Овочі та фрукти - джерела енергії, Соціальна мережа працівників освіти
У цій роботі розкрито актуальність теми про пошук альтернативних відновлюваних джерел енергії на прикладі рослин. Робота є аналіз різних літературних джерел, дані яких перевірялися в ході досліджень та експериментів.
Учня зібрана інформація про появу перших батарейок, проведено дослідження та експерименти на електропровідність овочів та фруктів під час зберігання, гальванічних елементів, створення фруктових та овочевих джерел струму, проведено оцінку практичного застосування електричних властивостей овочів.
Метою роботи стало дослідження природних джерел струму в овочів та фруктів.
- Вивчити сучасні уявлення про джерела струму у рослин;
- Вивчити історію появи батарейок;
- проаналізувати електропровідність овочів під час їх зберігання;
- Провести дослідження фруктово-овочевих батарейок;
- формувати практичні вміння та навички закладення та проведення експериментів, дослідів та спостережень.
У роботі описано та проаналізовано всі проведені дослідження, зроблено фотоматеріали.
Обсяг роботи з програмами складає 20 сторінок. У роботу включено 3 таблиці з результатами досліджень, 3 фотографії, 4 додатки. Використані літературні джерела – 16.
Жуліна Юлія Вікторівна
учениця 10 класу
МОУ ЗОШ № 22 х.Зайцева
Курського муніципального району
вчитель біології
Процес фотосинтезу – як із альтернативних джерел энергии1. Процес фотосинтезу – як одне з альтернативних джерел енергії
З історії створення батарейки
Овочі та фрукти - джерела струму
Дослідження електропровідності овочів та фруктів
створенняфруктових та овочевих джерел струму
Дослідження фруктових та овочевих батарейок
Дослідження гальванічних елементів
Використання саморобних приладів для дослідження якості води
Оцінка практичного застосування електричних властивостей овочів
Останнім часом людство стикається з дефіцитом енергоресурсів. Прийдешнє виснаження запасів нафти і газу спонукає вчених шукати нові поновлювані джерела енергії, до яких зараховують і рослини. Лише зелена рослина є тією єдиною у світі лабораторією, яка засвоює сонячну енергію та зберігає її у вигляді потенційної хімічної енергії органічних сполук, що утворюються у процесі фотосинтезу.
Значення фотосинтезу як одного з процесів перетворення енергії не могло бути оцінене доти, доки не виникло саме уявлення про хімічну енергію. У 1845 Р.Майєр дійшов висновку, що з фотосинтезі світлова енергія перетворюється на хімічну потенційну енергію, що у його продуктах. У 1972 році вчений М.Кальвін висунув ідею створення фотоелемента, в якому як джерело електричного струму служив би хлорофіл.
У Японії проводяться дослідження з перетворення сонячної енергії на електричну за допомогою ціанобактерій, вирощених у живильних середовищах. Експерименти тривають і донині в різних країнах, у тому числі й в Україні. На сьогоднішній день точно встановлено: власну «електростанцію» має кожна жива клітина. І клітинні потенціали не такі вже й малі. Наприклад, у деяких водоростей вони досягають 0,15 В. А якщо овочі та фрукти також мають невелику кількість електричного заряду, отже вони можуть бути і джерелами енергії.
Тому метою роботи стало дослідження природних джерел струму уовочів та фруктів.
- Вивчити сучасні уявлення про джерела струму у рослин;
- Вивчити історію появи батарейок;
- проаналізувати електропровідність овочів під час їх зберігання;
- Провести дослідження фруктово-овочевих батарейок;
- формувати практичні вміння та навички закладення та проведення експериментів, дослідів та спостережень.
- Об'єктом дослідження стали фрукти та овочі.
Предметом дослідження стало вивчення овочевих та фруктових джерел струму.
Гіпотеза: Оскільки фрукти та овочі складаються з різних мінеральних речовин (електролітів), то вони можуть стати природними джерелами струму.
У роботі використані різні літературні джерела на тему дослідження, на основі чого й проводилися дослідження.
Роботу можна використовувати на уроках біології, екології, фізики та позакласних заходів. Наші дослідження будуть цікаві не лише школярам та педагогам, а й усім тим, хто любить фізику та біологію.
1. Процес фотосинтезу – як одне з альтернативних джерел енергії
З'ясування природи фотосинтезу розпочалося ще за часів зародження сучасної хімії. Великий внесок у вивчення процесу фотосинтезу зробив наш український вчений К.А.Тімірязєв. Він уперше довів експериментально, що закон збереження енергії справедливий і щодо фотосинтезу.
