Исследовательская работа

Городской конкурс научно-исследовательских работ учащихся

образовательных учреждений «Умники и умницы»

Исследовательская работа

Пирофоры: перспективы и развитие

Автор:  Шурукин Никита Максимович ученик 4-В класса

Руководитель:  Беляцкая Н.В,

учитель начальных классов 

Мончегорск

2015

Краткая аннотация

Цель проекта "Пирофоры: перспективы и развитие" - выяснить  безопасно ли использование современных пирофоров.

            Практическая значимость проекта предполагает возможность выяснить значение слова пирофор, рассказать и показать как созидательную, так и разрушительную сторону  огня,  определить меры предосторожности. Представление результатов работы одноклассникам на уроках окружающего мира, на классном часе.

Данный проект позволяет развивать творческое мышление школьников, умение приобретать знания из различных источников. Работа над проектом  дает возможность самостоятельной организации собственной познавательной деятельности.. Осуществлять  контроль за соответствием выполняемой работы постав­ленной цели.
Аннотация

Цель исследования: выяснить  безопасно ли использование современных пирофоров.

Задачи:

1.      Дать определение понятию пирофор.

2.      История происхождения спичек.

3.      Опасность  пирофоров.

4.      Техника безопасности в обращении с пирофорами.

5.      Пирофоры и логика.

6.      Обобщить полученные сведения и сделать соответствующие выводы.

Методы исследования:

В процессе работы над проектом нами использовались следующие методы научного исследования:
- описательный метод
- метод анализа
- метод синтеза

Содержание деятельности:

·        сбор информации на основе наблюдений, опросов, анкетирование;

·        осмысление полученных результатов, формулирование проблемы;

·        планирование ее решения;

·        выявление практической значимости.

            Выводы: современные пирофоры (спички) при правильном и осторожном использовании не опасны. Помимо основного назначения, у спичек есть еще различная область применений, в том числе и для развития логики.

            Область применения результатов:  представление результатов работы одноклассникам на уроках окружающего мира или на классном часе.

План исследований

1.      Постановка проблемного вопроса: безопасно ли использование современных пирофоров?

2.      Гипотеза: пирофоры можно использовать как инструмент для развития умственных способностей

3.      Изучение теоретического материала

4.      Проведение исследования

5. Практическое применение и выводы.

Введение

             Мы часто слышим слова «опасные грузы», «опасные вещества», «опасные соединения» и, конечно, задумываемся, а чем же они опасны. Меня заинтересовало происхождение и значение слова пирофор. Какую опасность несут пирофоры  для людей и окружающей среды? Техника безопасности в обращении с пирофорами.

Актуальность проекта вызвана тем, что, не имея достаточно убедительных знаний, мои  сверстники попадают в экстремальные ситуации. Желание постоянно открывать что-то новое, их непосредственность, любопытство часто ставит перед реальной опасностью. Реализация данного проекта предполагает возможность выяснить значение слова пирофор, рассказать и показать как созидательную, так и разрушительную сторону  огня,  определить меры предосторожности.

Объект исследования: пирофоры.

Предмет исследования: модель использования пирофоров.

Проблема: безопасно ли использование современных пирофоров?

Гипотеза: пирофоры можно использовать как инструмент для развития умственных способностей

1.1 История происхождения спичек

Пирофор (греч., от pyr - огонь, и рhero - несу). Химическое соединение, для которого достаточно прикосновения воздуха, чтобы воспламениться. Источник: "Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка". Чудинов А.Н., 1910) греч., от pyr, огонь, и phero, несу. Состав, сам собою воспламеняющийся.

            В процессе исследования я выяснил, что спички относятся к пирофорам.

            Собственно, история спичек и длинная, и короткая. Начнем с того, что само слово "спичка" - относительно новое. В словаре Даля оно есть, но только как "уменьшенная" форма слова "спица"- заостренная палочка, тычинка или жердь. В 4-х томном "Словаре русского языка" спичка определяется как "деревянная палочка с головкой из воспламеняющегося вещества для добывания огня.

