Файл: Рабочая программа внеурочной деятельности по функциональной грамотности. Модуль естественнонаучная грамотность для учащихся 59 классов.pdf

68 в. в стеклянных сосудах.
3. Выберите из предложенного списка функции, которые выполняет кровь в организ- ме человека: защитная, поддерживающая, соединительная, дыхательная, регуляторная, транспортная.
9 класс
Тема 1: Структура и свойства веществ
Тексты для чтения:
Текст 1
Атомная подводная лодка
Атомные подлодки используют радиоактивное топливо (в основном, уран). Радиоак- тивные материалы выделяют тепловую энергию в процессе ядерного распада. При этом вы- деляется огромное количество энергии. На атомной подлодке такой процесс осуществляется в толстостенном реакторе, который непрерывно охлаждается проточной водой, чтобы избе- жать перегрева, а то и расплавления стенок.
В типичном двигателе с ядерным реактором охлажденная вода, циркулируя под дав- лением 160-200 атмосфер по замкнутому контуру, попадает внутрь корпуса реактора, содер- жащего ядерное топливо. Нагретая вода выходит из реактора и используется для превраще- ния в парогенераторе другой воды в пар. Остывая, она вновь возвращается в реактор. Пар вращает лопасти турбинного двигателя. Редуктор переводит быстрое вращение вала турбины в более медленное вращение вала электродвигателя. Вал электродвигателя при помощи ме- ханизма сцепления соединяется с гребным валом и электрогенератором. Электродвигатель, вращая гребной вал и генератор, обеспечивает движение лодки и вырабатывает электроэнер- гию, которая запасается в бортовых аккумуляторах. В России создали и испытали уникаль- ную ядерную силовую установку с ресурсом на весь жизненный цикл атомной подводной лодки.
Задания:
1.Заполните в блок-схеме пропущенные звенья процесса преобразования ядерной энергии в механическую энергию движения подводной лодки

69 2.«В типичном двигателе с ядерным реактором охлажденная вода, циркулируя под давлением 160-200 атмосфер по замкнутому контуру, попадает внутрь корпуса реактора, со- держащего ядерное топливо. Нагретая вода выходит из реактора и используется для превра- щения в парогенераторе другой воды в пар». То есть в тексте указана часть водяной маги- страли «реактор-----парогенератор ------реактор». Составьте аналогичную схему для другой части водяной магистрали. Для этого внимательно рассмотрите схему двигателя. Согласи- тесь, что можно проследить аналогию с такими понятиями из биологии, как «малый круг кровообращения» и «большой круг кровообращения».
3. Предположим, что ученик, ознакомившись со схемой устройства двигателя с атом- ным реактором, посчитал, что в нее можно внести изменения: объединить две части водяной магистрали. Тогда вода (пар) будет циркулировать по контуру «реактор---парогенератор--- главная турбина ----главный конденсатор турбины------реактор». Укажите основное препят- ствие на пути внедрения этой идеи.
4.Вы в составе группы конструкторов – разработчиков двигателей с ядерным реакто- ром. Изменение каких параметров существующей системы жизнеобеспечения подводной лодки, по Вашему мнению, увеличит ее ресурс?
5. Проведите анализ представленной на рисунке схемы процессов, обеспечивающих работу подлодки. Укажите причину, почему вода, нагреваемая в реакторе, является радиоак- тивной, а вода в парогенераторе – нет: она проходит процедуру очистки, они циркулируют по разным контурам и не смешиваются, в парогенератор добавляют деактиватор?

70 6. Из предложенных вариантов выберите тот, который отвечает на вопрос: Почему вода поступает в атомный реактор под большим давлением, достигающим величины в 160-
200 атмосфер? а. Для увеличения отбора тепловой мощности. б. Для увеличения температуры кипения. в. Для обеспечения циркуляции воды в парогенераторе.
7.Система жизнеобеспечения подлодки содержит дистиллятор и электролизер, через которые постоянно пропускают морскую воду. Каково их назначение? Из приведенных ниже вариантов необходимо выбрать выполняемые этими устройствами функции: а. Очистка от примесей. б. Тонкая фильтрация. в. Нагревание, образование пара с его последующей конденсацией для получения ди- стиллированной воды. г. Приготовление горячей технической воды. д. Производство кислорода в результате электролиза воды.
Текст 2
Радиоактивное облучение
Радиация, в широком смысле, означает излучение, то есть распространение энергии в виде волн или частиц. Радиоактивные излучения делят на три вида:

