уборки кабинета между сменами;

2.Провести измерение освещённости в кабинете физики:

  • при открытых и зашторенных окнах;

  • включённой одной группе ламп;

  • включённых двух групп ламп;

3.Сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами.


Объект исследования: микроклимат в кабинете физики.
Предмет исследования: температура воздуха, освещённость и относительная влажность.

Гипотеза исследования:

  • температура, влажность воздуха и освещённость школьного кабинета физики соответствует санитарно-гигиеническим нормам.

Актуальность: Воздушно - тепловой режим - один из факторов, влияющих на работоспособность и состояние здоровья человека. В последние годы среди учащихся школ отмечается высокий процент простудных заболеваний, а низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Высокая влажность также вызывает некоторые негативные явления в организме человека, например, нарушается теплообмен организма с окружающей средой, что приводит к перегреву тела.

Методы исследования:

  • были проведены исследования температурного режима в кабинете физики во время уроков в начале и конце смен, на перемене с использованием электронного термометра;

  • были проведены исследования освещённости в кабинете физики при

открытых и зашторенных окнах, включённой одной группе ламп, двух групп ламп с использованием датчика освещённости;

  • были проведены исследования влажности воздуха в кабинете физики

во время уроков в начале и конце смен, на перемене с использованием датчика влажности.

Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для соблюдения:

  • режима проветривания;

  • режима зашторивания окон;

  • режима влажной уборки в кабинете физики.



1. Способы определения относительной влажности воздуха

Говоря о влажности воздуха, имеют в виду количество водяного пара в воздухе. При этом стоит учитывать, что влажность воздуха зависит от температуры. При 0°С один кубометр воздуха содержит не больше 5 г водяного пара, а при 20°С в том же количестве воздуха может содержаться уже 18 г воды. Конечно, обычно влажность воздуха меньше максимальной, т.е. существует так называемый дефицит насыщения. Чтобы определить его, измеряют относительную влажность воздуха и затем указывают, насколько отличается процентное содержание водяного пара в воздухе от максимально

возможного при данной температуре. Не только растения, но и люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 45 до 55% при температуре 18 - 24°С. Если влажность ниже, может возникнуть сухость слизистых оболочек и дыхательных путей и, как следствие этого, развивается кашель и хрипота.

Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры испаряющей поверхности и от относительной влажности воздуха. Насыщенный воздух не может вместить больше пара, если температура его не повысится. При повышении температуры, он удаляется от насыщения, при понижении, наоборот, в нем может начаться конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде, соприкасаясь с холодной поверхностью, оставляет на ней капельки росы. При отрицательной температуре выпадает иней. В воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман. Он состоит из мелких капелек или кристалликов, взвешенных в воздухе.

От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.

Влажность воздуха можно измерять разными способами с помощью гигрометра, психрометра, по точке росы [1, 2].

Мы проводили измерения с помощью датчика влажности цифровой лаборатории «Радуга». Использование цифровой лаборатории позволяет существенно сократить время на организацию и проведение работы, повышают точность и наглядность эксперимента. А при подключении датчика непосредственно к компьютеру появляется возможность получения графического изображения данного процесса (Приложение 1).

Установка состоит из цифрового USB-датчика относительной влажности, универсального измерительного прибора, персонального компьютера (рис.1).



hello_html_2a0d38c7.jpg

Рис. 1


Согласно санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (СанПиН 2.4.2.2821-10), относительная влажность воздуха в учебных помещениях и кабинетах должна составлять 40-60 % [4].


2. Способы определения освещённости

Световой режим в учреждениях для детей и подростков предусматривает в

количественном и качественном отношении всех, но в первую очередь основных–классных помещений. Его нельзя рассматривать в отрыве от проблемы охраны зрения детей и подростков. Важность определяется еще и тем, что по мере роста и развития организма происходит рост глаза, развитие его преломляющей системы, которое заканчивается только к 9-12 годам. В связи с большой лабильностью органа зрения в детском возрасте зрительная работа сопровождается напряжением всех функций зрения и сама по себе может способствовать возникновению зрительных расстройств.

Режим освещенности играет существенную роль в регуляции биологических ритмов. В условиях интенсивной освещенности улучшается рост и развитие организма.

Интенсивность освещенности рабочего места имеет большое значение для профилактики нарушений зрения, особенно при работах, требующих зрительного напряжения. При плохом или неправильном освещении снижается умственная работоспособность.


