Научно-исследовательская работа «О стирке я хочу всё знать»

О СТИРКЕ Я ХОЧУ ВСЁ ЗНАТЬ

Исследовательская работа

в рамках внеурочной деятельности

Выполнил: ГРОЗДЕВ Артём Владимирович,

обучающийся 6 класса МАОУ лицея № 64,

город Краснодар

Руководитель: Спицына Любовь Ивановна,

учитель физики МАОУ лицея № 64

города Краснодара

2016 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………….……... 3

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Как стирали наши предки? …………………………………………………………….…...4

Чем стирали наши предки?.....................................................................................5

Почему мы стираем одежду в воде? …………………………………………………….…5

«Эволюция» стиральных машин ……………...……………………………………….….. 6

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Какое средство лучше удаляет загрязнения? …...……………………………………..…. 7

Как на результаты стирки влияет сила поверхностного натяжения? ……...…………… 9

Изучаем состав средств для стирки тканей……..………………………………………. 10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………….…………………………………………….11

Список использованных источников…………………………………..………………………11

ВВЕДЕНИЕ

Все знают, что вода – вещество, без которого на Земле просто невозможна была бы сама жизнь, и люди были бы совсем другими.

На занятиях после уроков физики мы знакомимся со свойствами разных веществ. Когда речь зашла о жидкостях, учитель показала нам разные интересные опыты и объяснила, почему такое возможно. Например, в заполненный доверху водой стакан можно опустить еще целую пачку канцелярских скрепок, или можно заставить ракету, вырезанную из плотного картона, двигаться по поверхности воды, если прикрепить к ее «хвосту» маленький кусочек обычного мыла. Отвечая на наши вопросы, а я и мои одноклассники любим задавать вопросы, учитель физики рассказала нам об удивительной силе, которая придает капле воды особую форму, силе поверхностного натяжения жидкости. А еще мы узнали, что эту силу можно уменьшать, а это, например, позволяет удалять загрязнения с поверхностей различных тканей.

Я вспомнил, что летом не только на моих майках и шортах, но и на рубашках моих друзей часто остаются следы от красок или фломастеров, травы или земли, капельки варенья или чая, когда мы занимаемся чем-то интересным. Тогда бабушка перед стиркой замачивает их на какое-то время, а иногда заставляет меня потереть грязные участки майки, чтобы мне «пачкаться было неповадно». Когда я получил домашнее задание-исследование по теме «Как стирали наши предки», мы уже решили, что напишем исследовательскую работу.

Объект исследования – хлопчатобумажная ткань с «набором» загрязнений и средства для стирки тканей как «работающие» вещества.

Цель работы: узнать, какое средство для стирки лучше всего удаляет с тканей различные загрязнения, чтобы помочь моей бабушке.

Задачи, которые мы с руководителем наметили решить в этой работе, такие:

- узнать, какие способы удаления загрязнений использовали наши предки;

- изучить, какие вещества издавна использовали люди для стирки тканей;

- найти сведения о том, кто придумал машины для стирки, проследить эволюцию их;

- провести «экспериментальную» стирку загрязненных тканей, чтобы определить самое эффективное средство для стирки.

Для выполнения работы я нашел и изучил все доступные материалы по теме (представил их результаты как теоретические исследования) и под руководством учителя выполнил эксперименты, результаты которых дали ответ на вопрос: «Какое средство для стирки ткани следует выбирать, чтобы получить самый лучший эффект и помочь бабушке?»

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Я выполнил несколько исследований, которые называются теоретическими, и требуют находить материал в книгах и интернете, а потом выбирать и систематизировать главное.