альфа-излучение – поток ядер гелия;
Устройство:
Функции:
Дистиллятор
Электролизер

71

бета-излучение – поток электронов;

гамма-излучение – поток высокоэнергетических фотонов;

поток нейтронов.
Человеческий организм регулярно подвергается воздействию радиоактивного облуче- ния. Приблизительно 80% ежегодно получаемого количества приходится на космические лу- чи. Основным природным источником излучения считается инертный газ радон, высвобож- дающийся из земли и горных пород.
Радиационное облучение по способу проникновения в организм делится на два типа: внутреннее и внешнее. Последнее характерно для распылённых в воздухе радионуклидов
(аэрозоль, пыль). Они попадают на кожу или одежду. В таком случае источники радиации можно удалить, смыв их. Внешнее же облучение вызывает ожоги слизистых оболочек и кожных покровов. При внутреннем типе облучения радионуклиды попадают в кровоток, например, через раны, и удаляются лишь с помощью терапии. Такое облучение провоцирует образование злокачественных опухолей.
Радиоактивное излучение из-за ионизирующего действия приводит к образованию в организме человека свободных радикалов – химически активных агрессивных молекул, ко- торые вызывают повреждение клеток и их гибель. Особенно чувствительны к ним клетки желудочно-кишечного тракта, половой и кроветворной систем. Радиоактивное облучение нарушает их работу, вызывает тошноту, рвоту, нарушение стула, температуру. Воздействуя на ткани глаза, оно может привести к лучевой катаракте. К последствиям ионизирующего излучения также относят такие повреждения, как склероз сосудов, ухудшение иммунитета, нарушение генетического аппарата. Система передачи наследственных данных имеет тон- кую организацию. Свободные радикалы и их производные способны нарушать структуру
ДНК – носителя генетической информации. Это приводит к возникновению мутаций, кото- рые сказываются на здоровье последующих поколений.
На атомарном уровне это происходит так. Радиоактивные частицы летят с огромной скоростью, выбивая при этом электроны из атомов. В результате последние приобретают по- ложительный заряд. Свободный электрон и ионизированный атом вступают в сложные реак- ции, в результате которых образуются свободные радикалы. Например, вода (H
2
O), состав- ляющая 80 % массы человека, под воздействием радиации распадается на два радикала – H+ и OH-. Эти патологически активные частицы вступают в реакции с важными биологически- ми соединениями – молекулами ДНК, белков, ферментов, жиров. В результате в организме растет число поврежденных молекул и токсинов, страдает клеточный обмен. Через некото- рое время пораженные клетки погибают или их функции серьезно нарушаются. Из-за повре-

72 ждения ДНК и мутации генов клетка не может нормально делиться. Это самое опасное по- следствие радиационного облучения.
Вопросы для обсуждения:
- Для человека в космосе значительную опасность представляет космическая радиа- ция. Что защищает людей на Земле от ее пагубного воздействия: атмосфера с содержащейся в ней пылью, вращение Земли, облака, водяной пар, содержащийся в атмосфере или магнит- ное поле Земли?
- Для каких географических мест при отсутствии месторождений радиоактивных ис- копаемых уровень естественной радиации выше среднего: высокогорье, поверхность океана, равнины, лесной массив или Арктика с Антарктикой?
- На Луне магнитное поле очень слабое. Означает ли это наличие радиационной опас- ности и невозможность освоения человечеством Луны? Развернутый ответ необходимо обосновать.
Тема 2: Химические изменения состояния веществ
Тексты для чтения
Текст 1
Реставрация памятников
В атмосфере крупных городов возросло содержание агрессивных веществ, поэтому поверхности памятников, сделанных из металла, подвергаются атмосферной коррозии. В по- следнее время часто возникают такие виды коррозии, как «бронзовая болезнь» (или «медная чума»), при которых образуются основные хлориды меди - запускается ряд химических ре- акций с участием меди, кислорода и влаги атмосферы. В результате этого происходит интен- сивная непрерывная коррозия, разрушающая поверхность скульптур.
Существует два основных метода защиты металлических поверхностей от коррозии:
1. Нанесение металлических защитных покрытий, называемых «жертвенными». Такой слой защищает поверхность памятника, изолируя ее от атмосферных воздействий, при этом сам подвергается коррозии и со временем разрушается. Такие покрытия можно наносить различ- ными способами, например, гальванопластикой.
2. Нанесения защитного слоя методом плазменного или газоплаз- менного напыления металлического порошка с последующей его пропиткой специальным ингибитором коррозии напыляемого метал- ла. Ингибитор, попадая в поры слоя, надежно удерживается в них,

