Člověk a mimořádné události

AHOL – Střední odborná škola, s.r.o.

Člověk a mimořádné události Mgr. Kateřina Fiurášková

Obsah 1

Požár .........................................................................................................11 1.1

Metodický pokyn: .............................................................................12

1.1.1 Teoretická část úlohy ....................................................................12 1.1.2 Úkoly .............................................................................................15 1.1.3 Závěry a celkové hodnocení práce ................................................21 1.2

Teoretický základ úlohy ....................................................................22

1.2.1 Úkoly .............................................................................................23 1.2.2 Závěry a celkové hodnocení práce ................................................28 2

Jaderná energetika a radiační havárie ..................................................29 2.1

Metodický pokyn...............................................................................30

2.1.1 Teoretický základ úlohy ................................................................30 2.1.2 Pomůcky ........................................................................................47 2.1.3 Úkoly .............................................................................................47 2.2


2.2.1 Pomůcky ........................................................................................54 2.2.2 Úkoly .............................................................................................54 2.2.3 Závěry a celkové zhodnocení práce ..............................................56 3

Povodeň ....................................................................................................57 3.1

Metodický pokyn...............................................................................58

3.1.1 Teoretický základ úlohy ................................................................58 3.1.2 Pomůcky ........................................................................................67 3.1.3 Úkoly .............................................................................................67 3.1.4 Závěry a celkové hodnocení práce ................................................71 3.2


3.2.1 Pomůcky ........................................................................................74 3.2.2 Úkoly .............................................................................................74 3.2.3 Závěry a celkové hodnocení práce ................................................77 2

4

Únik nebezpečných látek a pH půd .......................................................79 Metodický pokyn...............................................................................80

4.1

4.1.1 Teoretický základ úlohy ................................................................80 4.1.2 Pomůcky ........................................................................................93 4.1.3 Úkoly .............................................................................................93 4.1.4 Závěry a celkové hodnocení práce ................................................95 Teoretický základ úlohy ....................................................................97

4.2

Pomůcky ......................................................................................100

4.2.1

4.2.2 Úkoly ...........................................................................................100 4.2.3 Závěry a celkové hodnocení práce ..............................................103 5

Únik a otrava oxidem uhelnatým .........................................................104 5.1

Metodický pokyn.............................................................................105

5.2

Teoretický základ úlohy ..................................................................105

5.2.1 Projevy a příznaky při otravě oxidem uhelnatým CO, klinický obraz 106 5.2.2 Pomůcky ......................................................................................110 5.2.3 Úkoly ...........................................................................................110 5.3

Teoretický základ úlohy ..................................................................113

5.3.1 Pomůcky ......................................................................................114 5.3.2 Úkoly ...........................................................................................114

3

Úvod Následující studijní opora vznikla v rámci projektu „Komplexní modernizace environmentálního vzdělávání“ CZ.1.07/1.1.07/03.0081. Studijní opora obsahuje 5 úloh z oblasti mimořádných událostí, které jsou zaměřeny na měření pomocí čidel firmy Vernier. Každá úloha je dále rozdělena na dvě části – metodický pokyn pro vyučujícího a pracovní list pro žáka. Metodické pokyny pro vyučujícího obsahují kromě informací ohledně zařazení úlohy do výuky, definované cíle, typ formy práce, časovou náročnost, rozvíjené klíčové kompetence, mezipředmětové vztahy a vazby také správné odpovědi a řešení jednotlivých úloh. V této části studijní opory je také obrazový materiál ilustrující jednotlivá měření a pozorování. Tento materiál mají studenti k dispozici až po odevzdání vlastních vyplněných pracovních listů. Pracovní listy obsahují seznam pomůcek, teoretický vstup do problematiky, ve většině případů přesné postupy měření a soubor otázek a úkolů, které se vztahují k dané problematice.

4

Přehled klíčových kompetencí Klíčové kompetence jsou v evropském rámci pojímány jako kombinace znalostí, dovedností a postojů

odpovídajících určitému kontextu a jsou definovány jako

kompetence, které všichni potřebují ke svému osobnímu naplnění a rozvoji, aktivnímu občanství, sociálnímu začlenění a pro pracovní život. Rámcový vzdělávací program pro SŠ vymezuje 6 klíčových kompetencí: 1. Kompetence k učení. 2. Kompetence k řešení problému. 3. Kompetence komunikativní. 4. Kompetence sociální a personální. 5. Kompetence občanská. 6. Kompetence pracovní. V předložené studijní opore jsou klíčové kompetence pro jednoduchost označeny pouze čísly v souladu s uvedeným seznamem. 1. Kompetence k učení 1. Pro utváření a rozvíjení dané klíčové kompetence využíváme výchovné a vzdělávací strategie, které žákům umožňují: 1.1 samostatně či v kooperaci s ostatními žáky systematicky pozorovat různé biologické objekty, procesy probíhající v tělech živých organismů a měřit různé vlastnosti sledovaných objektů, výsledky svých pozorování a měření zpracovat, vyhodnocovat a dále využívat pro své vlastní učení 1.2 samostatně či v kooperaci s ostatními žáky provádět experimenty, které buď ověřují, potvrzují vyslovované hypotézy, nebo slouží jako základ 5

pro odhalování zákonitostí probíhajících v živých organismech, z nichž mohou žáci vycházet v dalších svých poznávacích aktivitách 1.3 vyslovovat v diskusích hypotézy o biologické podstatě studovaných jevů či jejich průběhu, ověřovat různými prostředky jejich pravdivost a využívat

získané

poznatky

k rozšiřování

vlastního

poznávacího

potenciálu 1.4 vyhledávat v různých pramenech (biologické atlasy, určovací klíče, v odborné literatuře) potřebné informace týkající se problematiky biologického poznávání a využívat je efektivně ve svém dalším studiu 1.5 poznávat souvislosti zkoumání biologických jevů s ostatními, v první řadě přírodovědně zaměřenými, oblastmi zkoumání. Jak toho dosáhneme? Např.: 1. vytváříme prostředí podnětné pro experiment, podporujeme činnostní učení žáků (pozorování, pokusy, laboratorní práce), naměřené hodnoty zapisují do tabulek, uvažují o správnosti a možnostech prováděných pokusů, porovnávají své výsledky se spolužáky, hodnotí své výsledky a závěry a dál je používají pro své učení 2. vedeme žáky k práci s informacemi ze všech možných zdrojů, ústních, knižních, mediálních, včetně internetu (informace vyhledá, třídí a vhodným způsobem používá, dává do souvislosti) 3. umožňujeme žákům vlastním způsobem vysvětlovat pozorované jevy, navzájem si klást otázky, hledat na ně odpovědi 2. Kompetence k řešení problémů 2. Pro utváření a rozvíjení dané klíčové kompetence využíváme výchovné a vzdělávací strategie, které žákům umožňují: 2.1 rozpoznávat problémy v průběhu jejich biologického vzdělávání při využití všech metod a prostředků, jež mají v daném okamžiku k dispozici 6

(dostupné metody pozorování, měření, experimentování, matematické prostředky, grafické prostředky apod.) 2.2 vyjádřit či formulovat (jednoznačně) problém, na který narazí při vlastním vzdělávání 2.3 hledat, navrhovat či používat různé další metody, informace nebo nástroje, které by mohly přispět k řešení daného problému, jestliže dosavadní metody, informace a prostředky nevedly k cíli 2.4 posuzovat řešení daného biologického problému z hlediska jeho správnosti, jednoznačnosti či efektivnosti a z těchto hledisek porovnávat i případná různá řešení daného problému 2.5 korigovat chybná řešení problému 2.6 používat osvojené metody řešení problémů při experimentech i v jiných oblastech jejich vzdělávání, pokud jsou dané metody v těchto oblastech aplikovatelné 2.7 ověřuje prakticky správnost řešení problému a osvědčené postupy aplikuje při řešení obdobných nebo nových problémových situacích. Jak toho dosáhneme? Např.: 1. vedeme výuku tak, aby žáci řešili problémové situace, rozpoznali a pochopili daný problém a nalezli vlastní řešení (necháme žáky samostatně měřit hodnoty jednotlivých veličin, připravit si různé materiály a jednoduché pomůcky k přírodovědným pokusům) 2. dáváme žákům prostor pro vhodné pojmenování problému, na který při učení narazil, necháme žáky obhajovat své závěry a svá rozhodnutí 3. vedeme žáky k diskuzi k danému tématu 4. ve slovních úlohách žáci nacházejí případné varianty řešení a vyhodnocují je, provádějí odhady výsledků, ověřují výsledky řešení vzhledem k daným podmínkám 3. Kompetence komunikativní 7

3. Pro utváření a rozvíjení dané klíčové kompetence využíváme výchovné a vzdělávací strategie, které žákům umožňují: 3.1 logicky a přesně se vyjadřovat k problému 3.2 obhajovat a argumentovat vhodnou formou svůj vlastní názor a zároveň se učí naslouchat názorům jiným 3.3 vhodně formulovat otázky k danému problému 3.4 porozumět různým typům textů a záznamů včetně grafickým. Jak toho dosáhneme? Např.: 1. vedeme žáky k vyjadřování ve správných biologických pojmech 2. vyžadujeme na žácích pojmenování problémů, nebo vyjádření vlastních názorů na konkrétní témata, žáci uvádějí skutečnosti, ze kterých vyvozují své úsudky, vytvářejí si vlastní názory, využívají dostupné informační a komunikační prostředky 3. vedeme žáky k porovnávání svých výsledků se závěry spolužáků, k argumentaci a k obhajobě 4. vedeme žáky k popisu situace při experimentování, dotazování se na vzniklé nejasnosti, k diskusi se spolužáky 4. Kompetence sociální a personální 4. Pro utváření a rozvíjení dané klíčové kompetence využíváme výchovné a vzdělávací strategie, které žákům umožňují: 4.1 spolupracovat ve skupině při řešení úloh, problémů a experimentů 4.2 pracovat ve skupině a přijímat různé role ve skupině 4.3 vzájemnou pomoc při učení. Jak toho dosáhneme? Např.: 1. vedeme žáky ke spolupráci při skupinové práci, k odpovědnému přístupu ke své práci i k práci druhých, k zodpovědnosti za výsledky své 8

činnosti, k přijímání názorů druhých 2. vedeme žáky k zapojení a odpovědnosti se do určitých rolí při skupinové práci (např. jeden žák připraví materiál, druhý sestavuje pokus, třetí vede záznam o měření nebo pozorování apod.) 5. Kompetence občanské 5. Pro utváření a rozvíjení dané klíčové kompetence využíváme výchovné a vzdělávací strategie, které žákům umožňují: 5.1 přirozeně respektovat práva a povinnosti (svá i ostatních) 5.2 přejímat zodpovědnost za svou práci 5.3 pozitivní vztah a úctu ke kulturním hodnotám předchozích generací i k současnosti 5.4 dodržovat jasná pravidla slušného a bezpečného chování 5.5 orientovat

činnost

k ochraně

životního

prostředí,

k chápání

environmentálních problémů 5.6 zapojovat do aktivit směřujícím k šetrnému chování k přírodním systémům, k vlastnímu zdraví i zdraví ostatních lidí 5.7 rozhoduje se zodpovědně podle dané situace a chová se zodpovědně v krizových situacích. Jak toho dosáhneme? Např.: 1. u žáků utváříme dovednost vhodně se chovat pří kontaktu s objekty či situacemi potenciálně či aktuálně ohrožující život, zdraví, majetek nebo životní prostředí lidí 2. vyžadujeme dodržování jasných pravidel, respektování práv a povinností svých i druhých, přejímání zodpovědnosti za svou práci 3. podporujeme tvořivé nápady žáků

6. Kompetence pracovní 9

6. Pro utváření a rozvíjení dané klíčové kompetence využíváme výchovné a vzdělávací strategie, které žákům umožňují: 6.1 seznamovat

se

a

prakticky

pracovat

s různými

laboratorními

pomůckami, které mohou využívat v praxi 6.2 objektivní sebehodnocení a posouzení reálných možností při profesní orientaci 6.3 organizovat vlastní práci, nést zodpovědnost za odvedenou práci pro skupinu i společnost 6.4 bezpečnou manipulaci s pomůckami, nástroji, přístroji a materiály při jejich používání ve výuce 6.5 získané poznatky aplikovat do praxe. Jak toho dosáhneme? Např.: 1. vedeme žáky ke konstrukci různých typů grafů 2. učíme žáky správnému zacházení se svěřenými pomůckami, přístroji apod. 3. učíme žáky správně zapojit měřicí přístroje a další techniku 4. necháme žáky některé pomůcky sami vytvořit (v rámci vyučování, doma) 5. necháme žáky navrhnout další provedení pokusů a měření

10

1 Požár

http://www.novinky.cz/krimi/127103-hasici-likvidovali-velky-pozarstolarny.html V této kapitole se dozvíte: -

Co je to požár

-

Jak můžeme požár klasifikovat

-

Možnosti hašení požáru

-

Vlastnosti oxidu uhličitého

Po jejím prostudování byste měli znát: -

Jak se chovat, abychom předcházeli vzniku požáru

-

Umět správně reagovat na požár

-

Vědět, jak požár uhasit

11

1.1 Metodický pokyn: Cílová skupina: 1. ročník – Chemie Název tematického celku: Oxidačně-redoxní reakce Název úlohy: Požár Cíle: žák bude umět předcházet požáru, správně reagovat při požáru a vědět, jak požár uhasit Forma práce: Skupinová práce v laboratoři Rozvíjené kompetence: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5. Časové rozvržení realizace úlohy: 90 minut

1.1.1 Teoretická část úlohy Oheň je lidmi řízené a na určitý prostor ohraničené hoření. Požár je nekontrolované a na určitý prostor neohraničené hoření, které může vzniknout z ohně nebo přímým zapálením. Aby došlo k hoření, je nutné splnit tři předpoklady: 1. přítomnost hořlavé látky o

pevné (papír, dřevo, sláma atd.)

o

kapalné (benzín, olej, líh atd.)

o

plynné (zemní plyn, propan-butan atd.)