            В 1669 году алхимик Хеннинг Бранд, пытаясь создать философский камень, получил при выпаривании смеси песка и мочи вещество, светящееся в темноте, названное позже фосфором. Следующий шаг в истории изобретения спички был сделан английским физиком и химиком Робертом Бойлем и его ассистентом Готфридом Хауквейцем: они покрыли бумагу фосфором и провели по нему деревянной щепкой, покрытой серой.

            После изобретения французским химиком Клодом Бертолле бертолетовой соли (хлорат калия) его соотечественником Шанселем была создана так называемая «французская зажигательная машина»: хлорат калия вместе с серой, смолой, сахаром и гуммиарабиком (смола акации, вязкое клеящее вещество) наносился на деревянную палочку, и при соприкосновении с концентрированной серной кислотой происходило зажигание, иногда носившее взрывной характер.

            Первые спички появились в конце XVIII века. Это были химические спички, зажигавшиеся при соприкосновении головки из смеси сахара и перхлората калия с серной кислотой.

            Самые первые спички, вероятно, изготовил французский химик Жан Шансель. Случилось это в 1805 году. Спички Шанселя не были похожи на современные: их головки состояли из смеси серы, бертолетовой соли, угольной пыли, сахара, киновари и клея, а загорались они при соприкосновении с концентрированной серной кислотой. За такими спичками закрепилось название химических или макальных. Также их называют хозяйственными запалами.

            Использовать такие спички в быту было затруднительно, носить с собой — тем более. Однако палочки, загорающиеся сами по себе, заинтересовали многих. Первые годы они оставались по большей части игрушкой химиков, но всего через несколько лет  в Европе стали появляться мануфактуры по производству химических спичек. Кислота не пугала людей, они готовы были терпеть её пары и рисковать, имея дело с её едкостью, когда срочно необходим был огонь.

В 1855 году шведский химик Йохан Лундстрем нанес красный фосфор на поверхность наждачной бумаги и заменил им же белый фосфор в составе головки спички. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. Йохан Лундстрем патентует первую «шведскую спичку», дошедшую практически до наших дней. В 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже. Позднее фосфор был полностью выведен из состава головок спичек и оставался только в составе намазки (тёрки).

            Первое производство "самогарных" фосфорных спичек в России было организовано лесопромышленником Иваном Чуриловым в 1837 году недалеко от Петербурга. К большому сожалению, ни одной коробки этой фабрики не сохранилось. Дальнейшее развитие производства спичек было направлено на повышение безопасности их производства и использования - первые спички были такие "активные", что загорались от трения о любую поверхность и даже от трения в "коробке"! А это приводило к их самовозгоранию.

1855 году Carl Franz Lundstorm (Швеция) усовершенствовал изобретение, наладил производство "безопасных" спичек, более известных в России как "шведских спичек". Это изобретение было настолько удачно, что в дальнейшем оно претерпело только незначительные изменения.

            Безопасные "шведские" спички начали изготовлять в России лишь с 80-х годов прошлого столетия. Появление их связано с именем Василия Андреевича Лапшина.  Предприимчивый крестьянин каким-то путем попал в Швецию. Ознакомившись с производством по возвращении на родину приступил к изготовлению безопасных спичек. Так, в 1879 г. в деревне Хотитово Новгородской губернии было положено начало первой лапшинской фабрике по изготовлению спичек.

Требования к спичкам:

1. Спички должны быть безопасными, чтобы не самовозгорались.

2. Спички должны гореть при потреблении, не вызывая недовольство потребителя.

3. Головки спичек не должны отлетать.

4. Головка спички должна быть округлой формы.

5. Высота головки спички должна быть не менее 2 мм.

6. Коробки спичек должны быть хорошо сформированными, хорошо открывались и закрывались.

7. Спички должны хорошо гореть.

8. Должно быть минимум 37 спичек в одной коробке.

