Презентация по физике "Ах, русская ты баня!"

• 1 слайд

  
  Областная научно-практическая конференция школьников «Эврика» 
  секция ФИЗИКИ
  
  Исследовательская работа по физике
  «Ах, русская ты баня…»
  Автор: Дорофеев Евгений
  МКОУ Болотнинского района Новосибирской области Новобибеевская СОШ, 9 класс
  Руководитель: Гуляева Людмила Ивановна, учитель физики
  
  с. Новобибеево, 2018 г.
  
  

• 2 слайд

  
  ВВЕДЕНИЕ
  
  Баня! Сколько теплых в прямом и переносном смысле воспоминаний вызывает это слово! В баню ходят не только для того, чтобы помыться. Это и отдых, и развлечение, и повод для общения.
  Так же это и повод и для физических размышлений.
  

• 3 слайд

  Цели исследования:
  Рассмотреть виды теплопередачи в бане;
  Расчет значений физических величин .
  Задачи исследования:
  Изучить историю возникновения бани.
  Рассмотреть типы бани в зависимости от физических параметров.
  Рассмотреть виды теплопередачи в бане.
  Исследовать физические параметры в бани.
  Поиск, обработка и анализ информации о характеристиках бань.
  
  
  Изучение устройства и принципа действия бани.
  Расчет мощности и КПД печи
  Определить какое лечебное воздействие баня оказывает на организм человека.
  
  Методы исследования:
  Анализ научной литературы;
  Поиск, сравнение, синтез, практическое исследование физических параметров бани, наблюдение,
  Решение практических задач.
  
  Новизна работы:
  систематизация видов теплопередач в бане, различных видов бани;
  проведено исследование физических параметров бани.
  
  

• 4 слайд

  
  2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ – « РУССКАЯ БАНЯ»
  
  
  2.1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС
  
  Баня появилась на Руси задолго до Крещения славян и сразу же стала не только местом для мытья. В бане лечились от недугов, принимали роды, гадали. С ней связано множество обрядов и народных традиций.
  
  Парная баня на Руси была известна у славян уже в V—VI вв. Баней пользовались все: и князья, и знатные люди, и простой народ.
  

• 5 слайд

  
  2.2. РУССКИЙ ФОЛЬКЛОР О БАНЕ.
  
  
  Широко известно проникновение знакомой всем нам «банной» тематики в русский фольклор. Достаточно просто вспомнить некоторые общепринятые выражения: — «намылить шею», «держать в черном теле», «пристал, как банный лист».
  А сколько раз русская баня упоминается в русских народных сказках!!!
  

• 6 слайд

  
     Пословицы и поговороки.
  
  Баня-мать вторая, кости распарит, все тело поправит.
  Дух парной, дух святой.
  Баня все правит.
  В бане парок и ладит и гладит.
  В бане мыться – заново родиться.
  Коли не баня, все б мы пропали.
  Душистый пар не только тело, но и душу лечит.
  
  Приговоры для маленьких детей.
  С гуся вода, с тебя худоба.
  

• 7 слайд

  2.3. БАНЯ БАНЕ РОЗНЬ…
  
  Баня по-черному — старинная русская баня, которой пользовались наши предки многие и многие годы. Она представляет собой бревенчатую избушку, в которой совмещены парная и моечная. Обогрев помещения осуществляется от костра, который горит в очаге, расположенном обычно в центре помещения под кучей камней.
  Потолок и стены в такой бане всегда закопченные, отсюда и название бани — по-черному.
  

• 8 слайд

  
  Самая простая деревенская баня по белому, состоит всего из двух помещений: предбанника и парилки с моечной.
  
  Настоящая Русская баня – паровая баня в которой главный инструмент управлением паром является веник. Без веника баня - не баня, она теряет почти половину своей значимости.
  
  Основное отличие Русской бани от других, это прежде всего в ее комплексном подходе к оздоровлению и очищению организма через паровые процедуры с обязательным управлением паром веником.
  

• 9 слайд

  ЭТО ИНТЕРЕСНО!
  
  Русские, которые жили в безлесных областях , часто использовали в качестве бани русскую печь .
  До середины 18 века в общественных банях, и женщины, и мужчины парились вместе.
  
  

• 10 слайд

  Особенности русской бани:
  В русской бане человек всё время осознанно действует. Поддать пар, опустить пар, отдохнуть, париться веником, проветрить, просушить — это неполный перечень действий, которые совершает человек в парной. В русской бане — пар делают. Признаки хорошей русской бани – максимальная разница между температурой воздуха и температурой камней.
  
