OBCHODNÍ AKADEMIE ORLOVÁ SBÍRKA LABORATORNÍCH CVIČ ENÍ Z ENVIRONMENTÁLNÍ VÝCHOVY

OBCHODNÍ AKADEMIE ORLOVÁ

SBÍRKA LABORATORNÍCH CVIČENÍ Z ENVIRONMENTÁLNÍ VÝCHOVY

MGR VLASTA

DOLEŽALOVÁ

ORLOVÁ 2012

Název: Autor: Vydání: Počet stran: Určeno pro projekt: Číslo projektu: Vydavatel: Tisk:

Sbírka laboratorních cvičení z environmentální výchovy Mgr. Vlasta Doležalová 2012 60 Škola dnes a zítra – inovativní přístup k výuce technických a přírodovědných oborů CZ.1.07/1.1.07/03.0085 Obchodní akademie Orlová

© Mgr. Vlasta Doležalová ©Obchodní akademie Orlová

Obsah Úvod ........................................................................................................................................... 5 1 Základní orientace v systému EDLAB ................................................................................ 6 2 Přemíra solí ovlivňuje životní prostředí ............................................................................ 10 2.1 Zařazení do ŠVP............................................................................................................. 10 2.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 10 2.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 10 2.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 12 2.2.3 Úkoly ....................................................................................................................... 12 2.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce .......................................................................... 15 3 Zvýšená koncentrace CO2 –příčina globálního oteplování ............................................. 16 3.1 Zařazení do ŠVP............................................................................................................. 16 3.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 16 3.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 16 3.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 17 3.2.3 Úkoly ....................................................................................................................... 17 3.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce ..................................................................... 19 4 Kvalitní voda – základ života ............................................................................................. 20 4.1 Zařazení do ŠVP............................................................................................................. 20 4.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 20 4.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 20 4.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 21 4.2.3 Závěry a celkové hodnocení práce ..................................................................... 24 5 Civilizační choroby .............................................................................................................. 25 5.1 Vložení do ŠVP .............................................................................................................. 25 5.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 25 5.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 25 5.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 26 5.2.3 Úkoly ....................................................................................................................... 27 5.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce ..................................................................... 30 1 Základní orientace v systému EDLAB .............................................................................. 32 2 Přemíra solí ovlivňuje životní prostředí ............................................................................ 36 2.1 Zařazení do ŠVP............................................................................................................. 36 2.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 36 2.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 36 2.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 38 2.2.3 Úkoly ....................................................................................................................... 38

2.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce .......................................................................... 42 3 Zvýšená koncentrace CO2 –příčina globálního oteplování ............................................. 43 3.1 Zařazení do ŠVP............................................................................................................. 43 3.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 43 3.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 43 3.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 44 3.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce .......................................................................... 46 4 Kvalitní voda – základ života ............................................................................................. 47 4.1 Zařazení do ŠVP............................................................................................................. 47 4.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 47 4.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 47 4.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 49 4.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce .......................................................................... 52 5 Civilizační choroby .............................................................................................................. 53 5.1 Vložení do ŠVP .............................................................................................................. 53 5.2 Realizace úlohy .............................................................................................................. 54 5.2.1 Teoretický základ úlohy .......................................................................................... 54 5.2.2 Pomůcky .................................................................................................................. 55 5.2.3 Úkoly ....................................................................................................................... 55 5.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce .......................................................................... 58 Doporučená literatura............................................................................................................ 59 Závěr ...................................................................................................................................... 60

