Вред и польза батарейки.


ПОЛЬЗА И ВРЕД БАТАРЕЙКИ
Автор: Дмитриев Михаил
3-Б класс, МОУ СОШ № 31,
г. Якутск
Научный руководитель:
Лаппарова Айталина Лазаревна,
учитель начальных классов
МОУ СОШ № 31,
г. Якутск
Якутск
2012
ОГЛАВЛЕНИЕ:
TOC \o "1-3" \h \z \u ВВЕДЕНИЕ PAGEREF _Toc339388977 \h 31. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ PAGEREF _Toc339388978 \h 52. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ PAGEREF _Toc339388979 \h 62.1. Можно ли самостоятельно смоделировать батарейку, гальванометр? PAGEREF _Toc339388980 \h 62.2. Можно ли использовать овощи и фрукты для создания батарейки? PAGEREF _Toc339388981 \h 102.3. Какие процессы происходят при работе батарейки? PAGEREF _Toc339388982 \h 112.4. Как правильно утилизировать батарейки после использования? PAGEREF _Toc339388983 \h 14ЗАКЛЮЧЕНИЕ PAGEREF _Toc339388984 \h 17СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ PAGEREF _Toc339388985 \h 18
ВВЕДЕНИЕБатарейки - обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств, т.е. батарейка, делает электрический ток для них. С помощью батареек мы разговариваем по сотовому телефону, фотографируем и снимаем видеофильмы, пользуемся различными пультами управления и.т.д. Благодаря батарейкам отпадает необходимость включать все эти предметы в розетку, путаться в длинных проводах. К тому же электрический ток из сети не подходит для них, понадобилась бы ещё специальное оборудование для его исправления. Поэтому электрические батарейки приносят нам всем огромную пользу и удобство.
Актуальность работы заключается в том что, в современных условиях высокого уровня развития не все знают, как утилизировать отработанные батарейки и какой вред они могут нанести человеку и окружающей его среде.
Цель исследования: выяснить, как работает батарейка, какой вред приносят к окружающей среде.
Объект исследования: батарейка.
Предмет исследования: процессы, которые происходят внутри батарейки.
При проведении исследования мною были выдвинуты гипотезы:
Предположим, что батарейка сделана из металла;
Возможно, что батарейки работают от электрических частиц;
Раз все мы пользуемся батарейками, они не представляют опасности для нас.
Задачи исследования:
Познакомиться с изобретателями батарейки и узнать, из чего сделана батарейка;
Самостоятельно смоделировать батарейку и показать, как она работает;
Показать овощные и фруктовые батарейки и узнать использование их на практике;
Экспериментально показать какие процессы происходят при помощи батарейки;
Изучить вредное воздействие на природу отработанных батареек;
Провести оценку экологического состояния утилизации опасных элементов питания в нашем городе и разработать памятку по использованию батареек.
Для проверки моей гипотезы исследование включало три этапа:
Этапы исследования
Этап
Цель Используемые методы
1 этап.
Теоретическое исследование проблемы  Выяснить:
- какие процессы происходят внутри батарейки;
- какие бывают типы батареек;
- чем они различаются;
подумать самому;
задать вопросы родителям, специалистам;
заглянуть в Интернет;
посмотреть в книгах;
- провести практическую
работу
2 этап.
Практическое исследование проблемы Выяснить:
- можно ли самостоятельно смоделировать батарейку, гальванометр?
- можно ли использовать на практике овощи и фрукты как батарейки?
- можно ли наглядно наблюдать электрический ток, текущий от батарейки?
- как утилизировать батарейки после использования?
-отношение окружающих к данной проблеме физический эксперимент;
моделирование;
наблюдение;
анализ;
сравнение;
анкетирование (опрос)
3 этап. Практическое использование результатов Разработка рекомендаций (составление памятки, буклета) - отчет (устный, письменный, с демонстрацией материалов, опытов)
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫЯвление возникновения и протекания тока случайно обнаружил итальянский ученый Луиджи Гальвани при присоединении полосок из двух разных металлов к лапке лягушки и решил, что открыл «животное электричество». Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное.
Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого - Алессандро Вольта. Он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство. Оно состояло из цинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором. В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной стали (аноде) появлялись пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Таким образом, первую батарейку изобрел итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году. А батарейки в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами, а единице измерения тока тоже присвоили имя Вольта – вольт.