1. Как стирали наши предки

Когда у человека появилась одежда из ткани, сразу же возникла необходимость её стирки. Известно, что разные народы применяли свои способы стирки. Обычно этот процесс заключался в том. Что сначала бельё замачивали в воде, потом его терли руками, ударяли о камни на берегу реки, полоскали, выжимали и сушили.
Прочитал, что в Древней Греции, например, стирали так: в глинистой почве вырывали небольшие ямы, которые использовали как корыта и тазы, и наливали туда воду. Прачки белье для стирки сбрасывали в ямы, а затем, спрыгнув в яму, топтали его ногами. Выстиранное таким способом бельё полоскали и сушили на морском берегу.

Особенностью стирки во Франции и южной Европе была совместная работа прачек на берегу реки, здесь же первыми появились специальные прачечные - лодки, пришвартованные у берега. Сушили бельё в те времена на пастбищах или специально выделенных для этого местах, на траве, деревьях, кустах, на живых изгородях. И только потом люди придумали приспособления для сушки белья, такие, как веревки, колышки, рамы-сушилки.

В древней Руси для стирки использовались чаны и бочки, в которых парили ткань, бросая в бочки раскаленные камни, или засыпая "золиво" - золу от гречишной соломы, или подсолнухов. Чтобы отбелить бельё, его помещали на два-три дня в кислое молоко или использовали отвар фасоли, "картофельную" воду.

Мне понравился «морской» способ стирки, при котором загрязнённое бельё, крепко привязав к канату, бросали за борт, дожидаясь, пока струи воды смоют загрязнения с ткани.

2. Чем стирали наши предки

Почему при стирке прачки терли бельё о камни, использовали для этого даже песок? Потому, что при стирке главное – механическое воздействие на ткань. Первым «помощником» человека для стирки была зола – доступная природная щелочь, эффективность которой несколько веков была непревзойдённой. Позднее стали применять калий (точнее, карбонат калия), который получали из древесного угля.

Животные жиры, воск, а также корни, кора или плоды растения мыльнянки, ягоды бузины, сок алоэ – эти природные вещества люди измельчали и смешивали с зольным щелоком с давних времён.

История свидетельствует, что в VI веке до нашей эры уже появилось мыло, сваренное из козьего жира и древесной золы. Остатки древнейшего мыла были обнаружены при раскопках на холме Сапо в Риме, а в руинах Помпей археологи находили куски мыла и обнаружили мыловарню. Есть легенда, по которой люди, стиравшие бельё на берегах реки Тибр, заметили, что одежда отстирывается быстрее, так как в эти места с дождём была смыта смесь из растопленного животного жира и древесной золы жертвенного костра. Мыло, которое производилось в то время, было слишком жестким для кожи и использовалось только при стирке.

3. Почему мы стираем одежду в воде?

Этот вопрос интересовал меня всегда, а сейчас-особенно. Разве нельзя было придумать для стирки какое-то специальное вещество? Его придумали, когда «изобрели» химическую чистку одежды, и сейчас пальто, плащи, костюмы, шубы чистят специальными растворами. Но в повседневной жизни химчистка - дорогая и небезопасная для здоровья человека с аллергией, процедура. Вода – самая доступная жидкость на Земле. Она - идеальный растворить для очень многих веществ, в том числе и компонентов стиральных порошков, вода имеет высокое поверхностное натяжение. [1]

Из статьи в детской энциклопедии [1] я узнал, что молекулы воды полярные, поэтому они оказываются «связанными» друг с другом. А на поверхности воды верхние молекулы притягиваются только к тем, которые под ними и рядом, ведь выше уже находится воздух, а это другое вещество. Вот поэтому - то на поверхности воды возникает что-то вроде натянутой пленки, которая выдерживает разных водомерок и даже канцелярскую скрепку. Этим свойством обладают все жидкости, у воды оно проявляется сильно. Мы проверяли силу поверхностного натяжения, когда аккуратно опускали на воду канцелярскую скрепку (мы это делали на кружке, получалось!)

4. «Эволюция» стиральных машин

В давние времена люди руками стирали одежду, используя для этого большую ёмкость (ведро, таз, чан, лохань), применяя валёк или мешалку для белья - деревянную палку, на конце которой находится конус или несколько «ножек». Мешалку опускали в ведро с бельем и крутили.

