«Тепловые явления»

Вид материала

Документы

Содержание 3. Подведение итогов. Награждение победителей. Ученик – «академик Иванов» Ученик – «радиометрист» Ученик – «метеоролог» Медик – генетик”

Подобный материал:

• Урок-экскурсия Физика на весенней тропе (Тема "Тепловые явления"), 79.68kb.
• Блочно-модульное планирование темы: «Молекулярная физика. Тепловые явления.» (16 часов), 61.79kb.
• Спецификация темы «Тепловые явления» и примеры заданий к ней, 23.63kb.
• Методическая разработка урока собеседования по физике в 8 классе по теме: «Тепловые, 63.49kb.
• Общая характеристика обработки резанием. Сущность процесса резания. Виды стружек. Силы, 129.66kb.
• Урок в 8-м классе по теме: "Тепловой баланс. Решение задач", 94.3kb.
• Урок по теме: «Изменение агрегатных состояний вещества», 56.45kb.
• Строительные нормы и правила тепловые сети, 411.02kb.
• Сравнение теплового гидродинамического насоса типа тс1 и классического теплового насоса, 124.32kb.
• Строительные нормы и правила тепловые сети сниП 05. 03-85, 962.65kb.

· Для игрока на красной дорожке:

1. На дачном участке летом стояла палатка. Когда начались морозы, палатку сняли, а участок решили перекопать. Оказалось, что сухая земля непосредственно под палаткой успела промерзнуть сильнее, чем окружающая влажная земля. Как это объяснить? (Почва на участке была влажная, а на том месте, где стояла палатка – сухая. При замерзании воды в почве выделилась тепло, которое обогрело влажный участок и замедлило их промерзание. А сухой участок под палаткой промерз сильнее).

· Для игрока на желтой дорожке:

1. Чем объяснить, что при наступлении засух листья у многих растений скручиваются? (У листьев имеется много устьиц с нижней стороны. Чтобы уменьшить испарение влаги, лист скручивается. Нижняя сторона его слабее нагревается солнцем, а следовательно, и менее испаряет влагу).

2. Вода замерзает в стакане при температуре ноль градусов. Если ту же воду расщепить на маленькие капельки, то она может быть переохлаждена до минус сорока градусов. Например, капельки воды из которых состоит облако начинают замерзать при температуре минус семнадцать градусов. Как объяснить это явление? (Замерзание воды при нуле градусов происходит только при наличии центров кристаллизации. Ими могут служить любые не растворившиеся частицы. Когда вода велика, то в ней всегда найдется хотя бы один центр кристаллизации, а этого достаточно, чтобы замерзла вся вода. Если же масса воды разбита на мельчайшие капельки, то лишь небольшое их количество будет иметь центры кристаллизации, и замерзнут только эти капли).

· Для игрока на зеленой дорожке:

1. Поздней осенью можно наблюдать такое явление. Выпал снег. Прошел день, другой – наступило потепление, снег растаял. Но несмотря на то, что был мороз в 1-2 градуса, многие растения оставались зелеными. Как им удалось устоять? Ведь они на 80% состоят из воды. (Соки растений представляют собой водные растворы солей, которые замерзают при температуре более низких, чем 0˚С).

2. Вам много раз приходилось доливать воду в горячий чайник. Почему из него идет обжигающая струя пара, если вы доливаете воду из – под крана? Почему пар почти не выходит, если лить в чайник воду из кружки? (Если лить воду из кружки, то выделяется небольшой объем пара, равный объему добавленной воды. Когда воду добавляют из – под крана, сильная струя воды увлекает за собой наружны1й воздух. Он омывает горячие стенки чайника и выходит нагретым, увлекая за собой большое количество водяных паров).

