Ассоциация Гимназий Санкт-Петербурга

1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

Выводы.

1. В ходе исследования было найдено и определено 39 видов мхов, принадлежащих 22 семействам.
   
2. Из собранных 39 видов мхов, 29 относятся к подклассу Бриевых, 8 – к подклассу Сфагновых, 1 – к подклассу Антроцеротовых и 1 – к подклассу Юнгерманниевых.
   
3. Все исследованные виды были найдены на 6 маршрутах.
   
4. Самые распространенные виды - Сфагн Гиргензона, Политрих обыкновенный, Брий волосовидный.
   
5. Во флоре мхов преобладают напочвенные и скально-каменистые виды, входящие в лесные и скальные фитоценозы.
   
6. Сравнение видового состава биотопов хвойного леса и болота показало, что только 2 вида встречаются в разных биотопах: Сфагн Гиргензона, Политрих обыкновенный.
   
7. Большинство видов были найдены только в одном из биотопов.
   
8. В результате собрана коллекция из 39 видов мхов.
   

Собранный и проанализированный мною материал может быть передан на кафедру геоботаники Санкт-Петербургского государственного университета для дальнейшего анализа.


Секция Физики, Информатики


Корунд: свойства, применение и получение.

Соловьева Анастасия 11 класс, Гимназия №63


Представляемая исследовательская работа «Корунд: свойства, применение и получение» была задумана и начата автором три года назад в 9-ом классе. Выбор темы исследования обоснован личной заинтересованностью, поскольку именно с кристаллографией автор работы собирается связать свою будущую профессию. За три года – в 2004, 2005 и 2006 гг было автором было написано и защищено три реферата, посвященных вопросам кристаллографии. Первые две работы были направлены непосредственно на изучение науки о кристаллах.

В первом реферате -«Геометрические основы кристалла» (2004 год) рассмотрены вопросы геометрической кристаллографии. В работе выполнен анализ зависимости свойств кристалла от его внутренней структуры. Основные тезисы этой работы:

1. Пространственная решётка определяет внешнюю форму всякого кристалла, но, в зависимости от влияния различных факторов, кристаллы не всегда вырастают правильными многогранниками;
   
2. Кристаллическая решётка обуславливает способность кристалла самоограняться;
   
3. Вследствие своего строения все кристаллы обладают симметрией. Кристалл каждого вещества имеет строго определённый набор элементов симметрии.
   

Следующая работа (2005 год) была посвящена теме диффузии в кристаллах. Эта тема школьной программе рассматривается весьма поверхностно. Поэтому изучение механизма этого процесса позволил более подробно разобраться во внутреннем строении кристалла. Главные выводы второго этапа работы :

1. В зависимости от размера примесного атома, он может занимать положение либо в узле кристаллической решётки, либо в междоузлии;
   
2. В веществе может происходить как диффузия, так и самодиффузия;
   
3. Основным механизмом как диффузии, так и самодиффузии в твёрдых растворах замещения является вакансионный механизм, а в твёрдых растворах внедрения – междоузельный механизм;
   
4. Для наблюдения процесса диффузии удобнее всего использовать радиоактивные изотопы.
   

Работа по данной теме способствовала более глубокому пониманию автором процессов, происходящих в кристаллической решётке, что, в свою очередь, позволило перейти к третьему этапу темы по кристаллографии уже в 11-ом классе. Наиболее важным результатом последней работы следует считать разработку автором оригинального способа получения корунда.

Последняя третья работа (2006 год), являющаяся логичным продолжением первых двух, представляет собой обзор свойств, способов получения и применения кристаллов конкретного вещества – корунда, поскольку именно это вещество сейчас находит очень широкое применение на практике, в промышленности и в быту.

В первом разделе изложены тезисы об основных физических свойствах корунда, обуславливающих высокую потребность человека в этом материале на сегодняшний день:

1. Лейкосапфир обладает большой прочностью на изгиб. Примеси, заметно меняющие окраску корунда, не влияют на его прочность;
   
2. Существует прямая зависимость между скоростями роста и растворения по различным направлениям в кристалле, что позволяет по процессу растворения судить о процессе роста;
   
3. По оптической прозрачности лейкосапфир успешно конкурирует с оптическим кварцем и другими кристаллическими материалами, а также со стёклами. Оптическая прозрачность кристаллов зависит от концентрации точечных дефектов кристалла, толщины кристалла, температуры, воздействия радиационного излучения;
   
4. Монокристаллы лейкосапфира являются одними из лучших, известных в настоящее время диэлектриков.
   