Úvod Environmentální vzdělávání a výchova si klade za cíl přivést jednání žáků co nejvíc do souladu s životním prostředím. Poskytnout jim co nejvíc informací o stavu okolního prostředí, a to co nejzáživnější formou, aby žáci získali kladný postoj k ochraně životního prostředí i k ochraně vlastního zdraví. Sbírka laboratorních cvičení z environmentální výchovy může sloužit jako nástroj ke zprostředkování dovedností, které žáky zapojí do praktické činnosti v ochraně životní prostředí. Pomůže zvýšit povědomí, že životní prostředí je tvořeno různými složkami, které jsou navzájem propojeny a že změna jedné může ovlivnit i ty další. Environmentální výchova je součástí řady předmětů, a tak mohou popsaná laboratorní cvičení doplnit výuku řady předmětů – zeměpis, chemie, biologie případně fyziky a dalších předmětů. Jejich cílem je seznámit žáky s některými metodami získávání praktických měřitelných dat s podporou prostředků IT. Pro sledování vlastností látek jsou v současné době k dispozici čidla pro měření teploty, vodivosti, měření koncentrace některých iontů. Pro sledování vlastní fyzické kondice jsou k dispozici čidla pro měření krevního tlaku a čidlo pro měření srdečního tepu. Obsahová náplň studijního materiálu odpovídá ŠVP na OA Orlová. Použité moderní metody mají rozšířit možnosti praktické výuky přírodovědných a technických předmětů bez potřeb speciálních odborných laboratoří a jsou realizovatelné v prostorách běžné třídy. To ovlivňuje výběr použitelných chemikálií, laboratorního skla a dalších pomůcek. Vybíráme pokusy bez náročných aparatur, bez nutnosti zahřívání otevřeným ohněm, bez nebezpečných zplodin apod. V některých úlohách budou žáci samostatně pořizovat data a poté je analyzovat, v jiných úlohách bude data pořizovat učitel a žáci je budou jen vyhodnocovat. Materiál si neklade za cíl dotknout se všech ekologických problémů a současně řešených témat. Zaměříme se na úlohy z vybraných oblastí, v nichž budeme moci použít pořízené měřicí sady. Pokud tento způsob oživení výuky zaujme učitele a především žáky, je možno rozšířit sadu čidel i další úlohy. Cílem je spíše podnítit zájem učitelů používat ve výuce experimentální úlohy a jednoduchostí provedení k tomu vytvořit podmínky. Je již pouze na vás, jak využijete nové možnosti o doplnění kompetencí v oblasti měření. Přeji vám mnoho úspěchu při studiu a doufám, že vás využití prostředků IT v oblasti získávání dat natolik motivuje, že najde své pevné místo ve výuce. Přejeme vám hodně úspěchů ve studiu. Materiál vás naučí:  Ovládat prostředí programu eProlab pro měření s využitím čidel připojených k počítači prostřednictvím AD převodníku. 

Ovládat vybraná čidla měřících sad.



Pracovat s teploměrem GoTemp v prostředí Logger-Lite

Budete mít k dispozici: přehled o možnostech využití měřících sad ve výuce kompetence ke zpracování experimentálně získaných dat Manuál k základnímu měření v prostředí EPROLAB, který jsme umístili do této sbírky.

Popis základních funkcí prostředí EPROLAB

6

1 Základní orientace v systému EDLAB EDLAB je systém pro nácvik měření s podporou počítače. Umožňuje měření různých veličin s podporou čidel připojených k PC prostřednictvím AD převodníku (transformuje měřená analogová data na digitální, která se zobrazují ve speciálním programovém prostředí EPROLAB. AD převodník má 5 analogových a 2 digitální vstupy, takže můžeme měřit i několik veličin současně. AD převodník je k počítači připojen a také napájen portem USB. Čidla se připojí k AD převodníku speciální redukcí. Výhody pro využití při výuce: 

Měření jsou velmi přesná i u rychlých procesů



Graficky přehledná zobrazení sebraných dat – tabulky, grafy



Možnost uložení dat v počítači, což dává šanci přenést pokusy frontálně do počítačů žáků



Možnost domácího zpracování naměřených dat



Příprava pokusu i v předstihu



Možnost týmové práce

Ukázka základního menu:

Vstup do měření

Vstup do zavedení nových čidel a jejich konfigurace Vstup do měření


7

Postup při výběru čidla : postupujte podle naznačených kroků 1 - 5

1

2

3

5

4

Nastavení měřených veličin :vybrat vše a potvrdit ( Min, Max jsou převzato z kalibrace)

Popis základních funkcí prostředí EPROLAB Nastavení intervalu vzorkování a počet vzorků - tím i čas měření

Nastavení osy pro měřená data

8


9

Po potvrzení máte připravená plochu k měření:

Nastartujete měření ikonou

a po jeho ukončení můžete získaný graf uložit

ikonou Ikonou

můžeme uložit naměřená data ve formě tabulky.