3. Может ли вам казаться, что в сырую погоду теплее, чем в сухую (при той же температуре воздуха)? (Испарение воды в сырой пасмурный день уменьшается, так как во влажном воздухе уже есть много воды. В то же время как одни молекулы вылетают из жидкости, другие возвращаются в нее из воздуха. Возврат молекул, естественно, уменьшает суммарную скорость испарения. В результате в пасмурный день охлаждающий эффект от испарения пота не такой сильный. Телу становится теплее, потому что оно теряет меньше тепла за счет испарения).


3. Подведение итогов. Награждение победителей.


Пресс – конференция

«Поглощенная доза излучения и ее биологическое действие»

Цель мероприятия: рассматривать вопросы ядерной физики с экологических позиций, чтобы основные проблемы ядерной энергетики стали ясны учащимся.

Ход конференции.


Ведущая: Радиация – один из многих естественных факторов окружающей среды, радиоактивность – неотъемлемый элемент нашего бытия, который в условиях научно – технического прогресса, эксплуатации различных ядерных установок (в том числе реакторов АЭС) приобрел важное значение в проблеме безопасности жизни и здоровья людей. Сегодня у нас в гостях ученые, которые дадут научное разъяснение явлениям, связанным с радиацией, ответят на ваши вопросы. Вы же, представители разных редакций, должны полученную от них информацию осмыслить, обобщить и представить в виде статьи для широкого круга читателей. Каждый из вас может задать любой вопрос гостям, высказать свою точку зрения. А сейчас слово представляется академику Иванову.

Ученик – «академик Иванов»: Я хочу напомнить вам некоторые события из истории изучения радиоактивных излучений и их свойств. Вы знаете, что радиоактивность открыл А.Беккерель в 1896г., когда он обнаружил собственное излучение солей урана, интенсивность которого: а) растет с увеличением концентрации урана в соединении; б) не зависит от давления и температуры; в) не изменяется под действием электрического и магнитного полей; г) не зависит от вида химического соединения, в которое входит уран.

В 1898 г. Мария Склодовская – Кюри доказала наличие подобного излучения у тория, а затем она и Пьер Кюри открыли новые излучающие элементы: полоний и радий, после чего она ввела в физику понятие «радиоактивность».

На следующий год Э.Резерфорд установил, что радиоактивное излучение неоднородно и состоит из двух компонент, имеющих разную проницаемость; лучи с малой проницаемостью он назвал α- лучами, с большей – β-лучами. Еще через год была обнаружена третья компонента, позже названная γ- лучами. После исследования этих компонент в электрическом и магнитном полях оказалось, что α- лучи – это дважды ионизированные атомы (ядра) гелия, β- лучи – поток быстрых электронов, а γ- лучи – электромагнитные волны высокой частоты.

В 1902 – 1903 гг. Э.Резерфорд и Ф.Содди установили закон радиоактивного распада: N= N₀· 2^-t/T, говорящий о том, что если радиоактивное вещество имеет N₀ радиоактивных атомов в начальный момент времени, то через время t таких атомов в нем останется N; Т – период полураспада, т.е. время, за которое распадается половина всего количества радиоактивных атомов. Для радиоактивного изотопа иода Т= 8,05 сут; для изотопов цезия Т= 30,2 и Т= 2,062 лет; для стронция Т=29,6 лет.

Вот почему при ядерной аварии период «иодной опасности» невелик, «цезиевой» продолжителен. Облучение людей происходит при этом не только извне, но и изнутри – в результате поглощения пищи, содержащей эти вещества. Обследование населения, эвакуированного из чернобыльской зоны, показало концентрацию радиоактивного йода в щитовидной железе и ее массовое увеличение.

Во время распада ядер цезия излучаются быстрые электроны и короткие электромагнитные волны, которые ионизируют атомы вещества и изменяют функционирование клеток в тканях организма.

Ведущая: С физико – дозиметрическими аспектами ионизирующих излучений вас познакомит представитель радиометрического центра исследований.