9. Намазка, нанесенная по бокам коробки, должна быть двойного пользования.

1.2. Опасность пирофоров

            Первые спички.
            Впервые успешно применить белый фосфор для зажигания спички трением удалось в 1830 французскому химику Ш.Сорья. Он не делал попыток организовать промышленное производство спичек, но спустя два года фосфорные спички уже выпускались в Австрии и Германии. 
            Безопасные спички.
            Первые безопасные спички, зажигающиеся при трении о специально подготовленную поверхность, были созданы в 1845 в Швеции, где их промышленное производство начал в 1855 Й.Лундстрем. Это стало возможным благодаря открытию А.Шроттером (Австрия) в 1844 неядовитого аморфного фосфора. Головка безопасных спичек содержала не все вещества, необходимые для воспламенения: аморфный (красный) фосфор наносился на стенку спичечной коробки. Поэтому спичка не могла зажечься случайно. В состав головки входил хлорат калия в смеси с клеем, гуммиарабиком, толченым стеклом и диоксидом марганца. Почти все спички, изготовляемые в Европе и Японии, такого типа.
            Кухонные спички.
            Спички с двуслойной головкой, зажигающиеся о любую твердую поверхность, были запатентованы Ф.Фарнемом в 1888, но их промышленное производство началось лишь в 1905. Головка таких спичек состояла из хлората калия, клея, канифоли, чистого гипса, белого и цветного пигментов и небольшого количества фосфора. Слой на кончике же головки, который наносился вторым маканием, содержал фосфор, клей, кремень, гипс, оксид цинка и красящее вещество. Спички зажигались бесшумно, причем была полностью исключена возможность отлета горящей головки.
            Спичечные книжечки.

            Картонные спичечные книжечки – американское изобретение. Патент на них, выданный Дж.Пусси в 1892, был приобретен в 1894 компанией «Даймонд мэч». Сначала такие спички не получили признания общественности. Но после того как одна из компаний-производителей пива приобрела 10 млн. спичечных книжечек для рекламирования своей продукции, производство картонных спичек стало большим бизнесом. В наши дни спичечные книжечки раздаются бесплатно для снискания благорасположения клиентов в гостиницах, ресторанах, табачных магазинах. В стандартной книжечке двадцать спичек, но выпускаются и книжечки других размеров. Они обычно продаются упаковками по 50 штук. Книжечки специального дизайна могут поставляться в упаковках самого разного размера, наиболее подходящего заказчику. Эти спички – безопасного типа, поверхностью для их зажигания служит нижний (покрытый «серой») клапан обложки, под который заправляется передняя сторонка. (Приложение № 1)

            Пропитка спичек.
            До 1870 не были известны способы противопожарной пропитки, предотвращающей беспламенное горение оставшегося угля на погашенной спичке. В 1870 англичанин Хоус получил патент на пропитку спичек квадратного поперечного сечения. В нем перечислялся ряд материалов (в т.ч. квасцы, вольфрамат и силикат натрия, борат аммония и сульфат цинка), пригодных для пропитки спичек квадратного сечения путем погружения их в химическую ванну.

            Сесквисульфид фосфора.

            Белый фосфор, применявшийся для изготовления спичек, вызывал у рабочих спичечных фабрик заболевание костных тканей, выпадение зубов и омертвение участков челюстей.

(Приложение № 2)

            В 1906 в Берне (Швейцария) было подписано международное соглашение, запрещающее изготовление, импорт и продажу спичек, содержащих белый фосфор. В связи с этим запретом в Европе были разработаны безвредные спички с аморфным (красным) фосфором. 

            В декабре 1910 У.Фэрберн разработал новую формулу безвредных спичек со сесквисульфидом фосфора. Деревянные спички, картонные спички

(Приложение № 3, № 4)

            На основании изученного материала, можно сделать выводы, что современные пирофоры (спички) при правильном и осторожном использовании не опасны. Опасен получаемый огонь. От огня страдают люди, природа, строения, морские суда, железнодорожные составы. Огонь наносит большой ущерб.

