Физические явления в вакууме

ГБОУ РКШИ «Республиканская кадетская школа-интернат »

Физические явления в вакууме

Подготовил: Астапов Вадим, ученик 10 класса

Руководитель;

Рабдаева В.Д.,

учитель физики.

2021 г.

Цели и задачи

Цель:

• показать и объяснить явления, происходящие в вакууме.

Задачи:

• Изучить литературу по данной теме
• Узнать о физических явлениях в вакууме методом экспериментального исследования .
• создать фотоматериал демонстрирующий явления в вакууме

Актуальность

• Материалы моей работы могут найти применение в образовательном процессе при изучении таких тем как:

Атмосферное давление,

Электрический разряд в различных средах,

Теплопроводность,

Кипение,

Звуковые колебания …

• Применение этой методической разработки, как мне кажется, повысит мотивацию к изучению физики и частично ликвидирует научную неграмотность, которую культивируют красочные голливудские фильмы, а также может быть использована как материал для факультативных занятий.

Вакуум – что это такое?

Ва́куум (от лат. vacuus — пустой) — пространство, свободное от вещества. В технике и прикладной физике под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлении значительно ниже атмосферного

Вакуум является достаточно загадочной формой материи, которая редко встречается в обыденной жизни. Именно поэтому вакуум так интересен для меня как объект исследования.

Те знания, которые большинство из нас получают, черпаются из голливудских фантастических фильмов, в результате нас часто волнуют вопросы о том, как будут протекать те или иные процессы в вакууме.

Ради зрелищности авторы фильмов идут на искажение научной действительности, и вводят многих в заблуждение.

Данный проект поможет мне разобраться с этой загадочной средой – вакуумом.

Кто открыл вакуум?

Честь открытия вакуума принадлежит итальянскому математику и физику Эванджелисте Торричелли (1608-1647), ученику Галилео Галилея. В 1643 году по поручению Торричелли знаменитый опыт провел итальянский физик Вивиани. Он наполнил ртутью длинную стеклянную трубку, закрытую с одного конца, и опустил ее свободным концом в чашку с ртутью. Обнаружилось, что при достаточной длине трубки уровень ртути в ней понижается, а над поверхностью ртути образуется пустота. Торричелли объяснил это явление тем, что давление атмосферы, действующее на поверхность ртути в чашке, уравновешивается весом столба ртути.

Расширение тел в вакууме

• Цель: посмотреть, что происходит с телами, в которых есть воздух, при попадании в вакуум.

• Гипотеза: при попадании в вакуум тела увеличиваются в размерах ,если внутри них есть воздух и этот воздух сдерживается растяжимой оболочкой.

1. Воздушный шарик

Расширение тел в вакууме

Расширение тел в вакууме

Наблюдения и выводы:

• Все тела содержащие в себе запертый воздух, стремятся раздуться в вакууме. Это происходит под действием воздуха, который давит изнутри больше чем снаружи.

• Если тело эластично и легко растягивается, оно расширяется в вакууме. Но жесткие тела смогут препятствовать внутреннему давлению воздуха и не расширятся.

• Тело человека не раздуется в вакууме (как это иногда преподносят в фильмах), этому будут препятствовать прочные ткани человека.

Тепловые явления в вакууме

• Цель: выяснить какой теплопроводностью, большой или малой, обладает вакуум

Проволока с током на воздухе

Проволока с током

в вакууме

Тепловые явления в вакууме

Наблюдения и выводы:

• вакуум очень плохо проводит тепло, поэтому проволока сильно раскалялась, т.к. тепло не могло перейти в вакуум. А, когда мы поднимали купол, тепло от проволоки передавалось воздуху, который, поднимаясь вверх, уносил с собой тепло, охлаждая проволоку.

• Таким образом, вакуум – очень плохой проводник тепла, и все тела там хуже охлаждаются.

Где это применить:

• Плохая теплопроводность вакуума может быть полезна, например, при плавке металлов в вакууме. Тогда для их нагрева до температуры плавления, понадобится гораздо меньше энергии.

• Также теплоизоляционные свойства вакуума используют в термосе, откачивая воздух между его стенками.

Электричество в вакууме

Цели:

• выяснить, измениться ли работа электроприборов в вакууме
• выяснить, как ведет себя электрический разряд в вакууме

Электричество в вакууме

Электричество в вакууме

Наблюдения и выводы:

• Отсутствие воздуха никак не повлияло на работу электрических приборов (калькулятор, часы, лампочка, вентилятор, мобильный телефон), т.к. электрический ток шел внутри проводов, где и так нет воздуха. Поэтому отсутствие воздуха снаружи не влияет на прохождение этого тока внутри.

• Вентилятор в вакууме работал, но с функцией своей не справляется. Он не гнал воздух, так как нечего было гнать(бумажка рядом с вентилятором перестала колебаться на ветру).

• Ответвления тока и яркий свет, которые мы наблюдали при электроразряде в воздухе, говорит о том, что току что-то мешает идти по прямой линии. Возможно, что это молекулы воздуха, встречаясь на пути электрических частиц, искривляют их траекторию и при столкновении выделяют энергию в виде яркого света. В вакууме частиц воздуха нет и поэтому электрический ток протекает без яркого свечения.

Звук в вакууме

Цель:

• выяснить, как распространяется звук в вакууме

Звук в вакууме

Наблюдения и выводы:

• Звук – это распространение колебаний воздуха или другого вещества. Но так как в вакууме никакого вещества нет, то и передавать звук нечему.

• Мы наблюдали как при откачке воздуха звук становился все тише и тише (звук почти не слышен).

• Полностью заглушить звук нам не удалось в связи с недостаточным уровнем разряжения воздуха или из-за того, что колебания от динамика передавались наружу при прикосновении с корпусом вакуумной тарелки.

P.S. Если в фильмах с космическими сценами, вы слышите звук, знайте - это антинаучно!

Заключение

• В ходе моей работы я узнал много нового о вакууме и его свойствах. Вакуум широко применяется в технике: это и вакуумное соединение, и дегазация жидкостей, и сушка без нагрева, и плавка металлов, и напыление различных металлов электродугой в вакуумных камерах…
• Также я вспомнил основные физические закономерности курса физики прошлых классов и изучили новые. Мне удалось объяснить все наблюдаемые нами явления, происходящие в вакууме.

• Таким образом, можно утверждать, что цель моей работы достигнута.
• Таким образом, можно утверждать, что цель моей работы достигнута.

Спасибо за внимание!