2. přítomnost oxidačního činidla o

nejčastěji vzdušný kyslík

3. přítomnost zápalné teploty Pokud kterýkoli z daných tří předpokladů potlačíme, oheň uhasíná (např. vodou odejmeme zápalnou teplotu, pěnou zabráníme přístupu kyslíku apod.).

12

Tento princip se často vysvětluje na tzv. ohňovém trojúhelníku, jehož každá strana představuje jeden z předpokladů pro hoření:

Obrázek č. 1: Tři předpoklady hoření (http://hasici.obecslatina.cz/index.php?cid=445) Nejčastější příčiny jeho vzniku požáru jsou: -

neopatrnost kuřáků

-

zakládání ohně

-

vypalování porostů

-

neopatrnost při používání otevřeného ohně

-

nedbalost při používání elektrických a jiných tepelných spotřebičů

-

nesprávná obsluha topidel všeho druhu

-

nevšímavost k závadám na různých zařízeních – např. komínech, kouřovodech, bleskosvodech

Existují další příčiny vzniku požáru: 

požáry vzniklé působením přírodních živlů (blesk, lesní požáry, …)

13



požáry vznikající v souvislosti s jinými mimořádnými (zemětřesení, havárie, nehody,…)

ČSN EN 2 norma je identická s EN 2:1992. Určuje třídy požárů podle druhu hořlavé látky. Z tohoto důvodu není určena zvláštní třída požáru zahrnující elektrické nebezpečí. Tento dokument klasifikuje rozdílné druhy požárů do 4 kategorií, které musí být určeny podle druhu hořlavé látky. Tato klasifikace je zvláště užitečná při hašení požárů hasicími přístroji. Podle této klasifikace je: 

třída A: Požáry pevných látek, zejména organického původu, jejichž hoření je obvykle provázeno žhnutím (např. o dřevo, papír, plastické hmoty, textil) o

K hašení požárů třídy A lze použít hasicí přístroj vodní (náplň těchto přístrojů obsahuje přísadu proti zamrznutí - uhličitan draselný, který reaguje zásaditě a mohl by negativně působit na popálenou kůži, proto jej nikdy, podobně jako jiné hasicí přístroje, nepoužíváme k hašení hořících lidí), hasicí přístroj pěnový, tam, kde nechceme poškodit hašený materiál (např. potraviny, knihy, archiválie) použijeme hasicí přístroj CO2 (pozor na tlak v hasicím přístroji, lehké materiály - uhelný prach, textilní prach, papír, peří - by mohl zvířit nebo rozhodit a tím rozšířit požár, u prachů by mohlo dojít po rozvíření prachu k vytvoření výbušné koncentrace ve směsi se vzduchem. Vzhledem k svému složení se nehodí k hašení uhlí a jiných látek, které by ho mohly redukovat, nehodí se také k hašení látek hořících bez přístupu vzduchu - na bázi nitrocelulózy a nehodí se na velké požáry, i vzhledem k tomu, že hasební látka nemá výrazné ochlazovací účinky), můžeme použít i hasicí přístroj práškový ABC (písmena označují třídy požárů) s podobnými výhradami jako u předchozího.



třída B: Požáry kapalin nebo látek přecházejících do kapalného skupenství. (např. barvy a laky, benzin, nafta, dehet, oleje, ředidla, aceton, vosky, tuky, asfalt, pryskyřice, mazadla). 14

o K hašení požárů třídy B lze použít hasicí přístroj pěnový (pozor u kapalin rozpustných ve vodě, nemusí se podařit uhašení, zde je třeba stanovit postup s ohledem na množství, výskyt atd.), hasicí přístroj CO2, hasicí přístroj práškový BC, hasicí přístroj práškový ABC. U větších požárů se může projevit nevýhoda práškových hasicích přístrojů, a to, že neochlazují a po uhašení plamene může dojít k opětovnému vznícení par od okolních horkých povrchů.



třída C: Požáry plynů. (např. zemní plyn, propan-buthan, vodík, svítiplyn, acetylen, methan). o Vhodnými hasicími přístroji pro třídu C jsou hasicí přístroj CO2, práškový ABC a práškový BC.



třída D: požáry lehkých alkalických kovů (např. hořčík a jeho slitiny s hliníkem). Při hoření těchto kovů dochází k vývinu obrovských teplot, hašení takovýchto požárů vyžaduje použití speciálních suchých hasiv nebo speciálně upravených prášků. o Vhodným hasicím přístrojem na požáry kovů je pouze hasicí přístroj s práškem M. S ostatními hasivy by mohly kovy nebezpečně reagovat a prášky ABC nebudou dostatečně účinné. V žádném případě nehasit vodou ani pěnou!



Požáry, u nichž se vyskytuje elektrické zařízení pod napětím lze hasit hasicím přístrojem CO2 nebo práškovým podle pokynů na štítku (napětí, odstup), nikdy ne hasicím přístrojem vodním!

1.1.2 Úkoly 1.1.2.1 Úkol č. 1 – výroba improvizovaného hasicího přístroje Pomůcky: dvě sklenice – jedna větší, jedna menší, víčko, brčko, plastelína, papír, zápalky, špejle Chemikálie: NaHCO3 – jedlá soda, CH3COOH – ocet, saponát 15

Postup: -

Doprostřed víčka velké sklenice udělejte díru velkou jako průměr brčka.

-

Do velké sklenice nasypejte jedlou sodu a pár kapek saponátu.

-

Do roztoku opatrně vložte zkumavku s octem tak, aby se jednotlivé roztoky nepromíchaly.

-

Velkou sklenici uzavřeme víčkem s dírkou a vložíme do něj brčko. Brčko je potřeba utěsnit plastelínou.

16

-

Připravte si skleněnou nádobu s hořícím papírem.

-

Uzavřete brčko prstem a nad skleněnou nádobou obraťte baňku tak, aby ústila do nádoby a směrovala na hořící papír.

-

Obrácením baňky se roztoky smíchají a probíhá reakce: CH3COOH + NaHCO3  CO2 + CH3COONa + H2O

-

Vzniklý oxid uhličitý vytlačí proud kapaliny, která zahasí papír. Zároveň zpění saponát, takže pokus je efektnější. Do směsi je možné přidat potravinářské barvivo a pokus je více efektnější.

1.1.2.2 Úkol č. 2 – měření vzniku CO2 v průběhu hoření Pomůcky: čidlo CO2, teploměr zelený, 1 l kádinka, hliníková fólie

17

Obrázek č. 2: čidlo CO2 (vernier.com) Chemikálie: NaHCO3 – jedlá soda, CH3COOH – ocet, saponát Postup: 1. Nachystej si 1 l kádinku, přichystej si hliníkovou fólii na přikrytí kádinky a do této připravené hliníkové fólie vytvoř otvor pro CO2 čidlo a teploměr a vlož je do hliníkové folie. 2. Do 1 l kádinky vytvoř nasycený roztok jedlé sody a přidej kapku saponátu. 3. Připrav si ocet. 4. Zapoj řídicí jednotku do PC. 5. Čidlo oxidu uhličitého nastav do polohy Low (0-10,000 ppm). 6. Spusť program eProLab. 7. Klikni na HiScope. 8. Nastavení programu: a.

Vybrat připojená čidla

: zvolit připojená čidla a

specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena – čidlo CO2 10K – kanál Vin 0, teploměr zelený – kanál Vin 1 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-

zvolíme Vybrat všechny c. Vymezení

parametrů

vzorkovacího

času

-

volíme

vzorkovací periodu 2s a počet vzorků 500

18

d. Otevřít y(t) okno

- zvolíme počet vykreslených grafů, na

Hlavní osu přidáme vybraná čidla a vymezíme minimální a maximální

hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko

zobrazení číselného integrálu na čase) e. V okně s grafy zaškrtneme políčko pro zobrazení hodnot:

9. Testovací nádobu obal hliníkovou fólií. , do 1 l kádinky nalij ocet, přikryj jí připravenou

10. Zapni program

hliníkovou fólií s čidly a po dobu 15 minut snímej údaje o koncentraci CO2 a teplotě. 11. Z grafu pomocí ukazatele myší získej údaje o změnách koncentrací a graf si ulož

.

12. Vyčisti a ukliď všechny používaná čidla a pomůcky. Z výsledného grafu vyčti, jak se měnila teplota v průběhu reakce. Odůvodni, proč tomu tak bylo: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Teplota se snižovala, protože se jedná o endotermní reakci, kdy se teplo spotřebovává na průběh reakce.

1.1.2.3 Úkol č. 3 – měření vzniku CO2 v průběhu hoření Pomůcky: čidlo CO2, zápalky, špejle, svíčka, 1 l kádinka Postup:

19

1. Nachystej si 1 l kádinku, přichystej si hliníkovou fólii na přikrytí kádinky a do této připravené hliníkové fólie vytvoř otvor pro CO2 čidlo a vlož jej do hliníkové folie. 2. Do 1 l kádinky vlož svíčku. 3. Zapal svíčku zapálenou špejlí. 4. Zapoj řídicí jednotku do PC. 5. Čidlo oxidu uhličitého nastav do polohy Low (0-10,000 ppm). 6. Spusť program eProLab. 7. Klikni na HiScope. 8. Nastavení programu: a.



specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena – čidlo CO2 10K – kanál Vin 0 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-


parametrů

vzorkovacího

času

-

volíme

vzorkovací periodu 2s a počet vzorků 500 d. Otevřít y(t) okno



hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko


, přikryj kádinku hliníkovou fólií s čidlem CO2

9. Zapni program

a po dobu 15 minut snímej údaje o koncentraci CO2. 10. Z grafu pomocí ukazatele myší získej údaje o změnách koncentrací a graf si ulož

. 20

11. Vyčisti a ukliď všechny používaná čidla a pomůcky. 1.1.3 Závěry a celkové hodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

21

Pracovní list pro žáka

Název úlohy: Požár Cíle:

Jméno: ________________________________________________________ Třída: ______________________________________________________ Vypracováno dne: ____________________________________________ Spolupracovali: _________________________________________________

1.2 Teoretický základ úlohy -

Rozdíl mezi ohněm a požárem

-

Tři předpoklady k hoření

-

Nejčastější příčiny vzniku požáru

-

Třídy požáru

-

Typy hasicích přístrojů

22

1.2.1 Úkoly 1.2.1.1 Úkol č. 1 – výroba improvizovaného hasicího přístroje Pomůcky: dvě sklenice – jedna větší, jedna menší, víčko, brčko, plastelína, papír, zápalky, špejle Chemikálie: NaHCO3 – jedlá soda, CH3COOH – ocet, saponát Postup: -

Doprostřed víčka velké sklenice udělejte díru velkou jako průměr brčka.

-

Do velké sklenice nasypejte jedlou sodu a pár kapek saponátu.

-

Do roztoku opatrně vložte zkumavku s octem tak, aby se jednotlivé roztoky nepromíchaly.

-

Velkou sklenici uzavřeme víčkem s dírkou a vložíme do něj brčko. Brčko je potřeba utěsnit plastelínou.

23

-

Připravte si skleněnou nádobu s hořícím papírem.

-

Uzavřete brčko prstem a nad skleněnou nádobou obraťte baňku tak, aby ústila do nádoby a směrovala na hořící papír.

-

Obrácením baňky se roztoky smíchají a probíhá reakce: CH3COOH + NaHCO3  CO2 + CH3COONa + H2O

-

Vzniklý oxid uhličitý vytlačí proud kapaliny, která zahasí papír. Zároveň zpění saponát, takže pokus je efektnější. Do směsi je možné přidat potravinářské barvivo a pokus je více efektnější.

24

25

1.2.1.2 Úkol č. 2 – měření vzniku CO2 v průběhu hoření Pomůcky: čidlo CO2, teploměr zelený, 1 l kádinka, hliníková fólie Chemikálie: NaHCO3 – jedlá soda, CH3COOH – ocet, saponát Postup: 1. Nachystej si 1 l kádinku, přichystej si hliníkovou fólii na přikrytí kádinky a do této připravené hliníkové fólie vytvoř otvor pro CO2 čidlo a teploměr a vlož je do hliníkové folie. 2. Do 1 l kádinky vytvoř nasycený roztok jedlé sody a přidej kapku saponátu. 3. Připrav si ocet. 4. Zapoj řídicí jednotku do PC. 5. Čidlo oxidu uhličitého nastav do polohy Low (0-10,000 ppm). 6. Spusť program eProLab. 7. Klikni na HiScope. 8. Nastavení programu: a.



specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena – čidlo CO2 10K – kanál Vin 0, teploměr zelený – kanál Vin 1 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-


parametrů

vzorkovacího

času

-

volíme




hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko

zobrazení číselného integrálu na čase)

26

e. V okně s grafy zaškrtneme políčko pro zobrazení hodnot:

9. Testovací nádobu obal hliníkovou fólií. , do 1 l kádinky nalij ocet, přikryj jí připravenou

10. Zapni program

hliníkovou fólií s čidly a po dobu 15 minut snímej údaje o koncentraci CO2 a teplotě. 11. Z grafu pomocí ukazatele myší získej údaje o změnách koncentrací a graf si ulož

.