Я узнал, что Леонардо да Винчи придумал конструкцию механической стиральной машины, нашли её изображение! Его гений придумал и это,… ещё много времени прошло, пока ручную стирку заменили машинной. Самой первой стиральной "машиной" можно считать обычную дубовую бочка с водой, которую с помощью раскаленных камней, опускаемых в воду, доводили до кипения. В кипяток опускали белье и мешочек с распаренной в печке золой (щелоком), и долго тщательно перемешивали.

Интересно, кто придумал стиральную машину как приспособление для стирки белья? В сети интернет я нашел ответы: [2]

1797 год – появилась стиральная доска - первое приспособление, облегчающее стирку;

1851 год - Джеймс Кинг придумал первую стиральную машину и запатентовал её. Она очень оказалась похожа на современную машинку, но имела ручной привод, поэтому требовала для работы больших физических усилий человека.

1871 год - создано более 2000 патентов на различные приспособления для стирки;

1874 год - Уильям Блэкстоун создал первым стиральную машину с ручным приводом, затем запустил её в серийное производство. Представить трудно, но предприятие, основанное Блэкстоуном, до сих пор продолжает выпускать стиральные машины.

Вот так, по этапам, изменялись и совершенствовались устройства для стирки:

1900 год - в Германии началось производство первых машин для стирки белья;

1908 год – сконструирована первая стиральная машина с электрическим приводом;

1920 год – более 1300 компаний наладили выпуск стиральных машин;

1947 год - первая стиральная машина – автомат, её создали конструкторы фирм BendixCorporation и GeneralElectric;

XX век – конструкция стиральных машин совершенствуется, но без учёта безопасности потребителя: все приводы и детали машин оставались открытыми.

1911 год - дизайнеры тогда еще малоизвестной компании Whirlpool первыми закрыли всю стиральную машину пластиковыми накладками, обеспечили вращение отжимных валиков в одну сторону, что понизило шумность, обеспечило безопасность человека;

1949 год – создается программное устройство для машины, в США появиляется первая в мире автоматическая стиральная машина;

1951 год - в Европе выпускается первая автоматическая стиральная машина;

1978 год – создается стиральная машина с системой управления на основе микропроцессора. [2]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В работе выполнено экспериментальное исследование, результаты которого дали ответ на поставленный вопрос.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ: Какое средство лучше удаляет загрязнения?

Для исследования я выбрал три различных моющих средства: хозяйственное мыло, стиральный порошок «Миф» и средство для стирки компании «Amway».

Я взял три одинаковых по размерам куска белой хлопчатобумажной ткани и нанес на них одинаковые загрязнения: сделал «рисунок» фломастером, капнул соусом и вареньем, разлил чай и оставил «отпечаток» зелёной травы. Все три образца у меня впитывали соус и варенье целый день.

Ход исследования:

Мы вместе с руководителем изучили инструкцию по применению каждого средства с целью определения количества порошка для стирки загрязненных образцов в расчете на 1 литр воды.

Я взвесил на рычажных весах нужное количество моющих средств: мыло хозяйственное – 5 грамм, стиральный порошок «Миф» - 5 грамм, средство для стирки «AmwayHom»- 2,5 грамма.

Приготовили три одинаковых колбы вместимостью 1 литр, заполнили их водой при температуре 400С, и засыпали в воду моющие средства, чтобы они растворились в воде.

Одновременно погрузили в колбы загрязненные образцы тканей, определив время стирки 5 минут.

Выполняя данное исследование, я по предложению руководителя, попробовал себя в роли «стиральной машины» - я целую минуту вращал в руках колбу, стирая ткань в ней. Оказалось, что это трудно, поэтому мы улучшали процесс стирки помешиванием тканей стеклянными трубками.