Процес фотосинтезу, що у клітині рослини, одна із головних процесів. У ході нього відбувається не тільки поділ молекул води на кисень і водень, а й сам водень у якийсь момент виявляється розділеним на складові - негативно заряджені електрони і позитивно заряджені ядра. Тож якщо в цей момент вченим вдасться «розтягти» позитивно і негативно зарядженічастинки в різні боки, то, по ідеї, можна отримати чудовий живий генератор, паливом для якого служили б вода і сонячне світло, а крім енергії, він ще виробляв би і чистий кисень. Можливо, у майбутньому такий генератор буде створено. Але для здійснення цієї мрії вченим доведеться чимало попрацювати: потрібно відібрати найбільш підходящі рослини, а може навіть навчитися виготовляти хлорофілові зерна штучно, створити якісь мембрани, які б дозволили розділяти заряди.
Дані досліджень лабораторії молекулярної біології та біофізичної хімії МДУ зі створення таких мембран показали, що жива клітина, запасаючи електричну енергію в мітохондріях, використовує її для створення дуже багатьох робіт: будівництва нових молекул, затягування всередину клітини поживних речовин, регулювання власної температури. За допомогою електрики робить багато операцій і сама рослина: дихає, рухається (як це роблять листочки всім відомої мімози-недоторги), росте.
- З історії створення батарейки
Про електрику знали ще давні греки. Якщо взяти бурштин і натерти вовняною тканиною, створюється заряд статичної електрики. Бурштин вони називали "електрон". А в пірамідах Стародавнього Єгипту вчені виявили судини, що нагадують акумулятори. Термін електрика (electricity) ввів англійський дослідник природи, лейб-медик королеви Єлизавети Вільям Гілберт. Вперше він ужив це слово у своєму трактаті «Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт – Землю», який був виданий у 1600 році. У цьому творі вчений пояснював дію магнітного компасу, а також наводив опис деяких дослідів з наелектризованими тілами.
Історія створення простої батарейки сягає своїм корінням у XVIII ст., і, як не ніДивно, поштовх створення цього джерела струму було дано не фізиком, а біологом. Наприкінці 1780 р. професор анатомії в Болоньї Л. Гальвані займався у своїй лабораторії вивченням нервової системи препарованих жаб. Цілком випадково вийшло так, що в тій кімнаті працював і його приятель - фізик, який проводив досвід з електрикою. Одну з препарованих жаб Гальвані поклав на стіл, де стояла електрична машина. В цей час у кімнату зайшла дружина Гальвані. Її погляду постала моторошна картина: при іскрах в електричній машині лапки мертвої жаби, що торкалися залізного предмета, сіпалися. Вона з жахом вказала на це чоловікові. Зіткнувшись із незрозумілим явищем, Гальвані вважав за краще детально дослідити його на досвіді. Гальвані був фізіологом, а чи не фізиком, тому бачив причину явищ у якомусь «живому електриці», різному у м'язах і нервах. Свою теорію про «тваринну електрику» Гальвані підтверджував посиланням на відомі випадки розрядів, які здатні виробляти деякі живі істоти – електричні риби. Він не зумів правильно пояснити явище, що спостерігалося ним, це було зроблено пізніше іншим вченим – фізиком Алессандро Вольта. Численні досліди показали фізичну природу джерела струму; вони спричинили створення першого гальванічного елемента.
Отримати джерело струму, подібне до Вольтового стовпа можна, використовуючи різні овочі або фрукти. Один із «рецептів виготовлення» гальванічного елемента був описаний ще 1909 р. У сиру картоплину вставляють залізний цвях і мідну пластинку, з'єднані з гальванометром. Стрілка гальванометра відхиляється, що вказує на наявність струму в ланцюзі. (Додаток 1)
3.1 Овочі та фрукти - джерела струму
З різних літературних джерел ми з'ясували, що всі овочі та фрукти маютьневелика кількість електричного заряду, отже, вони можуть бути джерелами енергії. Вчені стверджують, що якщо у нас вдома відключать електрику, ми зможемо деякий час висвітлювати свій будинок за допомогою лимонів. Це відкриття було зроблено ще 200 років тому італійським фізиком Олександром Вольта, і вже в 1800 він винайшов першу фруктову батарейку. Ім'ям цього вченого назвали одиницю вимірювання напруги, а його фруктове джерело енергії стало прабатьком усіх нинішніх батарейок. У своїх дослідженнях ми вирішили перевірити чи можуть овочі та фрукти стати джерелами енергії.
3.2. Дослідження електропровідності овочів та фруктів
У навколишньому світі дуже важливу роль відіграють хімічні джерела струму. Ми щодня стикаємося з батареями, акумуляторами, паливними елементами.
Ми скористалися цим способом і вимірювали мікроамперметр силу струму в плодах і овочах за допомогою електродів діаметром 1 мм (мідний і сталевий), занурюючи їх на глибину 2 см, відстань між електродами була не більше 3 см.
Для дослідження було взято овочі та фрукти, призначені для зимового зберігання в домашніх умовах. (Табл.1)
Таблиця1.Дослідження електропровідності овочів та фруктів під час зберігання