73 что предотвращает воздействие атмосферных факторов через поры на металл и увеличивает долговечность покрытия.
Напыление можно осуществить, напри- мер, при помощи таких устройств, как плаз- мотроны, газоплазменные горелки, дуговые ме- таллизаторы и детонационно-газовые пушки. В
Санкт-Петербурге так были реставрированы многие памятники.
Вопросы для обсуждения:

Защитный слой металлического порошкового покрытия является рыхлым, содер- жит много пустот и пор и проницаем для внешней атмосферы и содержащейся в ней влаги.
При каких условиях он будет выполнять защитную функцию: при заполнении пор и пустот специальными препаратами, препятствующими коррозии защитного слоя, при окрашивании покрытия красками или эмалями, при условии пропитки поверхности ингибиторами корро- зии или при повторном нанесении порошкового защитного слоя?

Могут ли быть использованы описанные технологии для защиты памятников, вы- полненных из камня? Почему?

Почему скульптурные композиции размещают лишь на массивных фундаментах: для обеспечения устойчивости скульптуры, для равномерного распределения весовой нагрузки на грунт, для увеличения высоты скульптуры или для защиты скульптуры от ван- далов?
Текст 2
Газирование воды
Углекислый газ или СО
2
, двуокись углерода, диоксид углерода, бикарбонат использу- ется для приготовления газированных напитков. Газированные напитки, особенно охла- жденные, быстрее и полнее утоляют жажду. Для утоления жажды человек выпивает меньше газированной питьевой воды, чем негазированной. Сегодня в производстве напитков уси- ленно эксплуатируется основное свойство углекислого газа — консервирующее (обеззара- живающее, дезинфицирующее, антимикробное), т.к. углекислый газ является консервантом - веществом, губительно действующим на живые микроорганизмы, присутствующие в питье- вой воде.
Углекислый газ изменяет водородный показатель (рН) воды, определяющий характер химических и биологических процессов. В зависимости от величины рН меняется скорость биологических реакций, токсичность загрязняющих веществ и т. д. Для питьевой воды опти-

74 мальным считается уровень рН в диапазоне от 6,5 до 8,5 (по рекомендациям Всемирной ор- ганизации здравоохранения - 7), отклонение от которого может существенно отразиться на запахе, привкусе и внешнем виде воды. При насыщении воды углекислым газом ее уровень кислотности возрастает до pH=3,8.
Вопросы для обсуждения:

При нагревании газированной воды, являющейся водным раствором угольной кис- лоты, выделяются пузырьки газа. Почему: выделяется растворенный в воде воздух, образу- ется водяной пар, в водных растворах угольная кислота неустойчива или при нагревании разлагается с выделением углекислого газа?

Лакмусовая индикаторная бумага при погружении ее в газированную воду меняет цвет. На какой?

Медики на основе многолетних исследований и наблюдений определили противо- показания к употреблению газированной питьевой воды: наличие язвы и гастрита. Какова основная причина этого ограничения: низкий, высоки или нормальный уровень водородно- го показателя?
Тема 3: Физические состояния и изменения веществ
Текст для чтения:
Эволюция звезд
Под действием сил всемирного притяжения облако межзвездного газа, состоящего главным образом из водорода, сжимается и нагревается по закону сохранения энергии. Если масса облака достаточно велика, температура и давление в центре облака достигает значе- ний, при которых начинаются термоядерные реакции синтеза, в результате которых водо- род превращается в гелий. Так рождается звезда.
Со временем (на это могут уйти миллиарды лет!) водород в центральной части звезды выгорает, и образуется гелиевое ядро. Но звезда при этом не гаснет, потому что гелий тоже является ядерным топливом: при достаточно высоком давлении и температуре свыше 15 миллионов градусов начинаются термоядерные реакции, при которых гелий превращается в углерод. При этом температура ядра еще большевозрастает. Наконец давление, возросшее вследствие новых термоядерных реакций, становится настолько большим, что наружные слои звезды отбрасываются на большое расстояние от ядра, а их температура значительно уменьшается: звезда превращается в красный гигант (красными их называют за их цвет, а гигантами – за их колоссальные размеры). Масса некоторых из этих звезд сравнима с массой
Солнца. Со временем основное топливо термоядерных реакций-водород и гелий – выгорает.
Внешние слои звезды, расширяясь, улетают, а звезда значительно уменьшается в размерах и превращается в белый карлик. Белый цвет звезды указывает на то, что температура на ее