  

• 11 слайд

  
  3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ – «ФИЗИКА В БАНЕ»
  
  3.1. Виды теплопередачи в бане .
  Человек, находясь в бане, получает тепловую энергию посредством двух главных механизмов передачи тепла: излучения и теплопроводности окружающего воздуха. Конвекция воздуха, который в парилке опускается вдоль тела вниз, способствует более эффективной работе механизма теплопроводности.
  
  

• 12 слайд

  
  3.2. Физические вопросы в бане.
  
  Вопрос 1.
  Почему, когда подбрасывают воду на горячие камни печи, в парной становится суше?
  Вопрос 2.
  Почему нужно подбрасывать воду понемногу, а не вылить в каменку сразу шайку воды?
  Вопрос 3.
  Зачем нужна лужа холодной воды у входа в парную?
  Вопрос 4.
  Почему в сухой бане человек выдерживает 100 градусов и более, но стоит только подуть, как возникает ожог?
  
  

• 13 слайд

  
  4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ «НАБЛЮДЕНИЯ И РАСЧЕТ ЗНАЧЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В БАНЕ»
  
  Мы провели следующие наблюдения, измерения и расчёты:
  
  Наблюдения за изменением температуры.
  Наблюдения за изменением влажности.
  Определение количества теплоты, полученного от нагревателя (дрова)
  Расчет и анализ количества «полезной» теплоты
  Расчет мощности печи.
  Расчет КПД печи.
  Расчет стоимости обслуживания бани
  
  

• 14 слайд

  
  4.1. Наблюдение за изменением температуры и влажности
  
  Русская баня горячая ( сухая )
  
  Русская баня классическая ( паровая )
  
  

• 15 слайд

  
  4.2. Расчёт «затраченной» теплоты, полученной в нагревателе – Qз .
  
  Вычислим по школьным формулам количество теплоты, которое получается при сжигании берёзовых дров в печи бани.
  Дано:
  Масса дров для топки бани – 25 кг
  Удельная теплота сгорания берёзовых дров q=10 МДж/кг
  Найти:
  Количество полной теплоты, полученной при сгорании дров- Qз
  Решение
  Qз= q*m
  Qз= 10MДж/кг * 25 кг = 250 МДж
   
  Ответ: Полная теплота сгорания дров равна Qз= 250 МДж
  
  

• 16 слайд

  
  4.3. Расчёт «полезной» теплоты в бане – Qп .
  
  
  Под словом «полезная» мы условились считать теплоту, которая непосредственно идёт на нагрев бани Qп = Qн1 + Qн2 + Qн3 + Qн4, а именно:
  Нагрев воды- Qн1
  Нагрев воздуха в бане - Qн2
  Прогрев стен, пола и потолка - Qн3
  Нагрев печи (кирпич) и камней - Qн4
  
  
  1. Нагрев воды.
  Вычислим по школьным формулам количество теплоты, которое необходимо для нагрева воды в баке – Qн1.
  Дано:
  Масса воды в баке - m = 50 кг
  Удельная теплоёмкость воды - c = 4200Дж/кг*0С
  Начальная температура воды - t1 = 100С
  Конечная температура воды – t2 = 850С
  Найти:
  Количество теплоты для нагревания воды в баке – Qн1
  Решение
  Qн1= c*m*(t2 - t1)
  Qн1= 4200 Дж/кг0С * 50 кг* 750С = 15,75 МДж
   
  Ответ: Количество теплоты, которое необходимо для нагрева воды в баке-
  Qн1 = 15,75 МДж
  
  
  2. Нагрев воздуха в бане.– Qн2
  Дано:
  Размеры помещения бани – a*b*c = 2,2*2,6*2,0 м
  Удельная теплоёмкость воздуха – c = 1009 Дж/кг*0С
  Начальная температура воздуха - t1 = 100С
  Конечная температура воздуха – t2 = 700С
  Решение
  Qн2= c*m*(t2 - t1)
   