12. Vyčisti a ukliď všechny používaná čidla a pomůcky. Z výsledného grafu vyčti, jak se měnila teplota v průběhu reakce. Odůvodni, proč tomu tak bylo: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

1.2.1.3 Úkol č. 3 – měření vzniku CO2 v průběhu hoření Pomůcky: čidlo CO2, zápalky, špejle, svíčka, 1 l kádinka Postup práce: 1. Nachystej si 1 l kádinku, přichystej si hliníkovou fólii na přikrytí kádinky a do této připravené hliníkové fólie vytvoř otvor pro CO2 čidlo a vlož jej do hliníkové folie. 2. Do 1 l kádinky vlož svíčku. 3. Zapal svíčku zapálenou špejlí. 4. Zapoj řídicí jednotku do PC. 5. Čidlo oxidu uhličitého nastav do polohy Low (0-10,000 ppm). 6. Spusť program eProLab. 7. Klikni na HiScope. 27

8. Nastavení programu: a.



specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena – čidlo CO2 10K – kanál Vin 0 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-


parametrů

vzorkovacího

času

-

volíme




hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko


, přikryj kádinku hliníkovou fólií s čidlem CO2

9. Zapni program

a po dobu 15 minut snímej údaje o koncentraci CO2. 10. Z grafu pomocí ukazatele myší získej údaje o změnách koncentrací a graf si ulož

.

11. Vyčisti a ukliď všechny používaná čidla a pomůcky. 1.2.2 Závěry a celkové hodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

28

2 Jaderná energetika a radiační havárie

http://3pol.cz/793/print, http://ecoswitch.com/tags/nuclear/ V této kapitole se dozvíte: -

Co je to radioaktivita.

-

Jaký je rozdíl mezi přirozenou radioaktivitou a umělou radioaktivitou.

-

Kdo objevil radioaktivitu.

-

Typy záření

-

Co je to radiační havárie, jaké má stupně a kdy a kde se stala havárie tohoto stupně.

Po prostudování této kapitoly budete schopní: -

Charakterizovat, co je to radioaktivita

-

Vysvětlit rozdíl mezi přirozenou a umělou radioaktivitou.

-

Vysvětlit, co je to radiační havárie, jaké má stupně a kdy se kde stala havárie určitého stupně 29

-

Reagovat na znamení bezpečnostních orgánů při vydání varování o radiační havárii a postupovat dle doporučení

2.1 Metodický pokyn Cílová skupina: 1. ročník – Chemie Název tematického celku: Jaderné reakce Název úlohy: Jaderná energetika a radiační havárie Cíle: žák bude umět charakterizovat radioaktivitu, bude schopný vysvětlit rozdíl mezi přirozenou a umělou radioaktivitou, bude schopen vysvětlit, co je to radiační havárie a bude znát významné radiační havárie a to, jak se zachovat v případě radiační havárie Forma práce: Skupinová práce v laboratoři Rozvíjené kompetence: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5. Časové rozvržení realizace úlohy: 90 minut 2.1.1 Teoretický základ úlohy Snad žádnému oboru lidské činnosti není věnována tak mimořádná pozornost jako radiační a jaderné bezpečnosti jaderných zařízení! Co je to ta radioaktivita? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Radioaktivita neboli radioaktivní rozpad je samovolná přeměna jader nestabilních nuklidů na jiná jádra, při níž vzniká ionizující záření.

Kdo objevil radioaktivitu? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 30

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Radioaktivitu objevil Henri Becquerel, Marie-Curie Sklodowská a Pierre Curie u solí uranu. Pracovali nezávisle na sobě a poté své poznatky spojili. MarieCurie Sklodowská a Pierre Curie byli manželé, kteří prováděli své výzkumy v Paříži. Za objev radioaktivity získali 3 Nobelovy ceny. ¨ Radioaktivita se běžně rozděluje na radioaktivitu přirozenou a umělou. Jaký je mezi nimi rozdíl? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Přirozená radioaktivita je důsledkem samovolného rozpadu atomového jádra. Přirozeně radioaktivních je mnoho látek v přírodě - takové látky se pak označují jako radioaktivní látky. Umělou radioaktivitu získají prvky transmutací, vlivem řetězové reakce nebo působením urychlených částic. Umělá radioaktivita je tedy podmíněna přeměnou jádra, která je způsobena vnějším vlivem, např. při ostřelování částicemi α se jádra mohou dále samovolně rozpadat, tzn. vykazují radioaktivitu. Takováto jádra v přírodě běžně neexistují, ale byla vytvořena uměle. Zákonitosti rozpadu těchto uměle vytvořených jader jsou shodné s zákony popisujícími rozpad přirozeně radioaktivních jader. Umělou radioaktivitu poprvé pozorovali manželé Joliot-Curie v prosinci 1933. Omylem zapomenutá hliníková fólie po pokusech s pozitrony zůstala u čítače paprsků. Na něm se později objevil nezvykle vysoký počet záznamů. Při pátrání po příčině se podařilo objevit výše zmíněnou reakci a chemicky ji dokázat. Za svůj objev byli oba objevitelé oceněni Nobelovou cenou. 31

Radioaktivní záření můžeme rozdělit na záření α, β a γ. Záření α Záření α je pohlcováno již listem papíru a ve vzduchu se pohltí na dráze asi 40 cm. Před zářením α se lze snadno chránit. Zářič α může být ovšem nebezpečný při vdechnutí či požití, kdy bude působit uvnitř organismu. Záření α se vychyluje jak v elektrickém poli, tak v magnetickém poli a představuje svazek rychle letících jader atomu helia

(helionů), tvořených dvěma protony a dvěma

neutrony. Částice α letí velkou rychlostí, mají kinetickou energii v rozmezí <2;8>MeV a silné ionizační účinky. Záření β Záření beta jsou částice, které jsou vysílány radioaktivními jádry prvků při beta-rozpadu. Velmi rychle se pohybují. Nesou kladný (pozitrony) nebo záporný elektrický náboj (elektrony) a jejich pohyb může být tedy ovlivňován elektrickým polem. Pronikavost beta záření je větší než u alfa částic, mohou pronikat materiály s nízkou hustotou nebo malou tloušťkou. K jejich zastavení stačí vrstva vzduchu silná 1m, 1 cm vrstva plexiskla nebo olovo o šířce 1 mm. Často se k odstínění používá tenká hliníková fólie. Záření γ Záření gama je záření často vyzařované radionuklidy spolu s beta zářením. Proud gama částic má spíše charakter vlnění s podobnými vlastnostmi jako světlo nebo rentgenové záření. Částice gama se pohybují rychlostí světla, nemají žádný elektrický náboj, proto mají velmi vysokou pronikavost a jsou tedy nejnebezpečnější. Pro průchod gama záření má vzduch polotloušťku 120 m, olovo pak 13 mm. Když je záření gama méně ionizující než α i β, je pro 32

živé organismy včetně člověka nebezpečné. Způsobuje podobná poškození jako rentgenové záření: popáleniny, rakovinu a genové mutace. Proto je nutno se před jeho účinky chránit. Vysokoenergetická povaha záření gama je využívána jako účinný prostředek hubení bakterií, při sterilizaci lékařských nástrojů nebo při ošetřování potravin, zejména masa, zeleniny a ovoce, aby déle zůstalo čerstvé. Přestože může samo způsobovat rakovinu, používá se při jejím léčení. Přístroj zvaný gama nůž využívá několika paprsků záření zaměřených na místo nádoru, aby zničil zhoubným bujením zasažené buňky. V ostatních místech prochází jen jeden paprsek, a proto jsou zdravé buňky méně poškozené a přežijí. Využívá se také v nukleárním lékařství pro diagnostické účely. Záření γ objevil francouzský chemik a fyzik Paul Ulrich Villard roku 1900 při studiu uranu. Pomocí aparatury, kterou si sám sestavil, pozoroval, že není ohýbáno magnetickým polem. Zpočátku se myslelo, že záření γ je částicové povahy stejně jako α a β. Britský fyzik Bragg roku 1910 ukázal jeho vlnový charakter tím, že ionizuje plyn obdobně rentgenovému záření. Zakreslete, jak budou procházet jednotlivá záření:

33

Obrázek č. 1: Průchod záření α, β, γ (http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=802) Objev

radioaktivity

přinesl

nejen

jaderné

zbraně,

kdy

dochází

k nekontrolovatelnému štěpení jádra, ale také jadernou energii. V jaderných elektrárnách dochází ke kontrolovatelnému štěpení jádra za uvolnění velkého množství energie a její přeměna na energii elektrickou.

Obrázek č. 2: Schéma jaderné elektrárny (http://www.cez.cz/cs/vyrobaelektriny/jaderna-energetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) Jaderná elektrárna funguje na stejném principu jako elektrárna uhelná. U obou typů je elektrická energie v generátoru poháněném parní turbínou. V uhelné elektrárně vzniká teplo k vytvoření páry spalováním uhlí. V jaderné elektrárně vzniká teplo řízenou reakcí při štěpení jader uranu.

34

Obrázek č. 3: Reaktor (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) V reaktoru dochází k řízení štěpení jader uranu. Při štěpné reakci se uvolňuje velké množství tepelné energie.

Obrázek č.4: Primární okruh (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) V primárním okruhu proudí voda. Teplo, vytvořené v reaktoru, odvádí vodu primárního okruhu do tepelného výměníku neboli parogenerátoru.

35

Obrázek č. 5: Parogenerátor (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) V parogenerátou předává voda primárního okruhu své teplo do sekundárního okruhu. Vzniká zde pára.

Obrázek

č. 6:

Sekundární

okruh

(http://www.cez.cz/cs/vyroba-

elektriny/jaderna-energetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) Pára je sekundárním okruhem vedena na turbínu.

Obrázek

č. 7:

Turbína

(http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jaderna-

energetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) Pára roztáčí turbínu a ta pohání generátor elektrické energie.

36

Obrázek

č. 8:

Generátor

(http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jaderna-

energetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) V generátoru se mechanická nergie rotace turbíny přeměňuje na elektřinu.

Obrázek č. 9: Kondenzátor (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) V kondenzátoru se ochlazuje pára přicházející z turbíny. Pára se přeměňuje na vodu, která se vrací do parogenerátoru.

Obrázek č. 10: Třetí okruh (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) 37

Třetím okruhem proudí chladící voda, která v kondenzátoru odebírá teplo páře.

Obrázek č. 11: Chladící věž (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) V chladící věži se odparem v proudícím vzduchu ochlazuje voda terciárního okruhu. Do ovzduší z věže stoupá jen čistá vodní pára.

Obrázek č. 12: Celý okruh (http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jadernaenergetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html) Celý okruh jaderné elektrárny. Větší obrázek je na straně 5. Nad jadernou a radiační bezpečností je vykonáván státní odborný dozor: -

SÚJB – Státní úřad pro jadernou bezpečnost

-

SÚRO – Státní úřad radiační ochrany

38

-

SÚJCHB – Státní ústav pro jadernou, chemickou a biologickou ochranu

Při zajišťování jaderné bezpečnosti, havarijní připravenosti a radiační ochrany se vychází z doporučení mezinárodních orgánů a organizací: -

IAEA – Mezinárodní agentura pro atomovou energii (International Atomic Energy Agency)

-

ICRP – Mezinárodní komise pro radiační ochranu (international Commission for Radiological Protection)

-

WHO- Světová zdravotnická organizace …

Ikdyž dochází ke zlepšování technologií, přesto došlo k radiačním haváriím. Radiační havárie se klasifikují do osmi stupňů podle Mezinárodní stupnice jaderných událostí (The International Nuclear Event Scale - INES). Je to osmistupňová škála, zavedená v roce 1990 pro posuzování poruch a havárií jaderných zařízení. Zavedly ji Mezinárodní agentura pro atomovou energii (česká zkratka MAAE, anglická zkratka IAEA) a Agentura pro jadernou energii OECD (OECD/NEA).