            На основании материалов  МЧС  выяснил, статистику пожаров РФ за период с января по март 2014 год.  

В данной таблице приведены данные по произошедшим пожарам в Российской Федерации по материалам МЧС. [11]        

Количество пожаров	37136
Погибло при пожарах, человек	3303
Травмировано при пожарах, человек	2957
Уничтожено:
строений	7425
морских, речных судов	1
воздушных судов	0
автотракторной техники	1839
железнодорожного подвижного состава	7
Повреждено:
строений	22703
морских, речных судов	148
воздушных судов	0
железнодорожного подвижного состава	9
автотракторной техники	5757

Таким образом мы выяснили, что современные пирофоры (спички) не опасны, опасен получаемый огонь.
1.3 Техника безопасности

             Неосторожное обращение с огнем является самой распространенной причиной возникновения пожаров. Нередко неосторожность переходит в небрежность. Небрежно брошенная спичка  дома или в сарае, на чердаке или в чулане - все это может обернуться большой бедой, а именно - пожаром.

Меры безопасности при обращении со спичками:

1. Будьте внимательны при пользовании спичками. Где бы вы не находились, не бросайте непотушенную спичку.

2. Если спички рассыпались, соберите их.

3. Не носите спички при себе без особой нужды и не позволяйте детям иметь их.

4. Кладите спички там, где их не может достать маленький ребенок.

5. Храните спички подальше от отопительных приборов.

6. Прежде чем зажигать спичку, закройте коробку. Зажигайте спичку, чиркая от себя, сверху вниз.

7. Не зажигайте спички там, где запрещено пользоваться открытым огнем.

Таким образом, можно сделать вывод, что существует техника безопасности при обращении с огнем.
1.4.Пирофоры и логика

            Помимо основного назначения, спички иногда используются:

·       Вместо счётных палочек для обучения детей. При этом головки спичек срезаются или смываются водой, чтобы не спровоцировать пожар.

·       Как условная денежная единица при различных карточных и других играх.

·       Для изготовления спичечных домиков. 

·       Для жеребьёвки

·       Для различных логических игр, а также игр на аккуратность.

·       Спички, заточенные ножом или правильно обломанные, можно использовать в качестве зубочисток. По этой причине зажигалка никогда не заменит спички.

·       Спичка, на которую намотана вата, заменяет ватную палочку.

·       Спички часто используются как реквизит для фокусов.

·       Спичечные коробки используются для хранения мелких предметов. Например, радиолюбители хранят в них мелкие радиодетали. Иногда несколько коробков склеиваются так, чтобы получилось хранилище с несколькими отделениями в виде миниатюрного комода.

·       Коллекционирование спичек, спичечных коробков, этикеток и т. п. - филумения

·       В играх с детьми.

·       Как закладка при чтении книги.

·       В пиротехнике.

·       Коробок может быть использован как ёмкость для удержания мелких животных (например, насекомых)

·       Для удлинения стрежней для ручки.

·       Интересный факт: спичка часто применяется как объект для сравнения размера при фотографировании небольших предметов, таких как современные радиодетали. При этом предполагается то, что спичку все видели, и используется то, что её всегда нетрудно найти для выполнения фото.

·       Головоломки со спичками уже давно используются в качестве задач для развития логики. Головоломка - загадка, задача, требующая для своего решения догадливости, сообразительности. Правило любой подобной головоломки, задачи или игры заключается в том, что вам необходимо переложить одну или несколько спичек таким образом, чтобы выполнилось поставленное условие. Однако зачастую прийти к верному решению бывает не так-то просто. Для этого следует проявить настойчивость, внимание и креативность.

·       Попытался решить несколько  головоломок, см. приложение № 5
2.1. Проведение исследования

       Провел анкетирование ребят 4-х и 5-х классов и задал им такие вопросы:

-                   Любишь ли ты решать различные головоломки: логические задачи, задачи-шутки, задачи со спичками?  