  а) Измерив размеры помещения, мы найдём объем воздуха в бане.
  V = a*b*c
  V= 2,2* 2,6* 2,0 = 11,44м3
  в) Для нахождения массы воздуха в бане, мы воспользуемся консультацией учителя по теме МКТ газов за курс физики 10 класса. Массу воздуха можно найти из уравнения Менделеева- Клапейрона:
  m=MPV/R *T
  M – молярная масса воздуха =0,029кг/моль
  Р – давление пара = 755 мм.рт.ст.* 133.3Па = 100641,5 Па
  t1 –начальная температура воздуха = 100С T= 2830K
  t2 – конечная температура воздуха = 700С
   
  m=0,029кг/моль * 100641,5Па * 11,44 / 8,31Дж/(моль*К) * 2830К = 14,2 кг
  c) Определим количество теплоты для нагревания воздуха в бане – Qн2
  Q=cm∆t
  Qн2= 1009 Дж/кг0С * 14,2 кг*600С = 0,86 МДж
   
  Ответ: Количество теплоты, которое необходимо для нагрева воздуха в бане-
  Qн2 =0,86 МДж
  
  

• 17 слайд

  3. Прогрев стен, пола и потолка.– Qн3
  Пусть стены, пол и потолок бани прогреваются примерно на h = 2 см, значит объем прогреваемого дерева: V=S * h S = 2*(ab + bc +ac )
  Дано:
  Размеры помещения бани – a*b*c = 2,2*2,6*2,0 м
  Толщина прогрева дерева – h=0,02м
  Удельная теплоёмкость дерева (сосна) – c = 2700 Дж/кг*0С
  Начальная температура дерева - t1 = 100С
  Конечная температура дерева - t2 = 500С
  Решение:
  а) Объём нагреваемой древесины:
  V=S * h = 2*(ab + bc +ac )*h
  V= 2(2,2*2,6 + 2,6*2,0 + 2,2*2)*0,02= 0,6 м3
  в) Количество теплоты, поглощаемое деревом:
  с – удельная теплоемкость сосны = 2700Дж/кг*0С
  ρ – плотность сосны = 750 кг/м3
  Qн3= c*m*(t2 - t1) = c · ρ · V· ∆t
  Qн3= 2700Дж/кг*0С * 750 кг/м3 * 0,6м3 * 400С = 48,6 МДж
   
  Ответ: Количество теплоты, которое необходимо для нагрева стен, пола и потолка в бане равно Qн3 =48,6 МДж
  
  
  4. Нагрев печи и камней. - Qн4
  Печь кирпичная и примерное количество кирпичей на её изготовление - 150 штук,
  Дано:
  Масса одного кирпича m1 = 2кг
  Масса кирпичей в печи - mк = 300 кг
  Масса камней (жадеита) – mж = 100 кг
  Удельная теплоёмкость кирпича и жадеита - c = 880Дж/кг* 0С
  Начальная температура печи и камней - t1 = 100С
  Конечная температура печи и камней - t2 = 3500С
  Найти:
  Количество теплоты для нагревания кирпичной печи и камней в бане – Qн4
  Решение
  Qн4 = c*( mк + mж ) *(t2 - t1)
  Qн4= 880 Дж/кг 0С * 400 кг*340 0С = 120 МДж
   
  Ответ: Количество теплоты, которое необходимо для нагревания кирпичной печи и камней равно
  Qн4 = 120 МДж
  
  

• 18 слайд

  
  
  Итого: Qп=15,75 МДж + 0,86 МДж + 48,6 МДж + 120 МДж = 185,2 МДж 
  Сведём основные параметры, которыми мы пользовались при расчётах в таблицу.
  
  

• 19 слайд

  
  4.4. Расчет мощности и КПД печи.
  
  4.4. Расчет мощности печи.
  В нашем случае это будет отношение количества теплоты, отданного дровами, ко времени протапливания бани.
  N = Qз /t
  Qз - количества теплоты, отданного дровами - 250 МДж
  t - времени протапливания бани = 2 часа = 7200с
  N=250 МДж / 7200с = 34,7 кВт
  Ответ: Величина мощности русской бани равна
  N= 34,7 кВт
  4.6. Расчет стоимости обслуживания. 
  m - масса сухих березовых дров - 25кг
  ρ - плотность березы = 650 кг\м3.
  V = m / ρ = 0,034 м3
  Стоимость 1 м3 составляет 1500 руб.
  Под стоимостью обслуживания подразумевается стоимость топлива,
  что составляет 51 руб.
  Ответ: Стоимость обслуживания деревенской русской бани составляет 51 руб.
  