Современные гальванические элементы внешне имеют мало общего с устройством, созданным Алессандро Вольта, однако базовый принцип остался неизменным. Батарейки производят и сохраняют электричество. Внутри сухого элемента, питающего прибор, есть три главные части. Это отрицательный электрод (-), положительный электрод (+) и находящийся между ними электролит, представляющий собой смесь химических веществ. В электролите протекает реакция, в ходе которой выделяется энергия в виде электрического тока. Химические реакции заставляют электроны течь от отрицательного электрода через прибор, а затем назад, к положительному электроду. Благодаря этому прибор и работает. По мере того как химикалии расходуются, батарейка садится.
2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ2.1. Можно ли самостоятельно смоделировать батарейку, гальванометр?
В этом исследовании я с помощью книги «Занимательные опыты» Глена Веккионе сделал батарейку - миниатюрную модель великого изобретения Вольта и для измерения тока собрал мини - гальванометр.
Для этого я использовал следующие оборудования:
Для гальванометра Для батарейки
1. Кусок изолированного медного провода с длиной 130 см.; 1. Десять медных монет;
2. Картон; 2. Десять монет не из меди;
3. Компас; 3. Тарелка;
4. Ножницы. 4. Бумажные полотенца;
5. Лимонный сок;
6. Круглая резинка;
7. Ножницы;
8. Гальванометр.
Для измерения электромагнитного эффекта сначала нужно собрать простой прибор — гальванометр. О наличии электрического тока гальванометр сообщает движением стрелки. Поэтому делать его лучше всего из компаса.
Сборка гальванометра из компаса
1. Вырезать из картона прямоугольник, ширина которого равна диаметру компаса, а длина на несколько сантиметров больше. Отогнуть края картонки по длине, так чтобы в середине получился квадрат. 2. Положить в получившуюся коробочку компас. 3. Намотать на коробочку с компасом 90 см изолированного медного провода, так чтобы начало и конец провода остались свободными примерно на 30 см. Чтобы легче было снимать показания гальванометра, расположить его так, чтобы намотанный провод был ориентирован вдоль стрелки, т. е. по направлению север — юг. 4. Ножницами срежьте сконцов провода примерно по2 — 3 см изоляции. Используйте эти голые концы длясвязи гальванометра с другими приборами. Я на своих исследованиях воспользовался помимо самодельного гальванометра также и специальным прибором, который показывает цифровые данные об электрическом токе:
Моделирование прототипа электрической батарейки – вольтов столба
1. Сложить бумажные полотенца в 19 квадратиков, каждый квадратик должен быть размером с почтовую марку. 2. Сложить монеты в стопку, перемежая медную монетку с немедной и прокладывая между монетами квадратики бумаги. 3. Положить эту стопку боком на тарелку и круглой резинкой скрепить их вместе. 4. Подоткнуть кончик одного провода от гальванометра под резинку на одном из концов стопки, а кончик другого провода подоткните под резинку на другом конце стопки. Посмотреть на показания гальванометра. 5. Осторожно налить лимонный сок на стопку и убедиться, что сок смочил бумагу между монетами. Еще раз посмотреть на показания гальванометра. 2.2. Можно ли использовать овощи и фрукты для создания батарейки?
Впервые о нетрадиционном использовании фруктов я прочитал в книге Николая Носова. По замыслу писателя, Коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом. И тогда я подумал, а вдруг овощи и фрукты действительно можно использовать вместо батареек.
Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов. Ведь в любом фрукте и овоще есть электричество, поскольку они заряжают нас, людей, энергией при их употреблении.
Я узнал, что большинство фруктов содержит в своем составе слабые растворы кислот. Именно поэтому их можно легко превратить в простейший гальванический элемент. Вставьте в лимон медную монету и гвоздь и получается «батарейка». Если поднести к этим контактам гальванометр, то показания тока очень малые, но ток есть.

Лимон с монетой и гвоздем производит электрический ток так же, как батарея для электрического фонаря, но только этот ток очень слабый:

Сок лимона вступает с металлами в химическую реакцию, в результате которой образуется электрический ток.
Недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества. В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать вареный картофель, так как мощность устройства в этом случае по сравнению с сырым картофелем увеличится в 10 раз. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.
Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек.
Таким образом, и овощи, и фрукты могут быть использованы в качестве электролита.
2.3. Какие процессы происходят при работе батарейки?Для того чтобы узнать природу работы батареек, я с помощью батарейки проделал еще 2 эксперимента:
1. С помощью батарейки разложил поваренную соль на coставные части. Этот процесс не только разлагает соль на составные части, но и позволяет определить полярность батарейки уникальным способом.
И для этого заполнил стакан на три четверти теплой водой. Добавил 3 столовые ложки поваренной соли и налил в ванночку. Затем присоединил один конец проволоки к положительному концу батарейки, а другой конец прикрепил к медной пластинке, помещенной в ванночке с соленой водой. Один конец второго провода присоединил к отрицательному концу батарейки, а другой прикрепил к железной пластинке, помещенной в ванночке с соленой водой. Понаблюдал за изменениями проводов. Вокруг одного из проводов собираются крошечные пузырьки, в то время как второй провод зеленеет.
Я узнал, как объясняется это явление: Электрический ток, текущий от батарейки через провода в раствор соли, разрушает молекулы соли на составные части. Эти части состоят из серебристого металла натрия и желтоватого газа хлора. В процессе расщепления соли натрий выделяется на отрицательном проводе. Этот натрий легко вступает в реакцию с водой, и при этом выделяется водород — пузырьки на проводе. Хлор притягивается к положительному проводу, где он сперва образует хлорид меди, а затем окись меди, которая и окрашивает провод в зеленый цвет. Полярность проводов выявляется пузырьками водорода на отрицательном проводе и зеленой окраской — на положительном. По мepe того как процесс разложения соли на составляющие части продолжается, количество водорода в воде уменьшается, а натрия — увеличивается, превращая ее в каустическую соду.
2. Мне очень понравился принцип работы фонарика. Оказывается очень просто можно собрать фонарик.
Когда всю энергию батарейка истратит, то перестанет работать, больше не сможет электрический ток делать. Что же в ней происходит? Для этого я провёл своё собственное исследование.
Я узнал, что испарения от батареек вредны для здоровья. Батарейки могут быть опасными по следующим причинам: токсичность содержащихся внутри металлов, способность отдельных видов батареек к самовзрыванию, утечка опасных веществ при механическом повреждении элементов питания.
По статистике, на одну выброшенную батарейку приходится 20 квадратных метров земли, загрязненных тяжелыми металлами или около 400 литров воды. Металлическое покрытие отработанных и выброшенных батареек разрушается, тяжелые металлы просачиваются в грунтовые воды и почву. Как следствие, отравляются животные и растения, которые попадают к нам на стол в виде пищи, и оказываясь в нашем организме отравляет нас.
Губительный эффект может стать очевидным для человека через несколько лет, поскольку тяжелые металлы начинают свое воздействие лишь достигая определенной концентрации – вызывают отравления, раковые заболевания и мутации.
Взорваться батарейки могут при взаимодействии с огнем или при попытке человека зарядить не перезаряжаемую батарейку. Взорвавшись, элемент питания может вызвать пожар, а при попадании на тело человека – химический ожог. Взрываться могут литиевые батарейки, поскольку для них существуют особые условия перезарядки, которые важно аккуратно соблюдать. Опасность утечки токсичных металлов существует в батарейках, содержащих ртуть, никель, кадмий, свинец.
2.4. Как правильно утилизировать батарейки после использования?Использование вредных для человека и окружающей среды веществ, при производстве различных изделий, в том числе и батареек, требует правильной их утилизации после использования. На упаковке батареек имеется предупредительный значок, запрещающий их выбрасывать. В России (в некоторых крупных городах) имеются специальные пункты приема отслуживших батареек, но у нас в городе, к сожалению, пока нет.
Как же в нашем городе утилизируют использованные батарейки? В результате беседы с представителем администрации города я выяснил, что специализированных контейнеров для сбора этого вида бытовых отходов в городе нет. До сегодняшнего дня все использованные батарейки выбрасываются жителями города в контейнеры для обычного бытового мусора, а затем вывозятся на свалку.