39

40

Tabulka

č. 1:

Mezinárodní

stupnice

jaderných

havárií

http://www.sujb.cz/docs/INES.pdf Zřejme nejznámější je velmi těžká havárie v Černobylu. Co se stalo při havárii v Černobylu? Může se stát podobná havárie jako v Černobylu i v českých jaderných elektrárnách? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Došlo zde k výbuchu jaderného reaktoru. Není to pravděpodobné, protože české elektrárny používají odlišné a modernější technologie a pracuje v nich kvalifikovanější personál než v Černobylu. Právě tyto faktory byly při černobylské havárii rozhodující. Krátce po havárii v Černobylu byla založena mezinárodní organizací provozovatelů jaderných elektráren WANO, jejíž programy pomohly mnohonásobně zvýšit bezpečnost provozu JE. Podstatně se přitom také posílila pozice úřadů, které na bezpečnost dohlížejí. České jaderné elektrárny jsou odlišné konstrukce, havárie černobylského typu v nich nemůže nastat už jen z fyzikálního principu, na kterém jsou děje v jejich reaktoru založeny. Reaktory „černobylského typu“ se nikde na světě nestavějí a mimo několika posledních v Rusku a na Ukrajině již ani nevyskytují. Pro objektivní hodnocení jaderných událostí zavedla Mezinárodní agentura pro atomovou energii ve Vídni (MAAE) mezinárodní stupnici INES (International Nuclear Event Scale). Stupnice má sloužit především ke 41

komplexnímu, rychlému a srozumitelnému informování veřejnosti o závažnosti událostí, ke kterým dochází v jaderných zařízeních a zařízeních, kde se pracuje s radioaktivními látkami, jako je průmysl, zdravotnictví, vědecké laboratoře atp. Jaderné elektrárny prý škodí životnímu prostředí. Je tomu opravdu tak? Své tvrzení zdůvodněte: ¨ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________ Jaderné elektrárny mají na životní prostředí méně škodlivý vliv, než ostatní významné zdroje výroby elektřiny: neprodukují skleníkové plyny, jejich (radioaktivní) odpady a výpusti jsou zcela pod kontrolou, nespotřebovávají takové primární zdroje, které by šly využít k něčemu jinému. Kromě toho na malé ploše dokáží poskytnout velký výkon. Současná jaderná energetika šetří životní prostředí eliminací asi 2,4 Gt CO2/rok. Samozřejmě, že jaderné elektrárny nemají za úkol spasit svět od CO2, jsou ale jednou z rozumných cest, jak koncentraci skleníkového plynu alespoň nezvyšovat. Uhelná elektrárna o ekvivalentním výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně 2 až 6 milionů tun paliva (podle typu uhlí) a vyprodukuje 6,5 milionu tun CO2 (960 t CO2/GWh). Analogická plynová elektrárna spotřebuje ročně 2 až 3 miliardy m3 plynu a produkuje 480 t CO2/GWh. Olejová elektrárna stejného výkonu spotřebuje ročně 1,5 milionu tun topného oleje a produkuje 730 t CO2/GWh. Elektrárna na spalování biomasy o stejném výkonu by představovala zábor půdy pro pěstování biomasy na rozloze 6000 km2, větrná elektrárna by zabrala 100 km2 a sluneční 50 km2. Naproti tomu bezemisní 42

jaderná elektrárna o výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně jen 35 t paliva a zabírá rozlohu několika km2. Jen v Evropské unii ušetří jaderné elektrárny asi 700 miliónů tun CO2 ročně, tedy asi tolik, co ročně vypustí všechna soukromá auta obyvatel všech členských států.

43

Z jakého důvodu je nebezpečný výbuch jaderného reaktoru? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Z důvodu úniku radiace a také velkého úniku tepla při štěpných reakcích. Pojem radiační havárie vyjadřuje skutečnost, že na jaderné elektrárně došlo k poškození některých ochranných bariér, přičemž lze předpokládat únik takového množství radioaktivních látek do životního prostředí, které vyžaduje provedení opatření na ochranu obyvatelstva. Podstatou všech opatření ochrany osob před účinky a následky nadměrného ozáření je podstatné snížení kontaktu se zářením. Nejefektivnějším způsobem ochrany před radioaktivními látkami je ukrytí. Již pouhým pobytem v budovách za zavřenými okny se podstatně omezí účinky radioaktivního záření. Ukrytím

však

nesmí

být

omezena

možnost

poslechu

stanovených

rozhlasových, televizních a dalších informačních kanálů. Ochrana před ionizujícím zářením: 

Uzavřít okna, dveře, větrací otvory, vypnout větrání a klimatizaci.



Uhasit kamna a jiná spalovací zařízení.



Zabezpečit své potraviny a zásobu vody před možnou kontaminací zabalením do neprodyšných obalů a lahví, a uložením do chladničky, mrazničky či spíže.



Zabezpečit vodní zdroj (studnu) před kontaminací překrytím např. polyetylenovou folií.

44

Zastihne-li Vás vyhlášení varovného signálu mimo budovu, na volném prostranství, je nejvhodnější odebrat se neprodleně do nejbližší budovy nebo automobilu alespoň k provizornímu ukrytí. Pokud jste mohli přijít do styku s radioaktivními látkami z radiační havárie, je zapotřebí: 

Před vstupem do místností určených pro ochranu odložit obuv a svrchní oděv i ochrannou roušku nejlépe do neprodyšného obalu a již je nepoužívejte.



Omýt důkladně ruce, obličej a vlasy, vypláchnout oči, ústa, vyčistit nos a uši.



Ihned nebo při nejbližší příležitosti se osprchovat a vyměnit prádlo.

Jestliže se v době vyhlášení varovného signálu nacházíte doma, doporučujeme Vám dodržovat tato opatření: 

Pokud možno soustředit se rodinu. Nesnažit se však vyzvednout děti ze škol a školek, či příbuzné z jiných zařízení (např. zdravotních, ústavů sociální péče, apod.). Bude o ně personálem těchto zařízení postaráno a zbytečné prodlévání v nechráněném prostoru by Vám neprospělo.



Zapněte si rozhlas a televizi.



Připravit improvizované ochranné prostředky (ochrannou roušku, pokrývku hlavy, gumové holínky a rukavice nebo návleky na ruce a obuv z umělé hmoty a vhodné oblečení pro případ odchodu z budovy)

Jódová profylaxe: Požití jódových tablet se provádí až po výzvě ve sdělovacích prostředcích. Je nejúčinnější před příchodem radioaktivního oblaku. Jednou z látek unikajících při radiační havárii je radioaktivní jód. Aby se předešlo jeho hromadění ve štítné žláze člověka a poškození zdraví, užívají se tablety s neradioaktivním jódem (KI), který nasytí štítnou žlázu a nevpustí do ní radioaktivní jód. 45

Budete-li vyzváni, požijte ihned jednu dávku jodových tablet a zapijte ji vodou. Pokud z nějakého důvodu nemáte tablety v dosahu, nevycházejte pro ně mimo budovu, ukrytí je důležitější. Evakuace je velmi účinným ochranným opatřením.

46

2.1.2 Pomůcky PC, řídicí jednotka, teploměr zelený, polystyrén, 10% HCl, destilovaná voda,

Obrázek č. 13: Teploměr (Vernier.cz, vernier.com) 2.1.3 Úkoly Vzhledem k tomu, že u radiační havárie uniká radiace, nebudeme provádět měření radiace, ale provedeme změření exotermní reakce, která je charakteristická pro radiační havárii. Příklad exotermní reakce je například hoření železa v kyslíkové atmosféře, hoření hořčíkové pásky, ředění kyselin, katalytický rozklad peroxidu vodíku oxidem manganičitým, zapálení prskavky. My si vyzkoušíme ředění kyselin, abyste si zapamatovali, proč se vždy kyselina ředí tak, že lijeme kyselinu do vody a ne naopak! 2.1.3.1 Úkol č. 1 – Exotermní reakce – ředění kyseliny chlorovodíkové 1. Nachystej si 600 ml kádinku a do ní si rozdrobíme polystyrén tak, aby tvořil izolační vrstvu vnitřní kádince.

47

Obrázek č. 14: Schéma aparatury (Veřmiřovský, J. Nové přístupy k výuce přírodovědných předmětů s využitím ICT pomůsek na SŠ, 1. Vydání, 2010. ) 2. Do vnitřní kádinky nalij 70 ml destilované vody. 3. Zapoj řídicí jednotku do PC. 4. Spusť program eProLab. 5. Klikni na HiScope. 6. Nastavení programu: a) Vybrat připojená čidla


specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena –teploměr zelený – kanál Vin 0 b) Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-

zvolíme Vybrat všechny c) Vymezení parametrů vzorkovacího času vzorkovací

periodu

20 ms

a

počet

vzorků

- volíme 12 000.

Vzorkovací čas bude 4 minuty. d) Otevřít y(t) okno

- zvolíme počet vykreslených grafů,

na Hlavní osu přidáme vybraná čidla a vymezíme minimální a maximální hodnoty (popř. můžeme zaškrtnout políčko zobrazení číselného integrálu na čase) e) V okně s grafy zaškrtneme políčko pro zobrazení hodnot:

7. Ponoř do vnitřní kádinky zelený teploměr a zapni program

.

8. Po ustálení teploty nalij do vnitřní kádinky 30 ml 10% kyseliny chlorovodíkové. 9. Z grafu pomocí ukazatele myší získej údaje o změně teplot a graf si ulož

a zakresli do tabulky č. 1.

10. Vyčisti a ukliď všechny používaná čidla a pomůcky. 48

49

Tabulka č. 1: Graf

Úkol č. 2 – výpočet Vypočítej, kolikaprocentní kyselina chlorovodíková vznikla při ředění v úkol č. 1:

Správná odpověď: 7% HCl

50


Název úlohy: Jaderná energetika a radiační havárie Cíle: Pomocí dynamometru změř sílu pravé a levé ruky

Jméno: ________________________________________________________ Třída: ______________________________________________________ Vypracováno dne: ____________________________________________ Spolupracovali: _________________________________________________


Vysvětli, je to radioaktivita.

-

Jaký je rozdíl mezi přirozenou radioaktivitou a umělou radioaktivitou?

-

Kdo objevil radioaktivitu?

-

Jaké znáte druhy záření?

-

Co je to radiační havárie, jaké má stupně a kdy a kde se stala havárie tohoto stupně?

-

Správné reakce na znamení bezpečnostních orgánů při vydání varování o radiační havárii a postupovat dle doporučení

Snad žádnému oboru lidské činnosti není věnována tak mimořádná pozornost jako radiační a jaderné bezpečnosti jaderných zařízení! Co je to ta radioaktivita? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 51

Kdo objevil radioaktivitu? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Radioaktivita se běžně rozděluje na radioaktivitu přirozenou a umělou. Jaký je mezi nimi rozdíl? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Zakreslete, jak budou procházet jednotlivá záření:

Obrázek č. 1: Průchod záření α, β, γ: http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=802 Zřejme nejznámější je velmi těžká havárie v Černobylu. Co se stalo při havárii v Černobylu? Může se stát podobná havárie jako v Černobylu i v českých jaderných elektrárnách?

52

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Jaderné elektrárny prý škodí životnímu prostředí. Je tomu opravdu tak? Své tvrzení zdůvodněte: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________ Z jakého důvodu je nebezpečný výbuch jaderného reaktoru? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Jak se máte zachovat, pokud dojde k radiační havárii? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

53

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________

2.2.1 Pomůcky PC, řídicí jednotka, teploměr zelený, polystyrén, 10% HCl, destilovaná voda,

2.2.2 Úkoly 2.2.2.1 Úkol č. 1 – Exotermní reakce – ředění kyseliny chlorovodíkové 1. Nachystej si 600 ml kádinku a do ní si rozdrobíme polystyrén tak, aby tvořil izolační vrstvu vnitřní kádince.

a. b. Skripta_nove_pristupy….chemie 2. Do vnitřní kádinky nalij 70 ml destilované vody. 3. Zapoj řídicí jednotku do PC. 4. Spusť program eProLab. 5. Klikni na HiScope. 6. Nastavení programu:

54

i. Vybrat připojená čidla


specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena –teploměr zelený – kanál Vin 0 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-


parametrů

vzorkovacího

času

volíme

-

vzorkovací periodu 20 ms a počet vzorků 12 000. Vzorkovací čas bude 4 minuty. d. Otevřít y(t) okno



hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko


7. Ponoř do vnitřní kádinky zelený teploměr a zapni program

.

8. Po ustálení teploty nalij do vnitřní kádinky 30 ml 10% kyseliny chlorovodíkové. 9. Z grafu pomocí ukazatele myší získej údaje o změně teplot a graf si ulož

a zakresli do tabulky č. 1.

10. Vyčisti a ukliď všechny používaná čidla a pomůcky.

55

Tabulka č. 1: Graf Úkol č. 2 – výpočet Vypočítej, kolikaprocentní kyselina chlorovodíková vznikla při ředění v úkol č. 1:

2.2.3 Závěry a celkové zhodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

56

3 Povodeň

http://environment.phillipmartin.info/floods.htm V této kapitole se dozvíte: - strukturu, fyzikální a chemické vlastnosti vody - jaký je význam záplav na Zemi - jaký je rozdíl mezi povodněmi a záplavami - co jsou to tzv. bleskové povodně - jaké stupně povodně rozlišujeme a jak máme v jednotlivých stupních měnit své chování - jak člověk ovlivnil výskyt a rozsah povodní Po prostudování této kapitoly byste měli být schopni: -

vysvětlit, jaký je rozdíl mezi povodněmi a záplavami

-

vědět, jak se chovat, pokud povodeň nastane právě u vás

-

umět vysvětlit, jak povodeň vzniká a který stupeň povodně náš ohrožuje 57

-

vysvětlit, jak člověk ovlivnil výskyt povodní

3.1 Metodický pokyn Cílová skupina: 1. ročník – Chemie Název tematického celku: Voda Název úlohy: Povodeň Cíle: žák bude umět vysvětlit vlastnosti vody, bude vědět, jak povodeň vzniká, bude se umět zachovat při povodni a bude umět aplikovat tyto poznatky v praxi Forma práce: Skupinová práce v laboratoři Rozvíjené kompetence: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5. Časové rozvržení realizace úlohy: 90 minut