  4.5. Расчет КПД печи.
  Коэффициент полезного действия (КПД) – отношение полезной работы, к энергии, полученной от нагревателя.
  η=1 – Qх / Qз
  η - коэффициент полезного действия (КПД)
  Qх – количество теплоты,ушедшей в атмосферу, равна разнице количества теплоты отданного дровами и количества «полезной» теплоты.
  Qх = Qз – Qп
  Qз – количество теплоты, отданное дровами.
  Qх = 250 МДж – 185,2МДж = 64,8 МДж
  η=1 – 64,8/ 250 = 0,74 (74%)
  
  Ответ: КПД печи в русской бане равен η=74%
  
  

• 20 слайд

  
  4.7. Сводная таблица полученных результатов.
  
  

• 21 слайд

  
  5. БАНЯ – СРЕДСТВО ОЗДОРОВЛЕНИЯ
  
  У бани есть несколько неоспоримых преимуществ, по сравнению с современными устройствами:
   
  1. В отличие от самого современного и удобного санузла баня способна снимать с нас напряжение и стресс. Приятное банное общение, новые встречи, впечатления и контакты нас расслабляют и успокаивают.
   
  2. Высокая температура в бане активизирует работу потовых желез. Вместе с потом из нашего организма наружу выходят разные шлаки. В результате улучшается работа почек, водно-солевой обмен. Ученые подсчитали, что за “банный час” человек выделяет от 500 до 1500 г пота.
   
  3. Обильное потоотделение раскрывает поры кожи. В результате кожа становится атласной и упругой.
   
  4. Банные процедуры стимулируют белковый обмен, что ведет к лучшей усваиваемости белков, жиров, углеводов, минеральных элементов.
   
  5. Обмен веществ повышается примерно на 30 процентов.
   
  6. В организме парящегося человека сгорает холестерин — виновник возникновения одного из самых грозных заболеваний века — атеросклероза.
   
  7. Кроме того, баня “заряжает” нас энергией. Она улучшает нервно-психическое состояние, сон, аппетит, тренирует выносливость организма, приспосабливая его к экстремальным условиям, а также усиливает иммунитет.
  
  

• 22 слайд

  
  Общие банные правила:
  
  1. Не парьтесь голодным или, наоборот, с полным желудком.
  2. Соблюдайте постепенность. Перед заходом ополоснитесь под душем. Мочить голову не надо - сухие волосы лучше защищают голову от перегрева, так как между волосами воздух, а он плохой проводник. Если волосы мокрые (или их нет), наденьте головной убор из шерсти, льна или хлопка (только не из синтетики).
  3. Полезно перед последним заходом в парную сделать массаж. Банные процедуры следует завершить мытьем и растиранием всего тела.
  4. Перед использованием в бане сухой веник размачивают в теплой воде, постепенно добавляя в нее горячую воду. Нельзя запаривать веник в крутом кипятке. Сначала выполняют опахивание, слегка взмахивая, проводят веником вдоль тела от ног до головы и обратно с обоих боков. Затем - легкое поглаживание, при этом веник слегка касается тела. Основной этап парения - похлестывание. При этом над телом совершается работа и одновременно теплопередача, то есть внутренняя энергия увеличивается, что ведет к разогреву организма.
  
  

• 23 слайд

  
  6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  
   По завершении своей работы мы можем сделать следующие выводы:
  Деревенские русские бани можно использовать, в зависимости от предпочтения посетителей, в различных режимах: классическая паровая, горячая сухая;
  Теплоотдача русской бани очень хорошая. При условии достаточной теплоизоляции её КПД достигает 70-80%.
  Русские бани очень экономичны. Себестоимость одной протопки бани колеблется в пределах от 50 до 80 рублей, при этом воспользоваться баней может большая семья. В городе посещение бани составляет от 200 до 500 рублей с человека.
  
  

• 24 слайд

  7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
  Варламов С.Д. В парилке.// Физика. Приложение «Первое сентября» - 2004.- №1.
  Долин В.Н..С легким паром!// Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Сделай сам» - 1991.- №1– М.: Знание
  Журнал «Квант», 1985 №8
  Журнал «Печи и камины» № 3, 2000, стр. 17-18
  Журнал «Техника – молодежи», 1995, №5; 2000, №5.
  Ланина И. Я. Не уроком единым. Москва “просвещение”, 1991г.
  Перельман Я. И. Занимательная физика книги 1, 2. Москва “Наука”, 1986г.
  Синичкин С. П., Синичкина О. П. Внеклассная работа по физике 2002г. (библиотека учителя)
  
  

• 25 слайд

Краткое описание документа:

Предмет исследования – механизм излучение и теплопроводность, испарение-конденсация, физические величины, характеризующие процессы в бане.