Во втором разделе данной работы речь идёт об основных областях применения корунда в наши дни, показана значимость этого материала в самых различных сферах человеческой деятельности.

В последнем разделе реферативной работы рассмотрены различные методы выращивания корунда. Современные методы выращивания корунда можно разделить на две группы: выращивание из раствора и выращивание из расплава. В первую группу входят способы: гидротермальный, из раствора в расплаве, из газовой фазы; во вторую способ Вернейля, Чохральского, направленной кристаллизации, градиентной печи, ГОИ и выращивание профилированных кристаллов. В настоящее время с помощью растворных методов невозможно решить задачу промышленного производства достаточно крупных кристаллов корунда высокого качества и низкой себестоимости.

Легче и целесообразнее выращивать кристаллы корунда из расплавов. Физическая сущность всех расплавных методов выращивания кристаллов состоит в получении относительно перегретого расплава с последующим его охлаждением до температуры кристаллизации и отвода скрытой теплоты кристаллизации от границы кристалл-расплав. Три основных метода на сегодняшний день внедрены в производство и дают хорошие результаты: метод Вернейля, Чохральского и ГОИ.

В настоящее время кристаллы сапфира в промышленности получают расплавными методами. Основные технологические трудности этих методов связаны с высокой температурой плавления Al₂O₃, свыше 2000 ºС, аппаратурным оформлением кристаллизатора и созданием необходимых температурных полей.

Для целей микроэлектроники требуются бездислокационные кристаллы сапфира. Ни один из перечисленных методов не обеспечивает получения бездислокационных кристаллов. Причиной образования дефектов в кристаллах (блоков и дислокаций) является наличие напряжений в кристалле. Напряжения в кристалле рассматриваются как состояние кристаллической решетки, при котором ее параметры отличны от равновесных для данной температуры. Одной из основных причин возникновения напряжений в реальных кристаллах является наличие температурных градиентов в кристалле. В своих рассуждениях о влиянии градиентов температуры на качество кристаллов автор исходит из представлений о том, что при распределении температуры по кристаллу термоупругие напряжения определяются абсолютным значением градиентов температуры.

В связи с изложенным можно предложить метод получения сапфира из газовой фазы в изотермической зоне, где градиенты температуры близки к нулю. В основе предлагаемого метода лежит способ, известный в литературе как метод газо-фазного химического осаждения CVD (chemical vapour deposition) и широко применяемый для получения поликристаллических материалов и пленок.

В результате анализа существующих методов выращивания кристаллов была определена возможность усовершенствовать метод CVD, применяемый для выращивания поликристаллических материалов, и применить его для выращивания корунда.

В данной работе обсуждается возможность получения сапфира из газовой фазы методом газо-фазного химического осаждения. В этом случае нам удастся существенно снизить температуру получения сапфира до 1000 ºС и обеспечить осаждение материала в безградинентной зоне температур.

Отсутствие градиентов температур в зоне осаждения благоприятно скажется на физических свойствах получаемого кристалла, на совершенстве его кристаллической структуры, прежде всего речь идёт об отсутствии блоков и дислокаций. Возможными недостатками предлагаемого метода являются малая скорость осаждения, а также невозможность получения кристаллов большой толщины, (предполагаемая толщина кристаллов 2-3 мм). Однако необходимо отметить, что в той области применения, где нужны такие бездислокационные кристаллы (речь идёт об использовании сапфира в микроэлектронике), их толщина и должна быть 2-3 мм. Таким образом, мы получим качественный, готовый к применению продукт.

Список литературы.

1. Вильке К.-Т. «Выращивание кристаллов». – Ленинград: Недра. 1977. – 600 стр.

2. Войцеховский В. Н. «Практическое руководство для ориентирования отожжённых буль корунда по морфологическим признакам (формам испарения)». – Ленинград: ОНТИ. 1971. – 78 с.

3. Гудман К. «Рост кристаллов». – Москва: Мир. 1981. – 224 с.

4. Гуревич Д. М., Дерюгин, Добровинская Е. Р., Комягин Ю. П., Чукаев В. И. «Монокристаллы корунда в ювелирной промышленности». – Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение. 1984. – 147 с.