3.1.1 Teoretický základ úlohy Co vás napadne, když se řekne slovo voda? Vezměte si čistý list papíru a napište vše, co vás napadne. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Vodu můžeme rozdělit: 



podle skupenství o

plynná

o

kapalná

o

pevná

podle hydrologie a meteorologie: o

povrchová 

voda v oceánech (většinou slaná), např. mořská voda



voda v ledovcích (sladká, v pevném skupenství) 58



podle umístění 

voda v řekách, potocích a potůčkách (většinou sladká; vždy tekoucí)



voda v jezerech (někdy slaná, někdy sladká; někdy tekoucí, někdy stojatá)



 o

o 





podle stojatosti 

tekoucí voda



stojatá voda

ostatní povrchová voda

podpovrchová 

půdní vláha



podzemní voda

voda v atmosféře – ve formě páry nebo ve formě srážek

podle tvrdosti o

měkká – obsahuje málo minerálních látek

o

tvrdá – z podzemních pramenů, obsahuje více minerálních látek

podle salinity (slanosti) o

slaná voda

o

sladká voda

o

brakická voda

podle mikrobiologie o

pitná voda – je vhodná ke každodennímu použití, je zbavená nečistot, obsahuje vyvážené množství minerálních látek tak, aby neškodily zdraví, např. minerální voda (obsahuje mnoho minerálních látek), může to být i balená voda

o

užitková voda – v průmyslových závodech (sníží se tvrdost vody a ta se zbaví Fe2+ a Mn2+) a v potravinářství – vyžaduje dezinfikovanou

vodu

(chlórování,

ozonizace,

ozařování 59

ultrafialovým zářením), např. napájecí voda (voda pro parní kotle, zbavená minerálních solí, aby nevznikl kotelní kámen, který zanáší potrubí, nebo voda určená k napojení zvířat /má odlišné parametry než voda pitná/ ) o

odpadní voda, např. splašková voda

Chemicky čistá voda (destilovaná voda či deionizovaná voda) je elektricky nevodivá, ale i malé množství rozpustných příměsí způsobuje její vodivost. Můžeme pít destilovanou vodu? Své tvrzení zdůvodněte:

Nemůžeme, protože neobsahuje ionty a minerály a je proto pro tělo nebezpečná. Mohla by narušit metabolismus rozvrácením rovnováhy iontů v organismu. Vlastnosti vody 

bezbarvá kapalina, v silné vrstvě namodralá kapalina bez chuti a zápachu



molekula vody je lomená, tvoří kovalentní vazby O-H (silně polární – rozdíl elektronegativity), spojnice atomů svírá vazebný úhel 105° a jednotlivé molekuly vody jsou v kapalném a pevném stavu spojeny vodíkovými můstky, což je důvod mnoha anomálií

Obrázek č. 1: Schéma vodíkových můstků

60

o při přechodu do pevného stavu vzrůstá objem o 10%, a proto led plave na vodě (menší hustota) o největší hustotu má voda při 3,95 °C – je to způsobeno polymerizací vodních molekul v závislosti na teplotní změně úhlu mezi atomy vodíku. Nejmenší objem má proto při 3,95 °C a dalším snižováním teploty se objem zase zvětšuje – zvětšování objemu má význam pro rostliny a zemědělství – při mrznutí dochází ke kypření ornice o bod varu - Obecný trend v periodické tabulce prvků je takový, že s rostoucí hmotností se zvyšuje teplota varu. Nicméně vodíkové můstky nám dokazují, že mají větší vliv na teplotu varu než hmotnost dané látky, a že voda a všechny sloučeniny s vodíkem v druhé periodě - B2H6, CH4, NH3 a HF - jsou výjimkou v tomto trendu. 

Teplota tání = 0°C, Teplota varu = 100°C tvoří základní stupnice Celsiovy stupnice



Mpembův jev: teplá voda paradoxně mrzne (je narušena její struktura) dřív než studená (k jevu nemusí dojít vždy). Jaké z toho plyne ponaučení? _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ Ve velkých mrazech není dobré jezdit na myčku a mýt auto teplou vodou.

Pitná voda musí splňovat určité požadavky, předepsanou tvrdost, musí být zdravotně nezávadná, nesmí překročit normy choroboplodných zárodků a hranici obsahu dusičnanů, dusitanů, amonných a jiných iontů. Má být bez barvy a zápachu, příjemné a osvěžující chuti. 61

Kvalitu je třeba upravovat ve vodárnách. V Ostravě zajišťují pitnou vodu Ostravské vodárny a kanalizace. Dokázali byste najít na internetu, jak je dlouhá vodovodní síť v Ostravě? 1044 km Voda v přírodě Při pohledu z vesmíru vypadá Země jako modrobílá planeta: bílá od vodní páry a modrá od vody. A zákonitě všechny formy života závisejí na vodě. Většinu povrchu Země (71 %) pokrývá slaná voda moří a oceánů, jež tvoří 97 % celého vodstva na naší planetě. Obsahuje průměrně 35 g solí v jednom litru. Sladká voda tvoří jen nepatrnou část hydrosféry - 3 %, přičemž 69 % této vody je v ledovcích, které jsou v polárních oblastech. Dalších 30 % je voda podzemní a jen necelé procento tvoří voda povrchová a atmosférická. Jak už se říká: voda je nejen dobrý pomocník, … Dokázali

byste

vyjmenovat

alespoň

6

významů

vody

na zemi?

_______________________________________________________________ Zdroj života a obživy, polární rozpouštědlo, významná suroviny všech průmyslových odvětví, základ rostlinné a živočišné výroby, hraje významnou roli v dopravě, ovlivňuje klima krajiny, minerální voda má léčivé účinky,… …ale špatný pán V této souvislosti rozlišujeme dva pojmy: záplavy a povodně. Často jsou tyto dva termíny zaměňovaný. Jaký je mezi nimi rozdíl? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Povodeň je přírodní katastrofa, způsobená rozlitím nadměrného množství vody v krajině mimo koryta řek. Jejími následky mohou být různě velké škody na majetku, ekologické škody či oběti na lidských životech. Záplava je vylití vody z koryta v důsledku povodně. 62

Inspirace: video od Michaela Londesborougha o povodních na webu: http://www.ceskatelevize.cz/porady/10121359557-port/michaelovyexperimenty/718-jak-se-branit-povodni/ Rozlišujeme zde 3. stupně povodňové aktivity: 1. stupeň bdělosti - vyhlašuje se při stoupání vodní hladiny, je potřeba věnovat toku zvýšenou pozornost, například v Praze se při tomto stavu vyklízejí náplavky u Vltavy. 2. stupeň pohotovosti - vyhlašuje se ve chvíli, kdy vzniká sama povodeň, voda se na některých místech rozlévá, ale mimo obydlená území, například na pole, zasedá povodňová komise 3. stupeň ohrožení - voda začíná ohrožovat obydlená místa, hrozí nebezpečí ohrožení majetku a životů v místě, kde se voda rozlévá. Může se vyhlásit také ve chvíli, kdy například hrozí protržení vodního díla. Je nutné dbát pokynům Integrovaného záchranného systému a v případě potřeby se nechat evakuovat. Při zhoršování povodňové aktivity je vhodné mít sbaleno evakuační zavazadlo. Víte, co všechno patří do evakuačního zavazadla? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________

63

Obrázek č. 2: evakuační zavazadlo (www.zachranny-kruh.cz) -

Základní trvanlivé potraviny v konzervách (nezapomenout na otvírák), dobře zabalený chléb a hlavně pitná voda

-

Předměty denní potřeby, jídelní misku, příbor

-

Osobní doklady, peníze, pojistné smlouvy a cennosti

-

Přenosné rádio s rezervními bateriemi

-

Toaletní a hygienické potřeby

-

Léky, náhradní prádlo, obuv, oděv, pláštěnka, spací pytel, nebo přikrývky, kapesní nůž, zápalky, šicí potřeby a svítilna

Jak se dozvíme, že nám hrozí nebezpečí povodní?

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________ Kromě televize, rozhlasu nám poslouží také internet. Aktuální informace najdeme

na stránkách

Českého

hydrometeorologického

úřadu

a

to:

http://voda.chmi.cz/

64

Na těchto stránkách můžeme zjistit, jaký je stav jednotlivých vodních toků, včetně jejich průtoku. Zkuste si najít: stav Odry ve Svinov, její stav, vodní stav a průtok: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________ Stav ke dni 11. 8. 2011 : normální, vodní stav: 137 cm, průtok 9,66 m3 . s-1 http://hydro.chmi.cz/hpps/hpps_main.php Člověk do jisté míry ovlivnil rozsah povodní. Věděli byste jak? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________ Korigováním koryt řek – hlavně jejich narovnáváním a tím také urychlením toku řek. V poslední době se objevují tzv. bleskové povodně. Věděli byste, co bleskové povodně

znamenají?

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Blesková povodeň je povodeň, která vzniká po krátkém přívalovém dešti. Za intenzivní srážky způsobující bleskové povodně se považuje cca 30 mm/h, 45 mm/2h, 55 mm/3h a 60 mm/5h a více srážek.

65

Obrázek č. 3: Intenzita srážek v ČR (www.voda.chmi.cz) Následky povodní můžete vidět na následujících fotografiích č. 1 a 2.

66

3.1.2 Pomůcky počítač, řídící jednotka, teplotní senzor, 400 ml kádinka, 10 ml odměrný válec, skleněná tyčinka, zkumavka, držák, křížová svorka, stojan, laboratorní lžička. Chemikálie: voda, led, chlorid sodný. 3.1.3 Úkoly 3.1.3.1 Úkol č. 1 – tuhnutí vody 1. Naplňte 400 ml kádinku do 1/3 ledem a přidejte 100 ml vody. 2. Do připravené zkumavky přichycené v křížové svorce držákem na stojan, pomocí odměrného válce nalijte 5 ml vody. Zkumavka je umístěna nad „ledovou lázní“. 3. Umístěte teplotní senzor do vody ve zkumavce. 4. Připojte teplotní senzor k řídicí jednotce a řídicí jednotku k počítací. 5. Spusť program eProLab. 6. Klikni na HiScope. 7. Nastavení programu: 67

a.



specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena – teploměr zelený – kanál Vin 0 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-


parametrů

vzorkovacího

času

volíme

-

vzorkovací periodu 0,1s a počet vzorků 10 000. d. Otevřít y(t) okno



hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko


8. Nyní chvíli vyčkejte a následně spusťte měření kliknutím na ikonu a po dobu 16 minut a 40 sekund snímej údaje o teplotě. 9. Následně ponořte spodní část zkumavky do směsi led-voda. 10. Krátce po ponoření přidejte do kádinky 5 lžic chloridu sodného a míchejte skleněnou tyčinkou, dokud se chlorid sodný nerozpustí. 11. Po rozpuštění chloridu sodného míchejte dalších 10 minut teplotním senzorem uvnitř zkumavky tak, aby se nedostal nad vytvářený led uvnitř zkumavky. 12. Po uplynutí desíti minut přestaňte míchat teplotním senzorem a nechte zmrazit veškerý obsah zkumavky. 13. Ve chvíli, kdy se původní kostky ledu zmenší, přidejte do kádinky další kostky ledu. 14. Po 15ti minutách od započetí měření jej zastavte ikonou . 15. Zkumavku z kádinky nevytahujte! Stejné tak nevytahujte teplotní senzor ze zkumavky! 68

16. Graf z měření uložte pod názvem „teplota_tuhnuti_vase_jmeno“. 17. Ve chvíli, kdy se původní kostky ledu zmenší, přidejte do kádinky další kostky ledu.

Graf č. 1: Teplota tuhnutí

69

3.1.3.2 Úkol č. 2 – tání vody 1. Spusťte nové měření kliknutím na ikonu 2. Zkumavku vytáhnete z kádinky, s teplotním čidlem nemanipulujte, nechte jej stále umístěné uvnitř zkumavky! 3. Kádinku obsahující led a vodu vylijte, zkumavku s teplotním čidlem nechte stále ve stejné výšce 12 minut. 4. Během těchto 12ti minut si připravte kádinku s teplou vodou. 5. Po zmiňovaných 12ti minutách ponořte na 3 minuty zkumavku s obsahem a teplotním čidlem do kádinky s teplou vodou. 6. Následně ukončete sběr dat ikonou. 7.

Výsledek

měření

uložte

pomocí

ikony

pod

názvem

„teplota_tani_vase_jmeno“. 8. Po ukončení měření opláchnete teplotní senzor destilovanou vodou.

Graf č. 2: Teplota tání Popiš dle grafu, k jakým jevům došlo během mrznutí a tání, včetně změn po přidání chloridu sodného!

70

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Při mrznutí došlo k přeměně vody v led, po přidání chloridu sodného do kádinky se teplota uvnitř zkumavky prudce snížila do minusových hodnot. Při tání se teplota postupně zvýšila nad 0 °C a došlo k přeměně ledu v kapalnou vodu. Zjisti z grafu, jaká je teplota tání a tuhnutí vody! _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

3.1.4 Závěry a celkové hodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

71


Název úlohy: Povodeň Cíle:

Jméno: ________________________________________________________ Třída: ______________________________________________________ Vypracováno dne: ______________________________________________ Spolupracovali: _________________________________________________

3.2 Teoretický základ úlohy - popiš strukturu, fyzikální a chemické vlastnosti vody - Jaký je význam záplav na Zemi? - Jaký je rozdíl mezi povodněmi a záplavami? - Co jsou to tzv. bleskové povodně? - Jaké stupně povodně rozlišujeme a jak máme v jednotlivých stupních měnit své chování? - Jak člověk ovlivnil výskyt a rozsah povodní? Pomocí internetu zodpovězte tyto otázky: Co vás napadne, když se řekne slovo voda? Vezměte si čistý list papíru a napište vše, co vás napadne. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________ Můžeme pít destilovanou vodu? Své tvrzení zdůvodněte:

72

Voda je známá svými anomáliemi. Věděli byste, proč je teplota varu vody až 100°C a není nižší, jak by se dalo očekávat? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Co je to Mpembův jev a jaké z něj plyne ponaučení pro běžný život? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Jak už se říká: voda je nejen dobrý pomocník, … Dokázali

byste

vyjmenovat

alespoň

6

významů

vody

na zemi?