Ученик – «радиометрист»:Для оценки действия на организм разных радиоактивных веществ важно знание такой величины, как активность радиоактивного изотопа – характерного для него количества распадов атомов в 1 с, т.е. активность А= N/t.

В СИ активность измеряется в беккерелях: 1Бк = 1 распад/ c; 1 Бк = 2,7 ·10^-11 Ки или 1Ки = 3,7· 10¹⁰ Бк.

Таким образом, при радиоактивности вещества, равной 1Ки, в нем за 1с происходит 3,7· 10¹⁰ распадов ядер атомов.

На территориях, подвергавшихся загрязнению радиоактивными изотопами, допускались следующие дозы активности в расчете на 1 км: до 1 Ки – нет ограничений, разрешалось даже строительство санаториев, домов отдыха, пионерских лагерей; до 5 Ки – практическая нет ограничений; до 15 Ки – вводится систематический контроль за сельскохозяйственной продукцией, продуктами питания; до 40 Ки – прекращается какое – либо сельскохозяйственное производство; население эвакуируется.

С учетом внутреннего облучения при поступлении радионуклидов в организм человека с продуктами питания и через органы дыхания эти критерии плотности загрязнения почв были уточнены: ограничения вводятся при 15 Ки/км² в случае цезия – 137, 3 Ки/км² – стронция – 90, 0,1 Ки/км² – плутония – 239 и 240. После Чернобыльской аварии территория с плотностью загрязнения цезием – 137 выше 15Ки/км были обнаружены в Киевской, Житомирской, Могилевской, Гомельской и Брянской областях.

Ведущая: Слово представляется специалисту метеорологической службы.

Ученик – «метеоролог»: Сотрудники нашей службы изучают состояние земной атмосферы и происходящие в нем процессы. Под действием радиации воздух ионизируется; степень его ионизации под действием излучения характеризуется экспозиционной дозой: D =∑q / m, где ∑q – суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в воздухе массой m. Экспозиционная доза измеряется в рентгенах: 1Р= 2,58 ·10^-4 Кл/кг – это такая доза, когда в 1см³ воздуха образуется столько ионов, что их суммарный заряд равен 1 ед. заряда СГСЕ или 3,34 ·10^-10 Кл;

1Р соответствует 2,083 ·10⁹ пар ионов в 1см ³воздуха или 1,63· 10¹² пар ионов в 1г воздуха;

1 Кл/кг = 3,88· 10³ Р.

Природным γ- фоном считается излучение, создающее ионизацию 10 мкР/ ч, хотя в некоторых районах Индии, Франции, Бразилии средний γ-фон соответствует 200 и даже 5000 мкР/ч. Со временем под влиянием разных факторов природный γ-фон может изменяться. В 60 – е годы γ-фон в Ленинграде был 13-15 мкР/ч, в Москве 10-12 мкР/ч, в Пятигорске 16-18 мкР/ч. Среднеевропейский фон составлял 8 мкР/ч.

После Чернобыльской катастрофы в бывшем СССР была составлена карта с изолиниями, приведенными к одной дате – 10 мая 1986 г. и соответствующими:

20 мР/ч – это зона отчуждения;

5мР/ч – зона эвакуации;

3 мР/ч – зона жесткого контроля и временного отселения детей и беремен ных женщин.

Эти зоны определялись, исходя из установленного тогда Минздравом Союза норматива аварийного облучения 10 бэр на первый год после аварии.

Ведущая: Предоставляю слово радиологу.

Ученик – «радиолог»: Я хочу познакомить вас с понятием «поглощенная доза излучения», которое играет большую роль в состоянии здоровья облученного радиацией человека. Поглощенная доза излучения – это отношение поглощенной энергии Е ионизирующих лучей к массе облученного тела: D= Е/m; она измеряется в грэях: 1Гр = 1Дж/1кг.