5. Девятков Н. Д., Любимов М. Л. «Термостойкие диэлектрики и их спаи с металлами в новой технике». – Москва: Атомиздат. 1980. – 248 с.

6. Добровинская Е. Р., Литвинов Л. А., Пищик В. В. «Энциклопедия сапфира». – Харьков: Институт монокристаллов. 2004. – 508 с.

7. Классен-Неклюдова М. В., Багдасаров Х. С. «Рубин и сапфир». – Москва: Наука. 1974. – 236 с.

8. Оптический журнал ГОИ. Выпуск №11. Петровский Г. Т., Бороздин С. Н., Демиденко В. А., Мальцев М. В., Миронов И. А., Мусатов М. И., Письменный В. А., Шатилов А. В. Статья «Оптические кристаллы и поликристаллы». – Ленинград. 1993. – 112 с.

9. Петровский Г. Т. «Кристаллические оптические материалы». – Москва: Дом оптики. 1982. – 48 с.

10. Соболев Н. «Лазеры и их будущее». – Москва: Атомиздат. 1968. – 192 с.

11. Степанов Б. И. «Лазеры сегодня и завтра». – Мн.: Наука и техника. 1987. – 127 с.

12. Шаскольская М. П. «Кристаллы». – Москва: Наука. 1978. – 208 с.

13. Шаскольская М.П. «Очерки о свойствах кристаллов». – Москва: Наука. 1987. – 174 с.

14. Яворский Б. М., Детлаф А. А. «Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов». – Москва: Наука. 1968. – 940 с.

15. Соболев Н. В. (ответственный редактор) «Материалы по генетической и экспериментальной минералогии. Рост и свойства кристаллов». – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1988. – 189 с.


Использование информационных технологий в образовательном процессе (по физике и химии).

Блинов Виталий, 11В класс, гимназия №399


Цель работы:

Написать обучающие программы по физике и химии.

Задачи:

1. Изучить химическую теорию скорости протекания гетерогенных химических реакций.
   
2. Изучить геометрическую теорию объёмов тел.
   
3. Изучить физическую теорию закона сохранения импульса.
   
4. Изучить геометрическую теорию разложения векторов на плоскости.
   
5. Изучить язык программирования Visual Basic.
   
6. Изучить синтаксис и воздействие алгоритмов Visual Basic.
   
7. Изучить визуальные объекты, использующиеся в проекте.
   
8. Написать код для программ по физике и химии.
   
9. Оформить внешний вид проектов.
   
10. Получить готовые, удобные и эффективные, полезные обучающие программы.
    

Темы обучающих программ пересекаются и даже повторяют школьные темы из курсов физики и химии: «Закон сохранения импульса» по физике и «Скорость протекания гетерогенных химических реакций» по химии.

Поэтому мне пришлось не только изучить эти темы в школьном курсе, но и исследовать дополнительную литературу. Так в процессе изучения теории скорости протекания гетерогенных реакций я вывел и выяснил прямую зависимость скорости протекания гетерогенных реакций от площади соприкосновения реагентов. От этого я и отталкивался в своей работе.

Каждую ситуацию можно так или иначе приблизить к идеальной, так и в данном случае я рассматривал реакции с твёрдыми телами, имеющими правильную геометрическую форму, а именно: шур, куб, правильный тетраэдр. Таким образом я облегчил себе работу в подсчёте площадей поверхностей неровных, неправильных геометрических тел (что в данной программе просто не нужно).

Приняв это во внимание, я стал искать формулы, описывающие зависимость площади поверхности тела от его ребра (куб, тетраэдр) или радиуса (шар). Я с мог определить площадь поверхности тела по заданному линейному параметру.

Но часто мы не знаем линейных размеров тел, а известна нам только его масса. Поэтому я, вспомнив физические формулы зависимостей массы тела от его объёма, смог теперь, зная плотности тех или иных реагирующих веществ, по их массе выяснить их объём, далее – их линейные размеры, затем уже по ранее выведенным зависимостям – площади поверхности реагентов.

Теоретическая часть работы была завершена, единственно, что следует отметить ограничения, которые я поставил на своё исследование. Так как нет чёткой формулы, описывающей зависимость скорости протекания гетерогенных химических реакций (ведь она может зависеть и от природы металла-реагента, и от других ещё более неописуемых математически факторов), я остановился на наиболее наглядной зависимости, которую проходят в школьном курсе химии – зависимость от площади поверхности твёрдого реагента.