75 поверхности выше температуры поверхности Солнца. Термоядерные реакции в белом карли- ке уже почти не идут.
Если масса ядра звезды превышает массу Солнца более, чем в полтора раза (белый ги- гант), обусловленное силами тяготения давление в ядре звезды становится столь огромным, что оно как бы «вдавливает» электроны в протоны, в результате чего образуются нейтроны.
Так возникает нейтронная звезда, которая состоит в основном из нейтронов. Масса та- кой звезды может быть сравнимой с массой Солнца при диаметре в несколько километров!
Плотность нейтронной звезды близка к плотности атомного ядра: 1см3 вещества такой звез- ды сравнима с массой нескольких груженых товарных вагонов. Образование нейтронной звезды происходит за доли секунды и сопровождается взрывом невероятной силы. Такие взрывы называют вспышками сверхновых.
Если масса звезды значительно превышает массу Солнца, то сила гравитации «застав- ляет» звезду сжиматься даже после того, как она станет нейтронной звездой. И наступает момент, когда сила тяготения становится настолько большой, что она «не выпускает» нару- жу даже свет! В таком случае звезда превращается в « черную дыру».
Задания:
1.Заполните в блок-схеме пропущенные звенья процесс:
1) Эволюция звезды с массой, близкой к массе Солнца
2) Эволюция звезды с массой, существенно большей массы Солнца
2. Выделите 2-3 проблемы, с которыми, по вашему представлению, сталкиваются аст- рофизики при изучении звезд. Обоснуйте своё мнение.
3. Составьте синквейн на тему «Черная дыра»
4. Проведите домашние эксперименты и придумайте каждому из них название:
Эксперимент 1: В пол-литровой банке питьевой воды растворите половину чайной ложки соли. Налейте часть соляного раствора в пластиковый стакан, а оставшуюся воду не выливайте из банки – она понадобится в конце опыта. Вырежьте в поролоновой губке углуб-

76 ление под стакан на половину ее высоты. Стакан должен входить в углубление без зазора.
Стакан с соляным раствором на сделанной вами подставке поместите в морозильную камеру холодильника. Через каждый час смотрите, какая часть воды замерзла. Когда замерзнет при- мерно одна треть раствора (лед будет вверху), выньте стакан из морозильной камеры. Акку- ратно выньте лед и положите его в тарелку, подождите примерно 5 минут, пока лед слегка подтает. Слейте образовавшуюся воду, по- сле чего положите лед в пустой стакан и подождите, пока он полностью растает и нагреется до комнатной температуры.
Сравните теперь соленость оставленного в банке соляного раствора и воды, образо- вавшейся изо льда. Сделайте вывод и опи- шите его.
Эксперимент 2: В пол-литровую банку воды капните несколько капель черной туши и хорошо перемешайте воду. Налейте часть загрязненной воды в пластиковый стакан. Остав- шаяся в банке вода понадобится в конце опыта. Вырежьте в поролоновой губке углубление под стакан на половину ее высоты. Стакан должен входить в углубление без зазора. Стакан с загрязненной водой на сделанной вами подставке поместите в морозильную камеру холо- дильника. Через каждый час смотрите, какая часть воды замерзла. Когда замерзнет примерно одна треть раствора (лед будет сверху), выньте стакан из морозильной камеры. Аккуратно выньте лед и положите его на тарелку. Сделайте вывод и запишите его.
Вопросы для обсуждения:

В основу каких промышленных технологий могут быть положены обнаруженные вами явления?

Какие глобальные проблемы можно решить с использованием этих технологий?