В случае наличия лишь природного фона излучений поглощенная доза за год составляет 2 мГр. При однократном кратковременном облучении всего тела, когда поглощенная доза равна 1 Гр, не возникает никаких серьезных отклонений в состоянии здоровья человека. Эта доза представляет собой тот порог, выше которого проявляются эффекты облучения: при дозах 1-2,5 Гр организм ставится перед выбором: «заболеть – не заболеть», при дозах 2,5 – 6 Гр – «выздороветь – умереть», причем при дозе 3Гр достигается предел индивидуальных различий и шанс «заболеть» одинаков для всех облученных. Чем больше доза, тем тяжелее протекает лучевая болезнь и скорее наступает смерть.

Кроме индивидуальных различий на степень поражения радиацией влияет радиочувствительность, характерная для разных возрастных групп – детей, людей среднего возраста и стариков. В тканях детского организма концентрация радиочувствительных молекул и клеток выше, чем у взрослых людей, поэтому воздействие радиации на детей сильнее, однако в их организме более высока эффективность восстановительных процессов. У пожилых же людей восстановительные процессы протекают плохо, что и определяет их повышенную поражаемость радиацией.

Ведущая: О механизме биологического действия радиации расскажет нам сотрудник института биофизики.

«Биофизик»: Клетка – основная структурная и функциональная единица живого организма; каждый ее структурный компонент в свою очередь состоит из молекул и атомов. В этом – одно из проявлений единства живой и неживой природы. Альфа-, бета- и гамма- лучи ионизируют или возбуждают атомы и молекулы биоткани, причем, затрагивая ничтожно малую их долю, они производят косвенное действие, связанное с разложением воды в организме, что существенно повышает в нем количество свободных радикалов, обладающих высокой реакционной способностью. Как при прямом, так и косвенном действии радиация в основном поражает крупные белковые молекулы и нарушает связанные с ними механизмы биосинтеза. Наиболее высокой радиочувствительностью отличаются клетки костного мозга, лимфоидной ткани, половые клетки, эпителий желудочно – кишечного тракта.

Следует заметить, что одинаковые поглощения дозы излучений разного типа вызывают неравнозначный биологический эффект; он определяется коэффициентом относительной биологической эффективности (ОБЭ), который представляет собой отношение поглощенной дозы рентгеновского излучения к поглощенной дозе излучения другого типа, вызывающего такой же биологический эффект. В качестве «образца» используют рентгеновское излучение, генерируемое при напряжении 200 кВ. В этом случае биологическая эффективность α- частиц и ядер тяжелых атомов примерно в 20 раз выше, чем рентгеновского излучения, а нейтронов и протонов – в 10 раз выше. Таким образом, коэффициент ОБЭ рентгеновского, а также гамма- и бета- излучения считается равным 1, протонов, нейтронов – равным 10, альфа – частиц и ядер отдачи – 20.

Кроме того, полезно знать, что существует еще так называемая эквивалентная доза облучения, измеряемая в «зивертах» вместо «бэров»: 1Зв = 100 бэр. Эквивалентная доза учитывается вредное действие радиации при хроническом облучении человека малыми дозами, не превышающими 250 мЗв в год.

Поскольку дозы облучения, которому подвергаются различные участки тела человека или его органы, могут быть неодинаковы, особенно при внутреннем облучении, чтобы обеспечить сравнимость этих доз и провести оценку их последствий, как и при равномерном облучении, пользуются понятием «эффективная эквивалентная доза». Для ее расчетов приняты так называемые взвешивающие коэффициенты w, позволяющие «выровнять» риск последствий облучения независимо от того, равномерно или неравномерно действует оно на тело человека. Так, взвешивающий коэффициент для костного мозга и легких составляет 0,12, для щитовидной железы 0,03. Это значит, что, например, доза облучения щитовидной железы 1 Зв соответствует ЭЭД= 0,03 Зв, т.е. при равномерном облучении всего тела дозой 0,03 Зв вероятность вреда организму такая же, как и при облучении дозой 1 Зв только щитовидной железы.