-                   Часто или редко ты этим занимаешься?  

-                   Реши старинную задачу: кто ходит утром на четырёх ногах, днём на двух, а вечером на трёх? Когда ходит он на четырёх ногах, тогда меньше у него сил и медленнее двигается он, чем в другое время.

Было проанкетировано 50 учащихся  4-5 классов.

Результаты представлены в следующей таблице:

Учащиеся 4-5 классов	№ 1		№ 2		№ 3		Итого
	да	нет	часто	редко	решили	не решили
Девочки (4-х классов)	10	5	2	13	4	11	15
Мальчики (4-х классов)	12	3	3	12	6	9	15
Девочки  (5-х классов)	5	5	0	10	5	5	10
Мальчики (5-х классов)	6	4	2	8	6	4	10
Итого:	33	17	7	43	21	29

            Таким образом, можно сделать вывод, что среди учеников 4-5 классов нашей школы 33 ученика любят решать различные головоломки, задачи со спичками, 17 учеников не проявляют интерес к данным заданиям, 7 учеников часто решают задания со спичками, 43 человека занимаются подобными заданиями редко, 21 ученик решил предложенную задачу, 29 человек не смогли решить задачу.

            Несмотря на то, что головоломки со спичками являются отличным способом проверить смекалку, они  используются довольно редко.

Заключение

             На основе проанализированных источников, мы можем ответить на поставленные вопросы:  для чего же нужны спички? Чем они заинтересовали людей? Какую опасность несут пирофоры для людей и окружающей среды.

            Спички - это самый распространенный, надежный источник огня в быту, очень легкий и простой в структуре, и естественно дешевый. Спички прошли очень большой путь до современной формы. Совершенствуясь, спички много лет, дошли до нас такими. Много людей в мире участвовали в изобретении ее составных частей, разработке, усовершенствовании.

            Главное преимущество спичек: не требуют много места, дополнительных процедур, легки в обращении. Спички пригодятся не только дома, но и в таких местах как в лесу, на охоте, рыбалке и т.д.  Современные пирофоры (спички) при правильном и осторожном использовании не опасны. Помимо основного назначения, у спичек есть еще различная область применений, в том числе и для развития логики.

Литература

1.      Ожегов С.И. и Шведова Н. Ю. Толковый Словарь Русского Языка. – 1999

2.      Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка". Чудинов А.Н., 1959

3.      Популярный детский и юношеский журнал «Юный техник» - 1990

4.      http://slovardalya.ru

5.      http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Persones/Brand.html

6.      http://www.xenoid.ru/materials/materials_chem/persones/Berthollet.php

7.      http://22century.ru/tag/жан-шансель

8.      http://chemistry-chemists.com/N4_2012/S3/ChemistryAndChemists_4_2012-S3-1.html

9.      http://match.tomsk.ru/articles/51-nachalo-proizvodstva-spichek-v-rossii.html

10.  http://ucrazy.ru/interesting/1249540486-istorija_spichek.html

11.  http://www.rusintec.ru/fire-statistics/statistika-pojarov-v-rossii-za-period-s-yanvarya-po-mart-2014/ © www.rusintec.ru

12. http://nazva.net/rubric/17

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Приложение №5

             

               

Краткое описание документа:

Цель проекта "Пирофоры: перспективы и развитие" - выяснить безопасно ли использование современных пирофоров.

Практическая значимость проекта предполагает возможность выяснить значение слова пирофор, рассказать и показать как созидательную, так и разрушительную сторону огня, определить меры предосторожности. Представление результатов работы одноклассникам на уроках окружающего мира, на классном часе.

Данный проект позволяет развивать творческое мышление школьников, умение приобретать знания из различных источников. Работа над проектом дает возможность самостоятельной организации собственной познавательной деятельности.. Осуществлять контроль за соответствием выполняемой работы постав­ленной цели.