Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 34. Фізика та хімія в нашому житті

Ми живемо в епоху, коли наука і технології стали частиною нашого повсякденного життя. Навіть у донаукову еру повсякденне життя людини керувалося декількома принципами фізики та хімії. У давнину люди ще не знали про існування науки. Найпростіші дії, такі як ходьба, різання та приготування їжі, можна пояснити лише за допомогою понять фізики та хімії. Наука є важливою частиною сучасної культури та історії людства. Розвиток сучасного комфортного побуту людини напряму залежить віл досягнень фізики та хімії.

Фізика пояснює, як функціонує світ навколо нас. Кожна дія, яку ми виконуємо в повсякденному житті, має прямий або опосередкований зв’язок із поняттями фізики, як-от ходьба, пиття, стрибки тощо. Електронні пристрої, такі як телефони, комп’ютери, блютуз, будильники, кондиціонери тощо, створені та працюють за законами фізики. Такі пристрої допомагають людям полегшити їхню роботу та зробити її ефективнішою.

Фізичні поняття та закони, такі як закон руху, закон тяжіння, тертя, енергія, сила тяжіння тощо, допомагають нам пояснити більшість видів діяльності у повсякденному житті. Ми не можемо відокремити наш світ від фізики, оскільки інновації майже неможливі без розуміння понять фізики.

Наприклад, щоразу після прання ми прасуємо речі і навіть не замислюємося, як працює праска, чому усуваються складки на тканині. І саме фізика пояснює, як це відбувається!

Робота електричної праски заснована на принципі нагрівання струмом. Завдяки наявному в ньому опору електричний струм, проходячи через провідник, виділяє тепло (мал. 200). Парова праска використовує перегріту воду для усунення складок на одязі та тканинах. Разом з тим, вага заліза змушує їх приймати нову форму.

Мал. 200. Робота електропарової праски

Мал. 201. Дія кулькової ручки

Щодня, ми використовуємо кулькову ручку (мал. 201), яка залишає слід на папері у вигляді слів та виразів, задач та прикладів, і знову це відбувається завдяки фізиці.

Сила тяжіння є основним фактором у роботі кулькової ручки. Чорнило переноситься на папір, коли перо ковзає по сторінці. Обертається куля, а сила тяжіння тягне чорнило вниз на її вершину. Отже, якби не було фізики, ви б не могли писати кульковою ручкою на папері.

Одним із простих прикладів фізики в повсякденному житті є сила тертя, яка допомагає нам легко ходити чи бігати. Вона діє як «зчеплення» між вашим взуттям і землею, що допомагає вам ходити або бігати, не ковзаючи. Це залежить від двох факторів: один — це поверхня, по якій ви ходите, а інший — це вага, яка тисне на поверхню. Тертя дозволяє нам контролювати рух і зберігати і стабільність під час руху.

Ходити по підлозі з килимовим покриттям легше, оскільки груба текстура килима створює більше тертя, що допомагає взуттю захоплювати волокна та запобігати ковзанню. Але якщо ви йдете по крижаній поверхні, гладкість льоду зменшує зчеплення між взуттям і землею. Це зменшує тертя, і важко ходити чи бігати по льоду, не підсковзнувшись (мал. 202).

Якщо ви скажете, що у вас немає мобільного телефону, люди подумають, що ви інопланетянин. Для взаємодії з користувачем сенсорний екран використовує зміни електричного заряду. Бездротовий зв’язок передбачає передачу електромагнітних хвиль.

Мал. 202. Обережно, ожеледиця!

Мал. 203. Сучасний телефон — досягнення фізики

Компоненти пристрою, такі як батареї та мікросхеми, працюють на принципах електромагнетизму та будови електричного кола. Це чітко пояснює роль фізики в повсякденному житті. Завдяки цим фізичним досягненням мобільні телефони стали для нас життєво важливими інструментами спілкування та зв’язку (мал. 203).

І такі приклади можна продовжувати нескінченно: телевізори, холодильники, пральні машини, автомобілі та літаки, ноутбуки та комп’ютери, акумулятори та батарейки, ліфти та ескалатори, водопровід та опалення будинків та багато іншого, це все приклади застосування к щоденному побуті досягнень фізики.

У науці немає чіткої межі, тому неможливо відокремити знання з фізики у побуті без знань з хімії. Хімія навколо нас і ми самі є частиною хімії! Майже кожен продукт, який ви використовуєте, був виготовлений із застосуванням законів хімії. Хімія є невід’ємною частиною життя, від їжі до взуття, від шампуню до повітря, яким дихаємо щохвилини.