Колебания годовой дозы облучения, которому подвергается население, весьма значительны и зависят от местных геологических, почвенных, атмосферных, промышленных и иных условий. В среднем в районах с нормальным фоном годовая ЭЭД внутреннего облучения почти вдвое больше дозы внешнего облучения и составляет соответственно 1,35 мЗв и 0,65 мЗв; из них 0,3 мЗв приходится на космические излучения.

Почти все страны, производящие и использующие атомную энергию, имеют национальные нормы и правила радиационной безопасности, основанные на рекомендациях Международной комиссии по радиационной защите. Их цель – предупредить неблагопрятные последствия облучения людей в процессе применения, хранения и транспортировки радиационных веществ. У нас для всего населения страны специальных предельно допустимых доз облучения не существует, нормативом является соответствие радиации естественному природному фону, а для персонала “радиационных объектов” предельно допустимая доза облучения не должна превышать природный фон более, чем в 10 раз.

Ведущая: Сейчас врач – исследователь, представитель центра радиационной медицины расскажет нам о генетических последствиях облучения.

“ Медик – генетик”: Ионизирующее излучение – достаточно интенсивный мутагенный фактор, который может влиять на генетические свойства организма.Если какая – то часть популяции живых организмов подвержена действию мутагенного фактора и увеличивается частота мутаций генов, то в популяции могут появляться особи с признаками патологии.

Как известно, в каждой соматической клетке человека 46 хромосом, каждая из которых представлена молекулой ДНК, связанной с белком. Гены, каждый из которых представляет собой участок ДНК, несут информацию о структуре белковой молекулы: они – материальные носители наследственной информации. В хромосомном наборе наличествуют пары гомологичных хромосом (46 = 2 ·23).

В одних и тех же локусах гомологичных хромосом находятся так называемые аллельные гены, которые контролируют альтернативные признаки. Если, например, ген А – контролирует карий цвет глаз, а ген а – голубой, то у ребенка, согласно законам классической генетики, будут присутствовать в генотипе оба гена, но проявит свое действие ген доминантного признака.

При образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом в гамету попадает 1 хромосома. При нормальном процессе у человека в каждую из гамет уходит по 23 хромосомы; при нарушении – хромосомы какой – либо пары не расходятся, так что в одной из гамет оказывается 22, а в другой 24 хромосомы. Если такая яйцеклетка оплодотворена нормальным спермием, то возникает организм, клетки которого содержат 47 или 45 хромосом. Нерасхождение может произойти в любой паре хромосом. Но каждая хромосома несет так много наследственной информации, что потеря одной из хромосом или появление добавочной большей частью ведет к внутриутробной гибели организма. Жизнеспособные организмы возникают лишь в случае нерасхождения некоторых хромосом, но тогда рождаются дети с определенными болезнями.

Воздействие радиации способствует мутации генов, нарушает нормальный процесс образования гамет и вызывает аномалию хромосомного набора, что ведет к увеличению мертворожденных и частоты появления врожденных пороков у детей, а также к нарушению иммунитета их организма.

Ведущая: Итак, ученые, специалисты в области радиационных явлений, кратко ознакомили вас с основными сведениями о радиационной опасности и готовы ответить на ваши вопросы.

Вопрос1: В первые дни после аварии на Чернобыльской АЭС руководители здравоохранения убеждали нас, что ничего страшного не произошло. Между тем некоторые средства массовой информации назвали тогда Киев «советской Хиросимой». Конечно, это было метафора. И все же, насколько она соответствует действительности?

Ответ: В Киеве не было ни взрывной волны, ни массового лучевого поражения, ни огромных дозовых нагрузок. Тем не менее при взрыве реактора было выброшено топлива в десятки раз больше того ядерного материала, который находился в бомбах, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. Так что по выброшенной в окружающую среду радиоактивности чернобыльская катастрофа на несколько порядков перекрывает японскую. А по последствиям в здоровье людей, которые могут проявляться на протяжении нескольких десятилетий, она не уступает японской трагедии.