Для характеристики искусственного освещения отмечают вид источников света (лампы накаливания, люминесцентные лампы), их мощность, систему освещения (общее равномерное, общее локализованное, местное и комбинированное), направление светового потока и характер света (прямой, рассеянный, отраженный). Наилучшее освещение достигается при комбинированной системе освещения – общее плюс местное.

Расчетный способ определения искусственной освещенности основан на подсчете суммарной мощности всех ламп в помещении и определении удельной мощности ламп в ВТ/кв.м. Затем данную величину умножают на коэффициент «е», показывающий, какую освещенность в люксах дает удельная мощность, равная 1 ВТ/кв.м. Значение ее для помещений с площадью не более 50 кв.м. при напряжении в сети 220 В для ламп накаливания мощностью менее 100 ВТ равно 2,0; для ламп 100 вт и более – 2,5; для люминесцентных ламп – 12,5.

Для измерения освещённости кабинета физики мы использовали установку, состоящую из цифрового USB-датчика освещённости 0-600 лк, универсального измерительного прибора, персонального компьютера (рис.2)


hello_html_72ade7a2.jpg


Рис. 2

По санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (СанПиН 2.4.2.2821-10) в учебных кабинетах, аудиториях, лабораториях уровни освещенности должны соответствовать следующим нормам: на рабочих столах - 300 лк, на классной доске - 500 лк, в кабинетах технического черчения и рисования 500 лк, в дисплейных классах на столах - 300-500 лк [4].


3. Способы определения температуры

Температура — величина, которая характеризует тепловое состояние тела или иначе мера «нагретости» тела.
Понятие
температура возникло, как следствие необходимости характеризовать состояния физического тела по ощущениям человека «тепло - холодно». Тепло является одним из основных условий жизни человека, животных и растений. Чем выше температура тела, тем большую в среднем энергию имеют его атомы и молекулы.

Приборы, служащие для измерения температуры называются термометрами. Существует несколько видов термометров:

  • жидкостные

  • механические

  • электрические

  • оптические

  • газовые

  • инфракрасные

В современных жидкостных термометрах - это объем спирта или ртути (в термоскопе Галилея – объем газа). Термометр измеряет собственную температуру! Если мы хотим измерить с помощью термометра температуру какого-либо другого тела, надо подождать некоторое время, пока температуры тела и термометра уравняются, т.е. наступит тепловое равновесие между термометром и телом [5, 6].

Мы использовали электронный термометр, позволяющий с большой точностью отслеживать изменения температуры как в течение урока, так и во время перемены, а также при проведении влажной уборки в кабинете (рис. 3).


hello_html_me8303a4.jpg

Рис. 3

Согласно санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (СанПиН 2.4.2.2821-10), температура воздуха в зависимости от климатических условий в учебных помещениях и кабинетах, кабинетах психолога и логопеда, лабораториях, актовом зале, столовой, рекреациях, библиотеке, вестибюле, гардеробе должна составлять 18 - 24 оС; в спортзале и комнатах для проведения секционных занятий, мастерских - 17 - 20 оС [4].


Исследования

  1. Влажность воздуха в кабинете физики

Пользуясь цифровым USB-датчиком относительной влажности и универсальным измерительным прибором, мы измерили влажность воздуха в кабинете физики нашей школы в течение урока при закрытых окнах и дверях в начале смены (2-й урок) и в конце смены (6-й урок), а также на перемене при открытых окнах, дверях и во время влажной уборки кабинета между сменами. После проведения наблюдений мы получили такие данные (рис. 4).



%, 2 урок,

1-я смена

30,1

28,6

27,4

27,4

27,6

27,0

26,9

26,8

%,

6 урок,

1-я смена

32,2

29,4

28,0

27,3

26,6

26,2

25,9

25,2

%,

2 урок,

2-я смена

24,7

26,4

27,7

28,4

29,2

29,4

30,1

30,3

%,

6 урок,

2-я смена

24,0

25,3

25,2

25,7

25,9

26,3

26,2

26,3

СанПиН 40 – 60 %

%,

перемена

26,3

24,9

23,8

22,2

22,0

%,

вл. уборка

22,7

22,5

23,5

24,1

24,7


Рис. 4



  1. Освещённость в кабинете физики

Для измерения интенсивности освещения кабинета физики мы использовали цифровой USB-датчик освещённости 0-600 лк, универсальный измерительный прибор. Для получения полной картины датчик освещённости располагали в разных местах кабинета: у доски, на первых партах, в центре кабинета и на последних партах. Измерения провели при дневном освещении, при включенной одной группе ламп, при полном искусственном освещении. Результаты измерений отражены в таблице (рис.5).