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ …ale špatný pán V této souvislosti rozlišujeme dva pojmy: záplavy a povodně. Často jsou tyto dva termíny zaměňovaný. Jaký je mezi nimi rozdíl? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Víte, co všechno patří do evakuačního zavazadla? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Jak se dozvíme, že nám hrozí nebezpečí povodní? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 73

Na stránkách Českého hydrometeorologického ústavu můžeme zjistit, jaký je stav jednotlivých vodních toků, včetně jejich průtoku. Zkuste si najít: stav Odry ve Svinov, její stav, vodní stav a průtok: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________ Člověk do jisté míry ovlivnil rozsah povodní. Věděli byste jak? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________ V poslední době se objevují tzv. bleskové povodně. Věděli byste, co bleskové povodně znamenají? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3.2.1 Pomůcky počítač, řídící jednotka, teplotní senzor, 400 ml kádinka, 10 ml odměrný válec, skleněná tyčinka, zkumavka, držák, křížová svorka, stojan, laboratorní lžička. Chemikálie: voda, led, chlorid sodný. 3.2.2 Úkoly 3.2.2.1 Úkol č. 1 – tuhnutí vody 1. Naplňte 400 ml kádinku do 1/3 ledem a přidejte 100 ml vody. 2. Do připravené zkumavky přichycené v křížové svorce držákem na stojan, pomocí odměrného válce nalijte 5 ml vody. Zkumavka je umístěna nad „ledovou lázní“. 3. Umístěte teplotní senzor do vody ve zkumavce. 4. Připojte teplotní senzor k řídicí jednotce a řídicí jednotku k počítací. 5. Spusť program eProLab. 74

6. Klikni na HiScope. 7. Nastavení programu: a.



specifikovat, do kterého kanálu jsou připojena – teploměr zelený – kanál Vin 0 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

-


parametrů

vzorkovacího

času

volíme

-

vzorkovací periodu 0,1s a počet vzorků 10 000. d. Otevřít y(t) okno



hodnoty

(popř.

můžeme

zaškrtnout

políčko


8. Nyní chvíli vyčkejte a následně spusťte měření kliknutím na ikonu a po dobu 16 minut a 40 sekund snímej údaje o teplotě. 9. Následně ponořte spodní část zkumavky do směsi led-voda. 10. Krátce po ponoření přidejte do kádinky 5 lžic chloridu sodného a míchejte skleněnou tyčinkou, dokud se chlorid sodný nerozpustí. 11. Po rozpuštění chloridu sodného míchejte dalších 10 minut teplotním senzorem uvnitř zkumavky tak, aby se nedostal nad vytvářený led uvnitř zkumavky. 12. Po uplynutí desíti minut přestaňte míchat teplotním senzorem a nechte zmrazit veškerý obsah zkumavky. 13. Ve chvíli, kdy se původní kostky ledu zmenší, přidejte do kádinky další kostky ledu. 14. Po 15ti minutách od započetí měření jej zastavte ikonou . 75

15. Zkumavku z kádinky nevytahujte! Stejné tak nevytahujte teplotní senzor ze zkumavky! 16. Graf z měření uložte pod názvem „teplota_tuhnuti_vase_jmeno“. 17. Ve chvíli, kdy se původní kostky ledu zmenší, přidejte do kádinky další kostky ledu.

76

3.2.2.2 Úkol č. 2 – tání vody 1. Spusťte nové měření kliknutím na ikonu 2. Zkumavku vytáhnete z kádinky, s teplotním čidlem nemanipulujte, nechte jej stále umístěné uvnitř zkumavky! 3. Kádinku obsahující led a vodu vylijte, zkumavku s teplotním čidlem nechte stále ve stejné výšce 12 minut. 4. Během těchto 12ti minut si připravte kádinku s teplou vodou. 5. Po zmiňovaných 12ti minutách ponořte na 3 minuty zkumavku s obsahem a teplotním čidlem do kádinky s teplou vodou. 6. Následně ukončete sběr dat ikonou. 7.

Výsledek

měření

uložte

pomocí

ikony

pod

názvem

„teplota_tani_vase_jmeno“. 8. Po ukončení měření opláchnete teplotní senzor destilovanou vodou. Popiš dle grafu, k jakým jevům došlo během mrznutí a tání, včetně změn po přidání chloridu sodného! _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Zjisti z grafu, jaká je teplota tání a tuhnutí vody! _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3.2.3 Závěry a celkové hodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 77

78

4 Únik nebezpečných látek a pH půd

http://web2.mendelu.cz/af_221_multitext/laborator/index.php?N=1&I=3&J=0 &K=0 V této kapitole se dozvíte: -

chování při úniku nebezpečných látek

-

vlastnosti půdy

-

jak chlór ovlivňuje rostliny

Po jejím prostudování byste měli být schopni: -

Umět správně reagovat při havárii s únikem nebezpečných látek

-

Objasnit působení jedovatých látek na půdu

-

Vysvětlit průběh dekontaminace půdy

-

Stanovit, jaké rostliny potřebují půdu kyselou, neutrální a jaké 79

zásaditou

4.1 Metodický pokyn Cílová skupina: 1. ročník – Chemie Název tematického celku: Název úlohy: Únik nebezpečných látek a pH půd Cíle: žák bude umět správně reagovat na havárii s únikem nebezpečných látek a bude umět objasnit působení jedovatých látek Forma práce: Skupinová práce v laboratoři Rozvíjené kompetence: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5. Časové rozvržení realizace úlohy: měsíc 4.1.1 Teoretický základ úlohy Havárie s únikem nebezpečné látky Nebezpečná látka = látka vysoce toxická, toxická nebo zdraví škodlivá, která po vdechnutí požití nebo proniknutí kůží může ve velmi malém nebo malém množství způsobit akutní nebo chronické poškození zdraví nebo smrt. Za látky nebezpečné nejsou považovány látky s hořlavými, oxidujícími nebo výbušnými vlastnostmi, pokud současně nevykazují toxické vlastnosti.

Obrázek č. 1: Toxické látky

80

(http://www.regionycr.cz/view.php?cisloclanku=2010110489-zachranariosetrovali-skolaky-nadychaneformaldehydu&rstema=248&rsstat=5&rskraj=11&rsregion=40) Nebezpečné látky jsou označovány R-větami a S-větami. R-věty a S-věty jsou základní směrnicí pro označování nebezpečných chemických látek, jejich úkolem je zajistit bezpečné používání a napomáhat vytvářet bezpečné prostředí na pracovišti. Nebezpečné látky musí být především označeny piktogramem – grafickým znázorněním. R-věty označují tzv. specifickou rizikovost – jedná se o popis fyzikálněchemických, environmentálních a zdravotních rizik dané látky a S-věty poskytují informace o bezpečném skladování, nakládání, likvidaci, poskytování první pomoci a ochraně zaměstnanců. R- a S-věty musí být uvedeny u přípravků, které obsahují přinejmenším jednu substanci, klasifikovanou jako nebezpečnou buď pro člověka nebo životní prostředí, nebo pokud je přípravek považován za nebezpečný v jiném ohledu. Najděte na internetu, kdy naposledy došlo k úniku nebezpečných látek v ČR, případně v MSK kraji _______________________________________________________________ Havárie s únikem nebezpečných látek může nastat: 

chováním člověka



vlivem přírody



při teroristických útocích



následkem válečných operací

Tyto havárie můžeme klasifikovat dle zdroje havárie a to na stacionární a mobilní. Věděli byste, jaký je mezi nimi rozdíl? ____________________________________________________________ (stacionární zdroje havárií mají větší rozsah, ale mobilní zdroje havárií jsou podstatně častější).

81

Při přepravě nebezpečných látek na silnici jsou přepravci povinni označit náklad Kemlerovým kódem a UN-kódem. Jedná se o číselný kód na oranžové tabulce uvedené ve zlomku.

Obrázek č. 2: Kemlerův kód UN-kód označuje látku, která je přepravovaná a je to jmenovatel zlomku. Kemlerův kód, nacházející se v horní části tabulky, označuje nebezpečné vlastnosti přepravované látky a je pro laiky rozhodující. Skládá se ze dvou až tří číslic. Číslice označují nebezpečnou vlastnost: 2. stlačený plyn, nebezpečí výbuchu 3. hořlavý plyn nebo kapalina 4. hořlavá pevná látka 5. látka má oxidační vlastnosti, podporuje hoření 6. toxická látka 7. radioaktivní látka 8. látka s žíravým (leptavým) účinkem Kombinací uvedených číslic se oznamují nebezpečné vlastnosti přepravované látky. Obsahuje-li Kemlerův kód dvě stejné číslice, uvedená nebezpečná vlastnost látky je výrazná. S nebezpečnými látkami se pojí několik termínů, které bychom měli znát. Jedná se o expozici, efektivní koncentraci, letální koncentraci, přípustný expoziční limit (PEL), nejvyšší přípustnou koncentraci NPK), imisní limity a latenci. Expozice = míra ozáření či míra působení nebezpečné látky. Může být jednorázová, opakovaná, akutní, chronická, inhalační, perorální či perkutánní. Přípustný expoziční limit (PEL) = ochranný limit, který stanovuje maximální dobu, koncentraci a míru expozice dané osoby, hlavně zaměstnanců. 82

Nejvyšší přípustná koncentrace (NPK) = nejvyšší přípustná koncentrace chemických látek v pracovním ovzduší jsou koncentrace látek, kterým nesmí být zaměstnanec v žádném časovém úseku pracovní doby vystaven. Imisní limity (IL) = hodnota nejvýše přípustné úrovně znečištění ovzduší vyjádřená v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu při normální teplotě a tlaku. Latence = doba mezi iniciací jevu a jeho pozorovatelným projevem. Nejvýznamnějšími nebezpečnými chemickými látkami z hlediska jejich četnosti jsou jednoznačně chlor a amoniak, které se vyskytují ve většině větších měst, kde jsou provozovány ve vodárnách, zimních stadionech, v zařízeních pro zpracování masa, mlékárnách, nemocnicích, apod.

Obrázek č. 3 a 4: Amoniak

chlór

Mezi další nebezpečné toxické látky, které jsou hojně frekventovány, lze počítat: oxid siřičitý, oxid dusičitý, kyanovodík, formaldehyd, sirovodík, acetylen. Každá nebezpečná látka působí na náš organismus jinak. Zde přinášíme celkový souhrn příznaků otrav nebezpečnými látkami: Bolest hlavy- oxid uhelnatý, oxidy dusíku, chlorované uhlovodíky Rozšíření zornic- chlorované uhlovodíky Zúžení zornic- organofosfáty Zápach z úst- kyanovodík, alkoholy Svalové křeče- organofosfáty Namodralé zbarvení kůže- anilin, nitrobenzen Načervenalé zbarvení kůže- oxid uhelnatý Bezvědomí- chlor, oxid uhelnatý Rychlý tep- chlor Pomalý nebo nepravidelný tep, velmi rychlý průběh otravy! - kyanovodík 83

Kašel- oxid dusičný Zvracení- chlor, formaldehyd, sirovodík Krev ve zvratcích- chlor, chlorovodík, páry kyseliny dusičné Je velmi důležité co nejrychleji poskytnou první pomoc. Jaké jsou základní zásady pro poskytnutí první pomoci při zasažení nebezpečnou chemickou látkou? Hlavní je okamžité zamezení dalšího kontaktu zasažené osoby s touto látkou. Při poruchách vědomí je nezbytné zjistit, zda postižený dostatečně dýchá, pokud nedýchá, je třeba zahájit neodkladnou kardiopulmonární resuscitaci. Vždy voláme lékaře či Rychlou záchrannou službu. Jak bychom se měli chovat při havárii s únikem nebezpečných látek? Činnost obyvatelstva lze obecně specifikovat zejména podle místa, kde se nachází v době havárie. Obecně lze uvést, že při úniku látky těžší než vzduch je základní ochrannou činností zejména improvizovaná individuální ochrana a ukrytí ve vyšších patrech budov. Pokud se nacházíme na volném prostranství, platí zde: 

nepřibližovat se k místu havárie



vyhledat úkryt ve vyšších patrech nejbližších budov



není-li poblíž žádný úkryt, co nejrychleji ohrožené místo opustit s ohledem na směr větru



podle možností použít prostředky improvizované ochrany očí, dýchacích cest a povrchu těla, minimálně zakrýt dýchací cesty kapesníkem či textilií nejlépe navlhčenou.

Pokud se nacházíme v bytě, uzavřených prostorách, zaměstnání, veřejných budovách,…): -

budovu neopouštět

84

-

podle možností se dostat do vyšších podlaží, do místností odvrácených od místa havárie, nikdy nesestupovat do míst pod úrovní terénu

-

zamezit proudění vzduchu (uzavřít okna, dveře, vypnout ventilaci a klimatizaci, utěsnit skuliny okolo oken a dveří lepící páskou, plastovými materiály, textilem a podobně)

Základní opatření přijímaná a koordinovaná orgány veřejné správy (orgány krizového řízení): -

varování obyvatelstva a vyrozumění odpovědných orgánů

-

poskytování tísňových informací s důrazem na způsoby improvizované ochrany a ukrytí

-

evakuace obyvatelstva (při dlouhodobém zamoření)

-

zabezpečení nouzového přežití evakuovaných

-

dekontaminace osob, objektů, dopravních prostředků, terénu

-

monitorování situace

-

regulace pohybu osob a dopravních prostředků

-

zdravotnická pomoc

-

opatření k ochraně hospodářských zvířat

-

regulace distribuce a používání potravin, krmiv a vody, opatření při úmrtí osob v zamořeném území

-

zajištění veřejného pořádku a bezpečnosti

85

Pokud bude potřeba evakuace, je dobré přichystat si evakuační zavazadlo. Co by mělo obsahovat?