Цікаві хімічні факти про побутові речі:

Мило складається з молекул, які розкладаються (розчинні) у жирі та воді. Старовинні мила виготовляли з тваринного жиру та деревної золи.
Хліб виготовлено за допомогою хімічної реакції. Коли дріжджі поєднуються з теплом (теплою водою) і їжею (цукром), вони утворюють бульбашки, що змушує хліб підніматися.
Ваші улюблені кросівки, напевно, виготовлені зі штучних матеріалів, створених у лабораторії.
Зубні пасти містять сполучні речовини (загусники), абразиви, які видаляють плями та їжу, такі як харчова сода, кремнезем або навіть крейда. Зубні пасти також містять ароматизатори, підсолоджувані, зволожувачі та фтор.
Маркери виготовляються з води та барвників.

Як ми можемо дізнатися, які інгредієнти містить будь-який продукт? Все просто — харчові продукти, ліки, лосьйони, мило, чистильні засоби та багато інших продуктів містять перелік інгредієнтів на упаковці, а маючи знання з хімії, можемо визначити чи корисний даний продукт за його складом. Ви також можете знайти багато статей або відео в Інтернеті проте, як виготовляються певні продукти.

Як дізнатися, чи продукт безпечний? Отруйні або небезпечні продукти зазвичай містять попереджувальну етикетку. У жодному випадку не їжте, не пийте і не торкайтеся чогось, якщо ви не впевнені в його безпеці.

Мал. 204. Горіння — приклад хімічної реакції

Хімічні реакції є звичайним явищем у повсякденному житті, але ви можете їх не впізнати. Хімічні реакції часто включають зміни кольору, зміни температури, утворення газу або утворення осаду.

Прості приклади повсякденних реакцій включають травлення, горіння та приготування їжі, ржавіння, фотосинтез, реакції мийних засобів і мила, розчинність тощо.

Наприклад, кожного разу, коли ви запалюєте сірник, чи свічку, розводите вогонь або запалюєте гриль, ви бачите реакцію горіння (мал. 204). Горіння поєднує енергетичні молекули з киснем, утворюючи вуглекислий газ і воду.

Під час травлення відбуваються тисячі хімічних реакцій. Як тільки ви відправляєте їжу до рота, фермент у вашій слині під назвою амілаза починає розщеплювати цукор та інші вуглеводи до більш простих форм, які ваш організм може засвоїти. Соляна кислота у вашому шлунку реагує з їжею, розщеплюючи її, тоді як ферменти розщеплюють білки та жири, щоб вони могли всмоктуватися у кров через стінки кишечника (мал. 205).

Щоразу, коли ви поєднуєте кислоту (наприклад, оцет, лимонний сік, сірчану кислоту або соляну кислоту) з основою (наприклад, харчовою содою, милом, аміаком або ацетоном), ви спричиняєте кислотно-лужну реакцію. Ці реакції нейтралізують кислоту та основу з утворенням солі та води.

Мило та мийні засоби очищають за допомогою хімічних реакцій. Мило емульгує бруд, і це означає, що жирні плями зв’язуються з милом, тому їх можна видалити водою. Мийні засоби діють як поверхнево-активні речовини, знижуючи поверхневий натяг води, щоб вона могла взаємодіяти з оліями, ізолювати їх і змивати (мал. 206).

Наведені приклади — це лише кілька хімічних реакцій, з якими ви часто стикалися у своєму повсякденному житті, але не знали, що це хімічні реакції.

Мал. 205. Травлення — це приклад хімічної реакції

Мал. 206. Дія мила — хімічна реакція

У результаті хімічні реакції відбуваються не тільки в хімічних лабораторіях, а й у повсякденному житті. Хімічні процеси мають вирішальне значення та глибоко пов’язані з нашим життям.

Шляхом спостережень, експериментів, які описують різноманітні закони світу, фізика та хімія в повсякденному житті робить наше життя, комфортним, безпечним та цікавим. Через фізичні та хімічні знання в повсякденному житті ми можемо зрозуміти важливість досягнень цих наук.

Так чи інакше, наука керує нашим життям і всім Всесвітом. Ми розуміємо, що, маючи знання з фізики та хімії, ми можемо зрозуміти природний світ і покращити своє повсякденне життя. Це дає нам можливість розвивати оригінальні ідеї, вдосконалювати буденні процедури та приймати мудрі рішення в особистому та професійному житті.

Подумай та дай відповідь