Физическая часть проекта – программа по столкновению упругих тел, то есть на закон сохранения импульса, который также проходят в курсе школьной программы (по физике). На каждом этапе создания этой работы я должен был искать формулы зависимости конечных данных о телах от начальных параметров. Так, например, была выведена формула, с помощью которой можно найти конечные скорости тел после упругого столкновения.

Упругое столкновение «лоб в лоб» - первая часть моей работы. Вторая – столкновение тел под углом друг к другу. Это уже более сложная расчётная часть, где мне приходилось не только искать конечные сокрости тел, но и углы разлёта. Для этого был повторён и где-то изучен курс геометрии по разложению векторов на плоскости. Так как скорость тела можно пердставить, как сумму векторов по осям, перпендикулярным друг другу, то можно таким образом рассчитать и угол направления. Также можно рассмотреть передачу импульса по двум сотсавляющим вектора – горизонтальной и вертикальной, что значительно облегчает работу.

Засчёт геометрии я смог создать часть алгоритма, которая рассчитывает начальное полежение тел, сталкивающихся под углом, для того, чтобы пользователь мог спокойно экспериментировать, не заботясь о ненужных расчётах.

Опять же и в этой работе есть ряд допущений, о которых нельзя не упомянуть. Во-первых, рассматривается абсолютно упругий удар, то есть переходом энергии из механической в тепловую необходимо пренебречь. Во-вторых, рассматривается центральный удар, то есть ни о каком кручении речи быть не может. В-третьих, эта программа иллюстрирует столкновение материальных точек, то есть размеры тел нужны лишь для того, чтобы пользователю было удобнее вопринимать происходящее на мониторе: ведь реальные точки очень трудно вообще увидеть, а шарики, которые имеют размеры, легко различимы на экране.

Программу по химии я решил создать, когда понял, что те расчёты по нескольким формулам, которые мне приходилось проводить при решении задач на эту тему, слишком громоздки и долги. И я решил ускорить процесс, научив компьютер считать за меня. По физике же программа – просто необходимая часть работы, так как по сути всё и сводится к программе, моделирующей стокновение материальных точек.

Для реализации своих мыслей на компьютере я решил использовать язык программирования Visual Basic, который позволяет довольно быстро написать код для подобных программ. Я изучил некоторые аспекты этого языка и мог уже почти без труда справиться с задачами, поставленными мной, а именно: написать код, который позволит производить точные расчёты, а также визуально оформить эти программы, чтобы было удобно ими пользоваться.

Для того, чтобы написать код мной были изучены переменные, используемые Visual Basic, массивы данных, процедуры, функции и прочие фундаментальные понятия и методы Visual Basic.

Теперь оставалась задача всё это оформить в подобающем виде. Для удобства пользователя, программа по химии, «СПГХР» (Скорость Протекания Гетерогенных Химических Реакций), построена в форме, схожей с таблицей, где каждому реагенту в разных реакциях, выделен отдельный столбец, в котором пользователь вводит входящие параметры: вещество, форма тела, масса, линейный размер. Причём графы вещество и тело созданы в виде списков, чтобы удобнее было выбирать значения. Графы же масса и линейный размер взаимозависимые. То есть, если мы вводим массу, то программа рассчитывает линейный размер тела по остальным данным, если же мы вводим линейный размер, то программа рассчитывает массу тела. Также по мере заполныния пользоватиелем граф будут появляться плотность тела и, наконец, площадб поверхности тела, то есть то, к чему мы так стремились.

Программа «Импульс» разделена на две части: ввод данных и экран показа, рабочую область. Пользователь имеет возможность ввсети массы тел, и их начальные скорости, что является неотъемлемой частью задач на закон сохранения импульса. Также пользователь может ввести угол отклонения от развёнутого, то есть, иначе, угол отклонения от прямого удара «лоб в лоб».

При столкновении под углом прежде, чем тела начнут движение, пользователь должен настроить начально положение тел, как ему будет удобно. Далее тела приходят в движение. За ними остаётся след, который и является траекторией движения этих тел. Таким образом, мы можем не только наглядно увидеть происходящее, но и проанализировать процесс уже после столкновения по начерченным траекториям.