Obrázek č. 5: Evakuační zavazadlo (www.zachranny-kruh.cz) -

Základní trvanlivé potraviny v konzervách (nezapomenout na otvírák), dobře zabalený chléb a hlavně pitná voda

-

Předměty denní potřeby, jídelní misku, příbor

-

Osobní doklady, peníze, pojistné smlouvy a cennosti

-

Přenosné rádio s rezervními bateriemi

-

Toaletní a hygienické potřeby

-

Léky, náhradní prádlo, obuv, oděv, pláštěnka, spací pytel, nebo přikrývky, kapesní nůž, zápalky, šicí potřeby a svítilna

Nebezpečné chemické látky neohrožují jen lidské zdraví, ale také životní prostředí. Mnoho nebezpečných látek se kumuluje do půdy. Půdu lze definovat jako samostatný přírodní útvar vzniklý z povrchových zvětralin zemské kůry a z organických zbytků za působení půdotvorných faktorů. Je životním prostředím půdních organismů, stanovištěm planě rostoucí vegetace, slouží k pěstování kulturních rostlin. Je regulátorem koloběhu látek, může fungovat jako úložiště, ale i zdroj potenciálně rizikových látek. Půda je 86

dynamický, stále se vyvíjející živý systém. Přežití a prosperita všech suchozemských biologických společenstev, přirozených i umělých, závisí na tenké vrchní vrstvě Země Půda je komplexní systém sestávající ze čtyř fází: • půdního vzduchu (20-30%) • půdní vody (20-30%) • anorganických pevných materiálů (45%) • organických pevných materiálů (5%) Plyny a voda, které se nacházejí v půdních pórech, tvoří 50% obj. běžných půd. V obou fázích se mohou vyskytovat organické látky v množství závisejícím na jejich

rozpustnosti

a

těkavosti.

V

závislosti

na

charakteru

půd, na fyzikálních a chemických vlastnostech kontaminantů mohou být kontaminanty v obou fázích pohyblivé či nepohyblivé. Pevná složka půdy sestává z anorganických a organických látek. Anorganické látky představují převážně málo rozpustné minerály, jako jsou písky a jíly. Pevné složky mohou mít vysoce reaktivní nabité povrchy, které hrají významnou roli při imobilizaci organických látek v půdách. Určité typy jílů mají obzvláště vysoký záporný náboj a vyznačují se značnou schopností výměny kationtů. Rovněž organické látky v půdě mohou mít vysoce reaktivní nabité povrchy, což přispívá k jejich zadržování v půdním systému. Půda má schopnost zadržovat a imobilizovat chemické látky. Jejich uvolnění po překročení prahové kapacity půdy může nepříznivě ovlivnit životní prostředí (chemická časovaná bomba).

87

Kapacita půdy zadržovat chemikálie (velikost skladovacího rezervoáru) závisí na celé řadě vlastností, z nichž nejvýznamnější jsou: • struktura půdy • hodnota pH • redoxní potenciál • množství organické hmoty • množství anorganických solí • mikrobiální aktivita Zadržené chemikálie mohou být uvolňovány dvěma mechanismy: • nasycením skladovacího rezervoáru (lze přirovnat k odkapávání nasycené houby) • zmenšením objemu rezervoáru v důsledku změn prostředí (ždímání mokré houby) Tento druhý mechanismus je složitější a může vyvolat náhlé a nepředvídatelné uvolnění chemikálií. K tomu může dojít tehdy, jestliže změny ekologických podmínek jako je klima, kyselost, solnost, výška hladiny podzemní vody nebo eroze půdy vyvolají pokles zadržovací kapacity. Předvídat takové změny je obtížné, např. nebylo možné předvídat, že kadmium vyskytující se jako nečistota ve fosforečných hnojivech se uvolní již po několika letech z půdy po skončení jejího zemědělského obdělávání. Hlavní funkcí půdy je pěstování plodin a ochrana podzemních vod před znečišťováním. Vrchní část půdy tvoří ornice, která je cenným přírodním materiálem a umožňuje pěstování plodin. U velmi úrodných půd může 88

dosáhnout 1 m i více. Pod ornicí se nachází podložní vrstva, která může mít v některých oblastech mocnost desítky metrů, a proto, doba pohybu škodlivých látek do podzemních vod může být i stovky roků. V jiných oblastech, kde jsou mělce uloženy rezervoáry podzemních vod, je však doba postupu těchto látek podstatně kratší. Schopnost půdy zadržovat škodlivé látky závisí rovněž na její propustnosti. Písčité půdy mají velkou propustnost, naopak jílovité půdy mohou mít koeficient propustnosti 10-9 až 10-10 m.s-1.

Obrázek č. 6: Řez půdou (http://geografickerevue.bloguje.cz/0812archiv.php) Kontaminace půdy se projevuje zejména: • snížením hodnoty pH (okyselením) • zvýšením obsahu škodlivých nebo toxických sloučenin (těžké kovy, různé soli, organické látky) nebo nepříznivými změnami poměru chemických látek v půdě • zvýšeným výskytem nebo násobným účinkem patogenních mikroorganismů (bakterií, hub) Jak už bylo řečeno, kontaminace půd se projevuje snížením přirozeného pH půdy. Rozlišujeme 6 typů půd podle pH.: 89



Do pH 4,4 je půda extrémně kyselá



Mezi pH 4,6 až 5 je označována jako kyselá



pH 5,1 až 5,5 značí půdu slabě kyselou



U neutrální půdy se pH pohybuje mezi 6,6 až 7,2



pH 7,3 až 7,7 znamená půdu alkalickou, zásaditou



Půda, jejíž pH převyšuje pH 7,7 je silně alkalická

90

Půdní pH můžeme naměřit čidly nebo rozpoznat dle rostoucích rostlin. Na kyselých půdách roste třeba šťovík, přeslička nebo jitrocel, na půdách zásaditých zase komonice nebo hořčice. Udělejme si tabulku, kde odhadnete, v jaké půdě budou růst následující rostliny: azalka (Azalea), šácholan (Magnolia), vřes a vřesovec (Calluna vulgaris a Erica carnea), upolín (Trollius), hortenzie velkolistá (Hydrangea macrophylla), vilín (Hamamelis), lewisie (Lewisia), čechrava (Astilbe), tlustonitník klasnatý (Pachysandra terminalis), brusnice (Vaccinium), šeřík obecný (Syringa vulgaris L.), zásadité kyselé půdy

neutrální půdy

azalka

(Azalea),

šácholan vřes

půdy

(Magnolia), a

(Calluna

vřesovec vulgaris

a

Erica carnea), upolín (Trollius),

hortenzie

velkolistá

(Hydrangea

macrophylla),

vilín

(Hamamelis),

lewisie

(Lewisia),

čechrava

(Astilbe),

tlustonitník

Šeřík

klasnatý (Pachysandra

obecný

terminalis),

(Syringa

(Vaccinium).

brusnice

většina zahradních rostlin vulgaris L.)

Tabulka č. 1: pH půd v závislosti na jejich pH Máme samozřejmě také možnosti, jak kontaminovanou půdu dekontaminovat.

91

Do popředí vystupují nové dekontaminační technologie: • elektrodekontaminace - odstraňování těžkých kovů z půdy založené na elektrokinetickém principu • extrakce s komplexujícími činidly – při dekontaminaci půd znečištěných kyanidy vznikají komplexní vázané kyanidy, které neohrožují vody • bioventing – technologie stimulující přírodní proces biodegradace zaváděním kyslíku pro půdní mikroorganismy • fytoremediace – využívá pro dekontaminaci půd nebo vod schopnosti některých rostlinných druhů sorbovat anorganické a organické látky a buď přímo nebo po enzymatické přeměně je ukládat (kumulovat) v rostlinné hmotě.

Obrázek č. 7: Půda (http://asz.cz/cs/aktualne-z-asz/nejdulezitejsi-komoditou-jepuda.html)

92

4.1.2 Pomůcky PC, řídicí jednotka, půdní pH čidlo, 3 stejné rostliny, ocet, jedlá soda, voda

Obrázek č. 8: Půdní pH metr (http://www.epristroje.cz/pictures/meter/p023.jpg)

4.1.3 Úkoly 4.1.3.1 Úkol č. 1 – Vliv pH půdy na růst rostliny 1. Po dobu 30 dnů zalévejte jednu rostlinu čistou vodou, druhou rostlinu octem a třetí rostlinu jedlou sodou. 2. Po zalití vždy 20 minut počkejte a změřte pH půdy ve všech třech rostlinách. 3. Vyjměte elektrodu z ochranného obalu, zapněte pH metr a proveďte měření zasunutím elektrody do půdy rostliny. 4. Hodnotu pH si zapište do následující tabulky. 5. Po skončení experimentu vše řádně ukliďte a čidlo vyčistěte.

93

vz.1 + H2O

vz.2 + CH3COOH

vz.3 + NaHCO3

1. den 2. den 3. den 4. den 5. den 6. den 7. den 8. den 9. den 10. den 11. den 12. den 13. den 14. den 15. den 16. den 17. den 18. den 19. den 20. den 21. den 22. den 23. den 24. den 25. den 26. den 27. den 28. den 29. den 30. den

Tabulka č. 2: Průběh měření Zakreslete schéma experimentu:

94

4.1.3.2 Úkol č. 2 – Čtení z grafu

Graf č. 1: Kyselost půdy Přečti následující údaje z grafu a zapiš je do tabulky: Ve které oblasti se vyskytuje alkalická půda? ______________________________________________________________ Ve které oblasti se vyskytuje nejvíce extrémně kyselé půdy? _____________________________________________________________ 4.1.4 Závěry a celkové hodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 95

_______________________________________________________________

96

Pracovní list pro žáka Název úlohy: Únik nebezpečných látek a pH půd Cíle:

Jméno: ________________________________________________________ Třída: ______________________________________________________ Vypracováno dne: _____________________________________________ Spolupracovali: _________________________________________________


Charakterizuj nebezpečnou látku

-

Vysvětli, proč jsou chemikálie označeny R-větami a S-větami

-

Kdy naposledy došlo v ČR k havárii s únikem nebezpečné látky

-

Jak se máme chovat při takové havárii

-

Z jakých důvodů dochází k těmto haváriím

-

Proč je používám Kemlerův a UN-kód

-

Význam hodnot Kemlerova kódu

-

Příznaky expozice nebezpečných látek

-

První pomoc při zasažení nebezpečnou látkou

-

Chování člověka při havárii s únikem nebezpečné látky

-

Co je to půda a z čeho se skládá?

-

Faktory ovlivňující zadržování chemikálií půdou

-

Projevy kontaminace půdy

-

Průběh dekontaminace půdy 97

98

Pomocí internetu vyhledej: Havárie s únikem nebezpečné látky můžeme klasifikovat dle zdroje havárie a to na stacionární a mobilní. Věděli byste, jaký je mezi nimi rozdíl? ____________________________________________________________ S nebezpečnými látkami se pojí několik termínů, které bychom měli znát. Jedná se o expozici, efektivní koncentraci, letální koncentraci, přípustný expoziční limit (PEL), nejvyšší přípustnou koncentraci NPK), imisní limity a latenci. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nalezněte, jaké dvě nebezpečné látky označují tyto tabulky:

_______________________________________________________________ Je velmi důležité, co nejrychleji poskytnou první pomoc. Jaké jsou základní zásady pro poskytnutí první pomoci při zasažení nebezpečnou chemickou látkou? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Jak bychom se měli chovat při havárii s únikem nebezpečných látek? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Pokud bude potřeba evakuace, je dobré přichystat si evakuační zavazadlo. Co by mělo obsahovat? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

99

4.2.1 Pomůcky PC, řídicí jednotka, půdní pH čidlo, 3 stejné rostliny, ocet, nasycený roztok jedlé sody, voda

Obr č.: půdní pH metr (http://www.e-pristroje.cz/pictures/meter/p023.jpg) 4.2.2 Úkoly 4.2.2.1 Úkol č. 1 – Vliv pH půdy na růst rostliny 1. Po dobu 30 dnů zalévejte jednu rostlinu čistou vodou, druhou rostlinu octem a třetí rostlinu jedlou sodou. 2. Po zalití vždy 20 minut počkejte a změřte pH půdy ve všech třech rostlinách. 3. Vyjměte elektrodu z ochranného obalu, zapněte pH metr a proveďte měření zasunutím elektrody do půdy rostliny. 4. Hodnotu pH si zapište do následující tabulky. 5. Po skončení experimentu vše řádně ukliďte a čidlo vyčistěte.

