327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс - урок «Скляна епоха»
Кейс - урок «Скляна епоха»

Розділ: Науки, природа та людина

Рівень (клас): 9

Тема: Реклама і ринок

Мета: Дізнатися особливості виробництва скла та виробів з нього.

Яка інформація мене тут чекає?

  • Що собою являє скло і де його застосовують?
  • Чому скло відноситься до речовини?
  • Коли людина навчилася виготовляти скло?
  • Якими фізичними властивостями володіє скло?
  • Які переваги можна отримати при переробці відходів зі скла?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

 

Навряд чи існує в сучасному світі більш популярний матеріал, ніж скло. Скляні вікна і двері, скляний посуд, скляні дзеркала. На вулиці ви бачите скляні вітрини магазинів і навіть цілі хмарочоси зі скла. І це, незважаючи на те, що скло - дуже крихке. Просто вихідний матеріал дуже поширений - це пісок, а в хімічній термінології - кремній.

 

Хімія

Незважаючи на те, що скло дуже крихке, воно в той же час є міцним матеріалом. Його дуже просто розбити, але складно розрізати. До того ж скло прозоре і має своєрідну структуру. Вірніше, сказати, що структура у нього відсутня.

 

Вся справа в тому, що якщо скло порівнювати з твердими матеріалами, то в склі кристалічна решітка відсутня. А так як скло має аморфну структуру, то тому його прирівнюють до рідини.

З цього можна зробити висновок, що скло - це:

• переохолоджена рідина, яка не встигла перейти в кристалічну будову;

• рідина, яка має велику в'язкість;

• твердий, прозорий і крихкий матеріал, який має аморфну будову, і отриманий при охолодженні мінеральних розплавів, що містять стеклоутворюючі компоненти і оксиди металів.

Відомо що, будь-яка речовина, що рухається, з достатньою швидкістю, щоб уникнути кристалізації, після розплаву і переохолодження, переходить в твердий аморфний «стеклоутворений» стан. Такий стан є чимось середнім між твердим кристалом або металом і в'язкою рідиною. І якщо й присутні кристалічні структури, то тільки в окремих, не пов'язаних між собою ділянках, а ось цілісна кристалічна структура відсутня.

Найпоширенішим видом скла, яке використовується в побуті, є силікатне. Його отримують в результаті розплаву таких кремнієвих (силікатних) відкладень SiO2, як пісок, кварц і кремнезем.

 

А тепер давайте розглянемо класифікацію скла:

 

Будь-якому виробу зі скла можна надати форму тільки в тому випадку, якщо воно має рідкий агрегатний стан. Залежно від компонентів стеклоутворюючих розплавів температура варіння скла може бути від 300 до 2500 ° C.

 

Ви знаєте, що скло може бути не тільки безбарвним або прозорим, але і кольоровим. Щоб вийшло кольорове скло, необхідно до розплавленої маси додати такі хімічні сполуки, як оксиди різних металів. Якщо додати оксид заліза, то вийде червоне скло, при додаванні оксиду урану скло буде жовтим, а оксид нікелю забарвить скло в фіолетовий або коричневий колір. Зелений колір різних відтінків можна отримати при додаванні міді або хрому. Ілюмінатори в космічних кораблях виготовляють зі скла з додаванням свинцю (Pb) для запобігання проникнення надлишкової радіації.

Фізика

Скло поєднує в собі цілий набір фізичних і хімічних властивостей, які не властиві іншим матеріалам. Так сучасне електричне освітлення, оптичні елементи мікроскопів, телескопів, відеокамер, фотоапаратів і т. п. без скла уявити неможливо, так як складно знайти матеріал, який би зміг об'єднати в собі прозорість, теплостійкість, хорошу зварюваність з металами, механічну міцність і в той же час дешевизну.

 

Якими фізичними властивостями володіє скло?

Одним з основних властивостей, яким володіє скло, є те, що воно здатне пропускати світло. Але, слід звернути вашу увагу на те, що в природі не існує скла, яке б на 100% пропускало світло. Звичайні шибки пропускають світло на 87%.

Також, не менш важливим властивістю скла, є його теплопровідність. Це означає, що здатність скла проводити тепло від більш нагрітих ділянок до менш нагрітих, дуже мала і тому його, можливо, застосовувати в духовках і камінах.

Третім властивістю цього матеріалу є його твердість. Під твердістю, в даному випадку мається на увазі здатність чинити опір проникненню інших матеріалів. За шкалою Мооса твердість скла дорівнює приблизно 6 балів. Якщо для порівняння взяти алмаз, то його показник дорівнює 10 балам.

 

Звернувши увагу на те, що скло в зігнутому вигляді здатне розсіювати або концентрувати світловий промінь, людина навчилася робити лінзи. Такі лінзи знайшли широке застосування в різних оптичних приладах, починаючи від звичайних окулярів, мікроскопів, телескопів і т. п.

Хід променів в збирає лінзі:

 

Хід променів в розсіючій лінзі:

 

Класифікація лінз і особливості заломлення променів; а - збираюча лінза; б - разсіюча лінза.