Освещённость,

лк

У доски

Первые парты

В центре кабинета

Последние парты

Одна группа ламп

420

400

397

310

Две группы ламп

489

497

483

492

Дневное освещение

255

268

273

253

СанПиН

300-500

300-500

300-500

300-500



  1. Температура в кабинете физики

Мы решили измерить температуру в кабинете физики нашей школы в течение урока при закрытых окнах и дверях в начале смены (2-й урок) и в конце смены (6-й урок), а также на перемене при открытых окнах, дверях и во время влажной уборки кабинета между сменами. Измерения осуществляли с помощью электронного термометра, в результате которых получили следующие данные (рис. 6).


t оС, 2 урок,

1-я смена

26

26

26

26

26

26

26

27

t оС, 6 урок,

1-я смена

26

26

26

26

26

27

27

27

t оС, 2 урок,

2-я смена

24

24

25

25

25

25

25

26

t оС, 6 урок,

2-я смена

25

26

26

27

27

27

28

28

СанПиН 18 – 24 оС

t оС

перемена

26

26

26

26

25

t оС, вл. уборка

25

24

24

24

24

Рис. 6

Результаты исследования

Проведя исследования и наблюдения, мы можем сделать выводы.

  1. Основные параметры микроклимата кабинета физики, а именно: влажность воздуха и температура, не соответствуют санитарно-эпидемиологическим требованиям к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях по следующим показателям:

  • повышенная средняя температура воздуха (26 оС ) и низкая

относительная влажность (27,3%) будут способствовать быстрому испарению и высыханию слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к простудным и другим заболеваниям.

«Сухой» воздух с относительной влажностью 15-35% приводит к многим негативным последствиям у человека, что способствует снижению его работоспособности – повышенная «статика» предметов, увеличение количества взвешенной пыли и аллергенов, раздражение «слизистых» оболочек носа, горла, глаз человека.

Основные причины низкой влажности в помещении определяются климатическим периодом. В зимний климатический период, охватывающий также позднюю осень и раннюю весну, воздух за окном помещения имеет низкую температуру. Поступая в помещение «извне» и нагреваясь, относительная влажность этого воздуха снижается [3].

  1. Световой режим школьного кабинета соответствует нормам СанПиНа в основном при наличии искусственного освещения.

Режим зашторивания необходим при проведении лабораторных работ по оптике, некоторых демонстрационных опытов, иногда при работе с интерактивной доской.


Таким образом, исходя из полученных результатов исследования микроклимата школьного кабинета физики, можно предложить следующие рекомендации:

  • для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха и повышенной температуры проветривать кабинет после каждого занятия;

  • увлажнять воздух с помощью открытых сосудов с водой, пористых увлажнителей;

  • между сменами обязательно проводить влажную уборку кабинета.






Список литературы


  1. Влажность воздуха. [Текст] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki

  2. Перышкин А.В. Физика. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. Москва: Дрофа, 2009. 192 с.;

  3. Причины недостаточной влажности. [Текст] - Режим доступа: http://ostroykevse.ru/Uteplenie_Sten/UteplenieSten_page_1.html;

  4. Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях [Текст] - Режим доступа: http://koopo.ru/SanPin/SanPiN_2.4.2.htm;

  5. Температура [Текст] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki;

  6. Температура [Текст] - Режим доступа: http://class-fizika.narod.ru/8_1a.htm.





























Приложение 1


hello_html_b3b0123.jpg




hello_html_51dbbc70.jpg



Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 29 ноября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru


Общая информация

Номер материала: ДБ-187817
Курсы профессиональной переподготовки
124 курса

Выдаем дипломы установленного образца

Заочное обучение - на сайте «Инфоурок»
(в дипломе форма обучения не указывается)

Начало обучения: 29 ноября
(набор групп каждую неделю)

Лицензия на образовательную деятельность
(№5201 выдана ООО «Инфоурок» 20.05.2016)


Скидка 50%

от 13 800  6 900 руб. / 300 часов

от 17 800  8 900 руб. / 600 часов

Выберите квалификацию, которая должна быть указана в Вашем дипломе:
... и ещё 87 других квалификаций, которые Вы можете получить

Похожие материалы

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>