Поэтому всё, что мы можем сделать, защищая окружающую среду, - это проследить, чтобы использованные элементы питания попадали в мусоропровод, а оттуда на свалку. Нельзя допускать, чтобы они валялись на улицах города. Использованные батарейки нельзя хранить дома, выбрасывать, а тем более отдавать детям.
Для того чтобы понять насколько эта проблема актуальна в нашем городе я провел опрос среди учащихся 4 Б класса.
1 вопрос. Сколько батареек находится в квартире в ваших бытовых приборах? (телефоны, пульты ДУ, часы, компьютерные принадлежности, игровые устройства)
В среднем 15-20 батареек приходится на семью.
2 вопрос. Как часто Вы покупаете батарейки? - в среднем по 2 штуки в месяц.
В среднем в течение года семья из 4 человек покупает 24 батареек, следовательно, на одного человека приходится по 6 батареек, и через год они должны быть утилизированы. В нашем городе проживает примерно 280000 человек и не трудно подсчитать:
6 батареек × 280000 = 1680000 батареек!
Значит, в течение года подлежат утилизации 1миллион 680 тысяч батареек в нашем городе Якутске. Это много, даже очень много.
3 вопрос. Что Вы делаете с использованными батарейками?
На вопрос ответили 24 учащихся. Судя по результатам, 45,83% опрошенных просто выбрасывают где попало, а 16,66% - хранят дома.
Где хранятся батарейки, которые уже не пригодны к использованию?
Хранятся дома Выбрасывают
в мусорный контейнер Другое (выбрасывают на улицу, разбивают, кидают в сопках, отдают детям)
16,66% (4 чел.) 37,5% (9чел.) 45,83% (11чел.)
Получается, что мы сами добровольно наносим и себе вред и окружающей нас природе.
Вывод: У учащихся нет экологически верного отношения к проблеме утилизации батареек. Моя задача сделать так, чтобы ребята понимали, что выброшенная в мусорное ведро старая батарейка — источник загрязнения окружающей среды. Нужно объяснять всем людям, как правильно обращаться с вышедшими из строя батарейками.
С такой целью я провел классный час на тему «Польза и вред батарейки» в своем классе.
Узнал мнения учеников, их отношение к проблеме. Я продемонстрировал физические эксперименты по созданию самодельного измерителя электрического тока, собрал и показал, как работает батарейка. Затем я рассказал, какой вред могут принести человеку батарейки, если их неправильно использовать. Итогом данного мероприятия стали рекомендации для учеников и их родителей. ЗАКЛЮЧЕНИЕПолностью подтверждена гипотеза, согласно которой батарейки работают от электрических частиц и сделана она из металла и специальных химикатов. А вот то, что раз все мы пользуемся батарейками, они не представляют опасности для нас, я опроверг.
Выводы:
Первую батарейку изобрел итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году.
Любая батарейка это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина подключена к выводу « + », а другая к выводу « - ». В электролите протекает реакция, в ходе которой выделяется энергия в виде электрического тока.
Электрические батарейки - очень полезная вещь. В каждом доме есть устройства, для которых нужны батарейки.
С батарейками можно ставить опыты, но нельзя их разбирать внутри них могу быть ядовитые химикаты.
Использованные батарейки нельзя хранить дома, выбрасывать, а тем более отдавать детям.
В нашем городе нет специальных приемных пунктов для использованных батареек, поэтому я предлагаю складывать в большую пластиковую бутылку все использованные батарейки, и как только она заполнится, крепко закрутить крышку и только тогда выбросить ее в мусор. Я узнал, что пластиковые бутылки будут разлагаться как минимум лет 100-200. Таким образом, выброшенные батарейки будут долгие столетия храниться в этой бутылке, не нанося вреда природе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Веккионе, Г. Занимательные опыты. 100 интересных экспериментов, которые помогут понять законы окружающего мира: физика, химия, биология, астрономия: пер. с англ. /Глен Веккионе. – М.:АСТ: Астрель, 2008.
2. Кабардин О. Ф. Справочные материалы по физике.-М.: Просвещение 1985.
3. Спасский Б.И. Физика в ее развитии: Пособие для учащихся. – М. Просвещение, 1982.


Приложенные файлы

  • docx file7
    Лаппарова А.Л.
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 12