Окончив стирку, все образцы ткани были выполосканы в воде и высушены. Растворы собраны в стаканы, их цвет сильно отличался от первоначальных. Нами был проведен анализ результатов стирки. Результаты эксперимента представлены в виде таблицы.

Таблица 1

Результаты стирки ткани с различными загрязнениями:

Что я имел в виду, когда записывал результаты исследования? Вот что:

Отлично – на ткани нет следов загрязнения;

Хорошо – на просвет видны совсем небольшие остатки загрязнения;

Плохо – следы данного загрязнения удалены не полностью, видны на ткани.

Получив результаты экспериментальной стирки, я сначала растерялся. Получилось, что простое хозяйственное мыло справляется с задачей не хуже, чем известные стиральные порошки, и бабушка об этом знает, потому что она намыливает сильно загрязненные части одежды перед ее замачиванием. Вот и получается, что бабушка права, когда говорит мне: «Тёма, стирка – дело серьёзное!»

ИССЛЕДОВАНИЕ: Как на результаты стирки влияет сила поверхностного натяжения?

В кабинете физики нашелся особый прибор, который называется «динамометр поверхностного натяжения». С его помощью тоже можно ответить на вопрос о лучшем средстве для стирки, потому динамометром измеряют силу поверхностного натяжения жидкости. Прибор состоит из стальной спиральной пружины с указателем 1 и крючком 2, прикрепленной к небольшой панельке. К панельке также прикреплена шкала 3 с делениями. К крючку прикрепляют скобу (в наборе они разного размера), которую опускают в раствор. Затем аккуратно поднимают вверх, определяют показания указателя на шкале при отрыве скобы. В нашем эксперименте наблюдения проводились визуально.

Ход эксперимента:

Я брал поочередно рабочие растворы, наливал их в кристаллизатор и опускал прикрепленную к пружине скобку диаметром 50 мм. Выполнил подъемы скобы для каждого раствора по три раза.

Я узнал от учителя, что результаты стирки будут лучше, если силы поверхностного натяжения (значит, показания на шкале прибора) при растворении в воде стирального порошка становятся самыми маленькими.

Показания динамометра - результаты эксперимента:

Раствор с «Миф» - 2,0

Раствор с «Amway» - 2,5

Раствор мыла хозяйственного – 1,5.

Почему результаты разные? Чтобы ответить на этот вопрос, мы провели…

ИССЛЕДОВАНИЕ: Изучаем состав средств, которые применяли для стирки тканей

Я изучил инструкции по применению стирального порошка «Миф» и средства для стирки «Amway», чтобы понять, почему при вытягивании скобы из раствора показания прибора оказались разными. Таблица 2

Из таблицы, в которой много еще непонятных мне химических названий, я понял, что результаты стирки определяет содержание в порошке ПАВ – поверхностно-активных веществ. Именно они снижают силы поверхностного натяжения воды, что способствует наиболее полному удалению загрязнений из ткани.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ.

Человек во все время был и остается самым главным потребителем воды на Земле, расходуя воду в том числе и на стирку одежды.

Когда-то давно человеку пришлось искать способ удаления различных загрязнений с поверхности ткани, этот процесс имеет свою историю совершенствования, и используется всеми жителями Земли.

После проведённых экспериментов я пришёл к выводу: для различных загрязнений на ткани необходимо выбирать разные стиральные порошки или мыло, стирку производить при разных температурах, различным будет и время стирки ткани. При выполнении этих правил результат будет наилучшим.

Чтобы помочь бабушке, я стараюсь быть аккуратным и поменьше пачкаться!

Список использованных источников

Многоликая вода. Детская энциклопедия. № 6 – 2013

Наука и жизнь, Всё о стиральных машинах https://www.nkj.ru/archive/articles/1743

http://class-fizika.narod.ru/stir.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Laundry

http://www.santi.com.ua/numbers/prof3/prof3s6.html

http://i-washing.ru/istoriya-vsemirnoj-stirki-chast-2.html