100

vz.1 + H2O

vz.2 + CH3COOH

vz.3 + NaHCO3

1. den 2. den 3. den 4. den 5. den 6. den 7. den 8. den 9. den 10. den 11. den 12. den 13. den 14. den 15. den 16. den 17. den 18. den 19. den 20. den 21. den 22. den 23. den 24. den 25. den 26. den 27. den 28. den 29. den 30. den

Tabulka č. 3: Průběh měření

101

Zakreslete schéma experimentu:

4.2.2.2 Úkol č. 2 – Čtení z grafu

102

Přečti následující údaje z grafu a zapiš je do tabulky: Ve které oblasti se vyskytuje alkalická půda? _______________________________________________________________ Ve které oblasti se vyskytuje nejvíce extrémně kyselé půdy? ____________________________________________________________ 4.2.3 Závěry a celkové hodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _____________________________________________________________

103

5 Únik a otrava oxidem uhelnatým

http://www.pozary.cz/clanek/22031-oxid-uhelnaty-zabiji/ V této kapitole se dozvíte: -

Fyzikální a chemické vlastnosti oxidu uhelnatého

-

Jak vzniká oxid uhelnatý

-

Proč je pro tělo jedovatý

-

Jak předcházet úniku oxidu uhelnatého a následné otravě oxidem uhelnatým?

-

Jak postupovat při otravě oxidem uhelnatým?

Po prostudování této kapitoly budete schopni: -

Charakterizovat fyzikální a chemické vlastnosti oxidu uhelnatého

-

rozpoznat otravu oxidem uhelnatým

-

vysvětlit, proč je pro tělo jedovatý

-

kvalitně poskytnout laickou první pomoc a zajistit si profesionální první pomoc 104

5.1 Metodický pokyn Cílová skupina: 1. ročník - Chemie Název tematického celku: Uhlík Název úlohy: Unik a otrava oxidem uhelnatým Cíle: žák bude umět vysvětli vlastnosti oxidu uhelnatého, žák bude umět rozpoznat otravu oxidem uhelnatým a bude umět kvalitně poskytnou laickou první pomoc a zajistit si profesionální první pomoc Forma práce: Skupinová práce v laboratoři Rozvíjené kompetence: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5. Časové rozvržení realizace úlohy: 45 minut

5.2 Teoretický základ úlohy Charakterizujte oxid uhelnatý: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Oxid uhelnatý je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, lehčí než vzduch, nedráždivý. Ve vodě je málo rozpustný. Je obsažen ve svítiplynu, v generátorovém a ve vodním plynu; má silně redukční vlastnosti. V přírodě je přítomen v nepatrném množství v atmosféře, kde vzniká především fotolýzou oxidu uhličitého působením ultrafialového záření, jako produkt nedokonalého spalování fosilních paliv i biomasy. Je také obsažen v sopečných plynech. V mezihvězdném prostoru se vyskytuje ve značném množství. 105

Jak se připravuje oxid uhelnatý? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Připravuje se spalováním uhlíku s malým množstvím kyslíku (tzv. nedokonalé spalování): 2C + O2 → 2CO reakcí vodní páry s uhlíkem za vysokých teplot (příprava vodního plynu): C + H2O → CO + H2. S kyslíkem se prudce slučuje (hoří namodralým plamenem) na oxid uhličitý: 2CO + O2 → 2CO2 za uvolnění značného množství tepla. 5.2.1 Projevy a příznaky při otravě oxidem uhelnatým CO, klinický obraz Oxid uhelnatý je značně jedovatý, jeho jedovatost je způsobena silnou afinitou k hemoglobinu, s nímž vytváří karbonylhemoglobin (COHb), vazbu 220x pevnější

než oxyhemoglobin

(vazba

kyslíku

na hemoglobin).

Karbonylhemoglobin znemožňuje přenos kyslíku v podobě oxyhemoglobinu z plic do tkání. Vazba karbonylhemoglobin je nezvratná a jeho odstranění z krve trvá mnoho hodin až dní.

106

Obrázek č. 1: Schéma otravy CO (http://vytapeni.tzb-info.cz/provoz-a-udrzbavytapeni/7317-podminky-bezpecneho-provozu-spotrebicu-kategorie-b-a-c) Známky lehké intoxikace oxidem uhelnatým se objevují při přeměně asi 10 až 25 % hemoglobinu na karbonylhemoglobin. Jde o bolesti hlavy, závratě, nevolnost, otupení myšlení a překrvení ve tváři. Středně těžká hladina karbonylhemoglobinu v krvi (25 až 45 %) se projevuje zmatenost, zvracení, somnolence (nejlehčí stav poruch vědomí, kdy raněný reaguje na oslovení) až sopor (středně těžká porucha vědomí, kdy raněný reaguje na bolestivý podnět, ale již ne na oslovení. Těžké intoxikace je provázena obsazením přibližně 45 až 60 % hemoglobinu oxidem uhelnatým a manifestuje se křečemi, bezvědomím s poruchami dechu, šokovým stavem a fixovanou mydriasou (rozšíření zornic očí). U velmi těžkých a smrtelných stavů má raněný části těla jako jsou hlavně: rty, tváře, apod. zvláštní světle červený odstín, který je způsoben světle červeným ("třešňovým") zabarvením karbonylhemoglobinu. Jak už bylo zmíněno výše, oxid uhelnatý vzniká hlavně nedokonalým spalováním uhlíku, tudíž k mimořádným událostem a hromadným otravám dochází nejčastěji při závadách na spotřebičích, nejčastějším případem jsou 107

plynové kotle, apod. Na grafu níže můžete vidět průběh nárůstu oxidu uhelnatého v prostoru koupelny při různých provozních stavech. Proto je velmi důležité dbát na pravidelné kontroly těchto zařízení a jejich případné opravy a čištění komínů z důvodu dobrého tahu komínů.

Obrázek č. 2: Průběh nárustu CO (http://vytapeni.tzb-info.cz/provoz-a-udrzbavytapeni/7317-podminky-bezpecneho-provozu-spotrebicu-kategorie-b-a-c)

108

Možnosti laické ochrany před otravou oxidem uhelnatým: Pokud se objeví: 1. Žlutý plamen v důsledku nedokonalého spalování 2. Stopy znečištění v důsledku úniku spalin na stropě 3. Orosení studených ploch (zrcadel) krátce po zapnutí spotřebiče 4. Patrný kyselý zápach a vlhkost prostředí 5. Pokud naměříte únik oxidu uhelnatého …je patrný únik oxidu uhelnatého! První pomoc při otravě oxidem uhelnatým Postiženou osobu je potřeba co nejdříve (nejlépe okamžitě) přemístit na čerstvý vzduch a zavolat Rychlou záchrannou službu! Při vysoké koncentraci CO ve vzduchu při požáru (koncentrace nad 1%) postižený nemusí cítit příznaky otravy CO. Postižený náhle upadne do bezvědomí a může i zemřít. Proto vždy dbejte na svou vlastní bezpečnost! Věděli byste, kdy je lidské tělo nejčastěji vystaveno oxidu uhelnatému? _______________________________________________________________ _____________________________________________________________ Významnou příčinou vystavení oxidu uhelnatému je kouření. Lidé kouřící cca 20 cigaret denně mají v krvi asi 4 až 7 % hemoglobinu zablokováno působením CO. Při pasivním kouření je člověk vystaven v průměru koncentracím okolo 1,7 mg/m3.

109

Obrázek č. 3: Co vše je v cigaretě (http://www.martinkos.estranky.cz/clanky/na-zdravi/pritel-nikotin_.html) 5.2.2 Pomůcky PC, řídicí jednotka, spirometr

Obr č. : spirometr (zdroj www.vernier.com). 5.2.3 Úkoly 5.2.3.1 Úkol č. 1 – Měření objemu nádechu a výdechu 1. Zapoj řídicí jednotku do PC. 2. K řídící jednotce připoj čidlo Spirometr, kanál Vin 0. 3. Spusť program eProLab. 4. Klikni na HiScope. 5. Nastavení programu: a) Vybrat připojená čidla

: zvolit připojená čidla a specifikovat, do

kterého kanálu jsou připojena – Spirometr, Vin 0 b) Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

- zvolíme

Vybrat jednu c) Vymezení parametrů vzorkovacího času

- volíme vzorkovací

periodu a počet vzorků – nastavíme 20 sekund až 1 minutu

110

d) Otevřít y(t) okno

- zvolíme počet vykreslených grafů, na Hlavní

osu přidáme vybraná čidla e) Min a Max nastavíme na -3 a +3 litry (v měřeních vitální kapacity plic bude tato hodnota ponechána na -10 až +10l) f) Zaškrtneme „Zobrazit nulovou hodnotu“ g) Zaškrtneme „Zobrazit číselný integrál na čase“ h) V okně s grafy zaškrtneme políčko pro zobrazení hodnot:

6. Změř hodnotu objemu vzduchu při normálním dýchání. Spuštěním pomocí ikony pro nahrávání

. (pozn. do spirometru se dýchá pomalu,

při měření je nasazený náustek) 7. Dělicími čarami ohranič úsek, který měří nádech – v pravé části obrazovky se zobrazí objem při nádechu (poslední hodnota dole) 8. Bod č. 7 zopakuj nyní pro výdech. 9. Ulož graf získaný z měření normálního dechu (pomocí ikony

).

10. Po ukončení měření vše řádně ukliď

5.2.3.2 Úkol č. 2 – Vypočítat, za jak dlouho by jeden průměrný člověku došel

kyslík

v uzavřené

místnosti

bez přístupu

vzduchu

o rozměrech: 6m x 4m x 3m? Průměrný nádech člověk je 0,5 l, z toho je to 0,105 l kyslíku. Průměrný výdech člověka je 0,5 l, z toho je to 0,08 l kyslíku. Objem místnosti je 72m3 = 72 000 dm3. Což je 15120 dm3 kyslíku. Za minutu se v klidu nadechneme 12 – 16x. Budeme počítat s vyšší hodnotou 16x za minutu. Za minutu spotřebujeme Za hodinu nadechneme 480 l, z toho 100,8 l kyslíku. Za hodinu vydechneme 480 l, z toho 76,8 l kyslíku.

111

150 hodin + 114h. + 86 h + 66 + 50 + 38 + 29 + 22 + 16 + 12 + 9 + 7 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1,5 +1 + 45minut 616hodin a 15 minut = 25 dní (zaokrouhleno) 76,8 x 150 = 11 520, 76,8 x 114 = 8755, 76,8 x 86 = 6604, 76,8 x 66 = 5069, 76,8 x 50 = 3840, 76,8 x 38 = 2918, 76,8 x 29 = 2227, 76,8 x 22 = 1689, 76,8 x 16 = 1228, 76,8 x 12 = 921, 76,8 x 9 = 691, 76,8 x 7 = 538 76,8 x 5 = 384, 76,8 x 4 = 307, 76,8 x 3 = 230, 76,8 x 2 = 153 76,8 x 1,5 = 115, 76,8 x 1 = 76,8 ….vystačí na 616hodin a 15 minut = 25 dní (zaokrouhleno)

112


Název úlohy: Únik CO Cíle:

Jméno: ________________________________________________________ Třída: _______________________________________________________ Vypracováno dne: _____________________________________________ Spolupracovali: __________________________________________________


Jaké jsou fyzikální a chemické vlastnosti oxidu uhelnatého?

-

Jak vzniká oxid uhelnatý?

-

Proč je pro tělo jedovatý?

-

Jak předcházet úniku oxidu uhelnatého a následné otravě oxidem uhelnatým?

-

Jak postupovat při otravě oxidem uhelnatým?

Charakterizujte oxid uhelnatý: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Jak se připravuje oxid uhelnatý? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 113

Jaké jsou možnosti laické ochrany před otravou oxidem uhelnatým? _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Věděli byste, jaká je další příčina vystavení lidského těla oxidu uhelnatému? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________ 5.3.1 Pomůcky PC, řídicí jednotka, spirometr 5.3.2 Úkoly 5.3.2.1 Úkol č. 1 – Měření objemu nádechu a výdechu 1. Zapoj řídicí jednotku do PC. 2. K řídící jednotce připoj čidlo Spirometr, kanál Vin 0. 3. Spusť program eProLab. 4. Klikni na HiScope. 5. Nastavení programu: a. Vybrat připojená čidla

: zvolit připojená čidla a specifikovat, do

kterého kanálu jsou připojena – Spirometr, Vin 0 b. Vymezit proměnné pro grafické a číselné zobrazení dat

- zvolíme

Vybrat jednu c. Vymezení parametrů vzorkovacího času

- volíme vzorkovací

periodu a počet vzorků – nastavíme 20 sekund až 1 minutu d. Otevřít y(t) okno

- zvolíme počet vykreslených grafů, na Hlavní

osu přidáme vybraná čidla

114

e. Min a Max nastavíme na -3 a +3 litry (v měřeních vitální kapacity plic bude tato hodnota ponechána na -10 až +10l) f.

Zaškrtneme „Zobrazit nulovou hodnotu“

g. Zaškrtneme „Zobrazit číselný integrál na čase“ h. V okně s grafy zaškrtneme políčko pro zobrazení hodnot:

6. Změř hodnotu objemu vzduchu při normálním dýchání. Spuštěním pomocí ikony pro nahrávání

. (pozn. do spirometru se dýchá pomalu, při měření

je nasazený náustek) 7. Dělicími čarami ohranič úsek, který měří nádech – v pravé části obrazovky se zobrazí objem při nádechu (poslední hodnota dole) 8. Bod č. 7 zopakuj nyní pro výdech. 9. Ulož graf získaný z měření normálního dechu (pomocí ikony

).

10. Po ukončení měření vše řádně ukliď

5.3.2.2 Úkol č. 2 – Vypočítat, za jak dlouho by jeden průměrný člověku došel

kyslík

v uzavřené

místnosti

bez přístupu

vzduchu

o rozměrech: 6m x 4m x 3m?

115

5.3.2.3 Závěry a celkové zhodnocení práce _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________

116

Člověk a mimořádné události

Recommend Documents