Вопрос2: Со дня аварии на ЧАЭС минуло уже 20 лет. Какие сделаны статистические выводы о влиянии малых доз радиации на здоровье людей, которых в свое время упрекали в «радиофобии»?

Ответ: Если радиофобия не наблюдалась, то, по – видимому, лишь потому, что в первый период после аварии люди были лишены необходимой информации. А неизвестность и страх - родные сестры. Хотя далеко не обо всех можно уверенно судить и сегодня. Тем не менее некоторые выводы сделаны. Для человека вредна любая доза радиации. В результате аварии на ЧАЭС возросло количество онкологических заболеваний среди населения, подвергшегося облучению, отмечены рост болезней крови у детей, существенное снижение противовирусного и противоракового иммунитета. Важно знать такой факт: из – за отсутствия информации о распространении радиоактивных выбросов жители не укрывались в закрытых помещениях, а затем лишь немногие из них подверглись иодотерапии. Это усугубило вредное воздействие произошедшего на здоровье людей. Во избежание подобного в будущем необходимо не только ужесточить меры безопасности АЭС, но и преодолеть невежество в отношении к радиоактивности, ввести обязательный радиометрический контроль продуктов питания, окружающей среды.

Вопрос3: Если в силу каких – либо причин произошло радиоактивное загрязнение нашей территории, то какие советы и рекомендации вы можете дать, чтобы уменьшить опасность сильного поражения?

Ответ: Желательно меньше потреблять воды; пить кипяченую воду, так как кипение уменьшает количество радионуклидов в ней. После 5 -10 минут кипения вода должна остыть до комнатной температуры и отстояться. Образующаяся на ее поверхности пленка содержит больше всего радионуклидов – ее необходимо убрать, положив на пленку фильтровальную бумагу. Затем воду следует аккуратно слить, оставив на дне сосуда осадок солей кальция и кремния, где концентрируются радиоактивный стронций и другие радионуклиды.

Полезно систематически посещать баню, сауну: с потом из организма выводятся радионуклиды. При купании в открытых водоемах нужно помнить, что основное их количество находится в иле и на берегу в песке.

Как правило, повышенную радиоактивность имеют ягоды – их перед употреблением необходимо длительное время мыть в проточной воде, а грибы рекомендуются вообще не собирать! Фрукты лучше всего очищать от кожицы и есть только их мякоть. Овощи также нужно тщательно мыть и очищать от кожуры. Следует иметь в виду, что картофель хорошо поглощает цезий, поэтому не варите его в «мундире», не пеките его в костре. Но самый главный совет: используйте в пищу только те продукты, которые прошли радиологический контроль.

Вопрос 4: Чернобыльская катастрофа – крупномасштабная радиационная авария; она нанесла сильную психологическую травму значительной части населения. Каково в связи с этим будущее атомной энергетики?

Ответ: Необходимо ликвидировать все последствия аварии, всеми возможными средствами восстанавливать и поддерживать здоровье людей, подвергшихся радиации. Однако нужно жить дальше и думать о будущем. К сожалению, экономически выгодных и экологически чистых источников электроэнергии пока нет. Работа же тепловых станций сопровождается выпадением кислотных дождей, усилением «парникового эффекта», что может привести к мировой катастрофе. Между тем мировой опыт таков: в США примерно 20% энергии вырабатывают атомные станции, в ФРГ – 30%, в Японии – 60%, во Франции – 75%, а в полукилометре от АЭС выращивают экологически чистые овощи. Так что атомная энергетика способна наилучшим на сегодня способом обеспечить человечество электричеством, но непременным условием ее развития должно стать обеспечение ее безопасности и максимальной надежности эксплуатации АЭС.