 

На малюнку вгорі ми бачимо, що промені, спочатку йдуть паралельно оптичної осі збиральної лінзи і, проходячи через точку F - розходяться. А на нижньому малюнку показано, як проходять промені світла через розсіючу лінзу і слідують паралельно її головної оптичної осі.

Технології
Тепер вам уже відомо, що в основний склад скла входять такі компоненти, як кварцовий пісок, сода і вапно.

 

Тим не менш, просто змішавши кварцовий пісок, соду, вапно, скло, навряд чи вийде, тому що його необхідно виплавляти в спеціальних печах.

Щоб розплавити кварцовий пісок, необхідне застосування дуже високих температур, адже він плавиться при температурі 1700 градусів. У цьому може допомогти сода, так як завдяки їй температуру плавлення можна зменшити в два рази. А ось такий компонент, як вапно, додають для того, щоб скло не боялося води.

У минулі часи, для створення скляних плоских листів використовували ролики, між якими ці листи здійснювали прокат. Сучасний спосіб виробництва такого скла має зовсім інші технології, які називають технікою флоат-скла:

 

Тепер давайте з вами розглянемо технологію виробництва скла. Вона виглядає наступним чином: спочатку всі компоненти відправляються в гігантську піч, і там при температурі в 1600 ° С перетворюються в єдину масу. Далі, з цієї маси видаляються бульбашки газу і вона стає однорідною. Потім розплав скла рівномірно розподіляється на розплавленому олові і завдяки цьому скло виходить дуже гладким і має однакову товщину по всій поверхні. Тепер залишається лише різко охолодити скло і нарізати на листи стандартних розмірів.

Скловарильна піч для виробництва листового скла: 1 — басейн; 2 — скломаса; 3 — горілки; 4 — склепіння; 5 — загрузочный карман; 6 — варильна частина печі; 7 — студочна частина печі; 8 — регенератори

Після того, як скляне волокно залишає олов'яну ванну, його температура знижується до 600 ° С. Але, щоб скло затверділо, необхідно його охолодити до температури 250 ° С. Щоб матеріал не тріснув, охолодження скла повинно відбуватися поступово.

А тепер давайте подивимося, які процеси і матеріали, використовують при виробництві скла:

 

Крім цього, скло не повинно мати ніякої деформації. Якщо ж на його поверхні виявлені дефекти, то їх видаляють за допомогою шліфування й полірування. Хоча в останні роки з'явилися і такі нові методи, як процес гарячого формування за принципом «плаваючої стрічки». Завдяки такому методу з'явилася можливість поєднувати переваги листового і полірованого скла, і таке скло не містить дефектів.

Історія

Першим склом можна вважати щось непрозоре і чорне, яке було народжене самою природою. Воно утворилося завдяки виверження розпеченої лави, яка вирвалася з надр Землі ще мільйони років тому. Це вулканічне скло використовували для обробки ріжучих інструментів, і називали його обсидіан.

 

Як же з'явилося на світ перше скло, і хто його винайшов?

Якщо звернутися до історичних фактів, то відомо, що людина навчилася виготовляти скло вже близько 55 століть тому.

А ось як виглядала склодувна піч в Стародавньому Єгипті:

 

При археологічних розкопках найдавніші зразки зі скла були виявлені в Єгипті. У гробницях, які відносяться до 7000 року до н. е. були виявлені різні амулети, і намиста зі скла. Для виготовлення скла, єгиптяни використовували суміш подрібненої кварцової гальки і піску. Єгипетські умільці скляної справи плавили скло на відкритому вогні в глиняному посуді.

Приблизно 1200 року до н. е. єгиптяни вже вміли відливати скло в скляних формах.

 

Але трубки для видування скла з'явилися з початком християнської ери, а винайшли їх фінікійці.

 

Римляни славилися тим, що вони були першими умільцями, які почали робити тонкі шибки.

У 13 столітті центром художніх виробів зі скла була Венеція. Але через часті пожежі, які були викликані цілодобовою роботою скловарних печей, заводи з виготовлення скла довелося перемістити на острів Мурано. Цей острів досі є центром, де виготовляють скляні вироби вручну, знамените «муранське скло».

А вже в 16 столітті виробництво скла поширилося на всю Європу. Чехія славиться виготовленням богемського скла, а високоякісну кришталевий посуд виробляють в таких країнах, як Швеція, Англії та Ірландія.

Екологія

Щорічно в світі з'являються мільйони тон відходів зі скла. Гори пляшок залишаються після недобросовісних відпочиваючих в парках, лісах, на берегах водойм. Викинуте скло потрапляє на сміттєві полігони, захаращуючи тим самим навколишнє середовище, так як воно не перегниває. І якщо посуд із пластику може розкладатися протягом декількох десятиліть, то скло без втручання людини на найпростіші елементи розкластися не зможе ніколи.

 

Але так як скло є екологічно чистим продуктом і виробляється з такого природного матеріалу, як пісок, то воно піддається 100% переробці. Це означає, що розбите скло можна розплавити і виготовити нове.