Таким образом, я создал две программы, которые могут помочь учащимся в получении знаний, а учителям в экспериментах и передаче знаний ученикам своим. Как перспективы работы над этими программами я вижу углубление в тему и поиск новых зависимостей в «СПГХР» и нецентральный, ещё более усложнённые удары в «Импульс».

Библиография:

1. Глинка Н. Л. «Общая химия».: Учебное пособие для ВУЗов – 22 издание исправленное под редакцией Рабиновича В. А. – Л., Химия, 1982г., 720с. с илл.
   
2. Краткая Химическая Энциклопедия. Редакционная коллегия: И. Н. Кнунянц (отв. Ред.) и др.. том 2 М., «Советская Энциклопедия», 1963г.
   
3. Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т1, издание 3-е исправленное и дополненное, изд-во «Химия», 1973, 656с., 160 табл., 391 рисунок.
   
4. Росс Нелсон «Running Visual Basic 3 for Windows»/пер. С англ. – М.: изд. Отдел. «РУС. РЕД» ТОО «Channel Trading Ltd»., 1995.-384с.:илл.
   

Справочник по элементарной химии под общ. Редакцией А. Т. Пилипенко Издание 2-е, переработанное и дополненное, К., «Наук. Думка», 1978, 544с.

Фотохроника конференции



Конференцзал

Гимназии № 622.

Участники Вторых гимназических чтений.







Наталья Михайловна Свирина – доктор педагогических наук, профессор. РГПУ им. А.И.Герцена, научный руководитель Ассоциации гимназий Санкт-Петербурга открывает работу конференции







Волкова Наталья Сергеевна – методист по научной работе, учитель химии, гимназия № 622, приветсвует участников конференции




Вместе с учителями в жюри секции конференции работают и ведущие ученые Санут-Петербурга










Напряженная работа в секциях приносит удовлетворение.





Москалец Олег Дмитриевич – кондидат технических наук, доцент ГУАП объявляет победителей секции «Физика и информатика»




Оргкомитет награждает победителей Вторых гимназических чтений.







Наталья Михайловна Свирина – вручает диплом первой степени победительнице в секции «Литература».




Напряженная работа в течение учебного года и заслуженная награда. Победительницы Вторых гимназических чтений.








Ассоциация гимназий Санкт-Петербурга

открыта для сотрудничества с любыми образовательными, общественными и другими организациями.


Наши координаты:


Россия, 190000, Санкт-Петербург, ул. Казанская, д. 27.

Вторая Санкт-Петербургская гимназия

факс: 315 67 89, 315 85 32

тел. 315 67 89, 315 57 47

электронная почта: sec-gymn@yandex.ru

Исполнительный директор Ассоциации гимназий Санкт-Петербурга, директор Второй Санкт-Петербургской гимназии Л.М.Мардер

Председатель Совета Ассоциации гимназий Санкт -Петербурга, директор гимназии № 271 Л.Е.Спиридонова

Научный руководитель Ассоциации гимназий Санкт-Петербурга д.п.н., профессор Н.М.Свирина

1 Котов С.Д. Детские дома блокадного Ленинграда. С.-Пб,2002. С. 17

2 Осипова А.М., Тюлева О.Н. Стояли со взрослыми рядом. Л.: Лениздат,1985. С.7

3 Голубев Т.М. Дети и блокада. С.-Пб,2000.С.74

4 Там же. С. 174

5 Там Там же. С. 174

^ Там же. С. 152

6 Буров А.В. Блокада день за днем. Л.: Лениздат, 1979, С. 101

7 Голубев Т.М. Дети и блокада. С.-Пб, 2000, С.61

8 Снеткова Н. Дон Кихот Сервантеса. - Л.: Художественная литература, 1970.

9 Рогожникова Р.П., Карская Т.С. Школьный словарь устаревших слов русского языка: По произведениям рус. писателей XVIII-XX вв. / Рис. Худож. В.Э. Брагинского. – М.: Просвещение: Учеб. Лит., 1996.

10 Давыдова Н.В. Евангелие и древнерусская литература: Учебное пособие для учащихся среднего возраста. Сер.: Древнерусская литература в школе. – М.: Мирос, 1992.

11 Лихачёв Д.С. Великий путь: Становление русской литературы XI-XVII веков. - М.: Современник, 1987.

1 Соколов С., указ. соч., с.19.

2 Битов Андрей .Грусть всего человека// Октябрь. 1989. №3, с. 157.