 

Розбите скло є цінним вторинним ресурсом, так як його можна переробити

без будь-яких відходів або побічних продуктів.

 

У чому ж перевага повторної переробки скла?

• По-перше, економія енергії, так як при виготовленні скла з склобою зменшуються енергетичні витрати на 20-30%.

• По-друге, при такій переробці відсутні побічні продукти і не створюються додаткові відходи.

• По-третє, при використанні склобою знижується обсяг шкідливих викидів.

• По-четверте, використання битого скла дозволяє економити сировину. Так, наприклад, кожна тонна вторинної сировини скла економить близько 650 кг піску, 186 кг соди і близько 200 кг вапняку.

• По-п'яте, завдяки переробці скла знижується його надходження на полігони, що дозволяє зберегти тисячі гектарів землі.

 

На сьогоднішній день дуже гостро стоїть питання екології нашої планети. Кожна людина, незалежно від місця проживання, повинна навчиться піклуватися про навколишнє середовище і, відпочиваючи на природі, не забувати прибирати за собою сміття і подавати позитивний приклад іншим. Захист екології повинен стати нормою буденного життя для кожного.

Мистецтво

Скло служить людині вже багато століть, а процес його створення все також таємничий, різноманітний, привабливий і загадковий. Воно захищає наші будинки, прикрашає наш інтер'єр, створює затишок і дає величезну свободу для творчості. Зі скла створюють всілякі предмети. І хоча робота зі склом досить складна, але результат вартий витрачених зусиль.

У Монреальському музеї образотворчих мистецтв завдяки новій інсталяції Utterly Вreathtaking американського художника і скульптора Дейла Чіхулі, можна було побачити величезні скульптури квітів і рослин, які були виконані з різнокольорового скла і прикрашені спеціальною підсвіткою:

 

Розцвівше латаття, бірюзові очерети та інші роботи художника дозволили відвідувачам музею розширити уявлення про скляне мистецтво.

 

Оригінально виглядають і скляні фігурки восьминога і ящірки:

Скло має багато незвичайних і дивних властивостей. Його можна фарбувати в різні кольори, але в той же час домагатися того, щоб воно залишалося прозорим зсередини.

 

Завдяки оригінальним скляним предметам можна прикрасити інтер'єр, надати йому стильності і неповторності.

 

Підведення підсумків уроку-кейсу

Найменування

Зміст

1

Результати уроку-кейсу можна доповнити такими знахідками учнів

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти важливу інформацію?

http://edufuture.biz/

http://www.slideshare.net/kasinoru/11-2012-80

http://www.samomudr.ru/d2/Reshebnik%20pod%20uchebnik%20Ximii%20-%20Gabrieljan,%20Bazovyj%20-11kl.%20.pdf

 

3

На допомогу учневі і коучу:

http://edufuture.biz/

http://thekievtimes.ua/lifestyle/249902-steklyannaya-skazka-dejla-chixuli.html

http://kharkovsteklo.at.ua

http://svitppt.com.ua/himiya/pererobka-rechey.html

 

4

Де брати інформацію для кейсу:

http://ya-uznayu.ru/izobreteniya/iz-chego-delayut-steklo.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Стекло

http://mastter.ru/225-iz-chego-delajut-steklo.html

http://www.xumuk.ru/nekrasov/x-03.html

http://www.myshared.ru/slide/1245545/

 

5

Локація проведення уроку-кейсу

Урок - кейс проходить у класі. Можливе проведення в музеї, бібліотеці.

6

Участь в змаганнях:

Команди хлопчиків і дівчаток.

Рахунок склав: ....

Завдання для них:

  1. Щоб сталося, якби в виробництво скла не додавали вапно?
  2. Як ви думаєте, чому на склі взимку з'являються морозні малюнки?

 

7

Домашнє завдання:

  1. У якому агрегатному стані зазвичай перебуває скло? Яка густина скла?
  2. Які є головні склоутворюючі матеріали?
  3. Які переваги скляної тари?
  4. Які матеріали та предмети виготовляють зі скла? 
  5. Яку роль до виробництва скляних виробів має М.В. Ломоносов?

 

8

Тривалість:

90 хв. (спарений урок)

 

9

Можливість схеми проведення з учнем-дублером

Можливо.

10

Отримані знання та напрацьовані компетенції:

  •   Дізнатися особливості виробництва скла та виробів з нього.
  •   Знання про значення особистості в історичних процесах.
  •   Уміння швидко знайти необхідну інформацію по темі.
  •   Отримання практичних навичок та застосування отриманої інформації.
  •   Отримання конкретних знань з хімії, фізики, історії та інших розділів (наведені в розгортках).

 

11

Теги:

скло, структура скла, силікатне скло, твердість, теплопровідність, лінза, кварцовий пісок, сода, вапно, обсидіан, переробка скла.

12

Автори:

Паутинка Світлана Анатоліївна

13

Брали участь у апгрейді кейсу:

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!