Zvýšená koncentrace CO2 je příčinou globálního oteplování

10

2 Přemíra solí ovlivňuje životní prostředí V kapitole se dozvíte:  Co je salinita a v jakých jednotkách se vyjadřuje 

Jak působí přemíra soli v půdě i ve vodě na životní prostředí



Které částice způsobují slanost a jak se do půdy dostanou



Jak změříme koncentraci chloridových aniontů v mg/l s využitím prostředků IT.

Po jejím prostudování budete moci vysvětlit: 

které soli jsou zdrojem chlóru, jak vznikají ionty Cl- ve slané i sladké vodě a příslušné pochody zapsat chemickou rovnicí – NaCl, CaCl2



jakým způsobem se do půdy i do vody dostane přemíra solí – přirozeně rozpouštěním solí v rámci koloběhu vody, uměle prostřednictvím odpadních vod



jak přemíra solí ovlivňuje živé organismy a tím celé životní prostředí – úhyn rostlinných organismů, koroze apod.



jaká koncentrace chloridových iontů ve vodě způsobí její slanost - 250 mg/l



pomocí ICT pomůcek určit koncentraci iontů Cl- ve vodě



odečítat z grafu naměřené hodnoty.

2.1 Zařazení do ŠVP Název úlohy

Chloridové ionty způsobují slanost

Cíle

Měření koncentrace Cl- iontů s využitím prostředků IT

Forma práce:

Skupinová práce ve třídě

Časové rozvržení realizace experimentu:

45 min.

2.2 Realizace úlohy 2.2.1 Teoretický základ úlohy 

Ionty Cl- iontů vniknou rozpouštěním solí ve vodě NaCl, CaCl2. Vysvětlete, jak se do

vody dostanou jinak než v rámci koloběhu vody v přírodě. – solení cest, z odpadních vod, změkčovadla, apod. 

Jak ovlivní zvýšená koncentrace solí životní prostředí - poškození rostlinných i některých živočišných organismů, koroze mostních kovových pilířů



Zapište chemické rovnice vzniku Cl- iontů ve vodě : rozpouštění solí (hydrolýza)


11

NaCl = Na+ + ClCaCl2 = Ca2+ + 2Cl-



Jak můžeme zjistit množství solí ve sledovaných vzorcích – měřením s využitím prostředků IT.

Vysvětlete žákům podstatu funkčnosti sondy pro měření Cl- (jen pro učitele) Sonda měří napětí mezi srovnávací elektrodou na bázi Ag/AgCl a snímací elektrodou. Ta obsahuje pevnou membránu. Membrána propouští chloridové anionty, nepropouští vodu. Když se změní počet chloridových aniontů procházejících membránou ke snímací elektrodě, změní měřené napětí. Ze změřeného napětí propočítá připojené rozhraní koncentraci iontů v roztoku. Sondu je možné používat při teplotách 0°C – 50°C v prostředí s pH 2 – 12. (www.vernier.cz) Najděte na internetu:  Doplňte do tabulky chybějící údaje a označte je do přiložené mapy

Pořadí Lokalita

Název lokality

Průměrná koncentrace soli v %o

1

Amerika

Velké solné jezero

137

2

Asie

Mrtvé moře

300 - 350

3

Evropa

Jaderské moře

38,3

4

---

Světový oceán

35

5

Asie

Kaspické moře

12,9 – 13,2


12

2.2.2 Pomůcky Internet, PC, řídicí jednotka, sonda chloridových aniontů, sklenice se vzorky vody z vodovodu, voda z potoku, slaná voda, vzorky půdy, ubrousky na osušení sondy

Obr 1. Sonda chloridových iontů CL.BTA (www.vernier.cz)

Obr.2 AD převodník (www.edlab.cz)

2.2.3 Úkoly Úkol č. 1 Za pomoci sondy chloridových aniontů změřte koncentraci chloridových iontů ve vybraných vzorcích vody a půdy o hmotnosti 100 g Při měření postupujte dle návodu 1. Připojte k notebooku AD převodník a připojte sondu vápenatých iontů (CL-ISE). 2. Spusťte program EProLab. 3. Klikněte na HiScope. 4. Pomocí ikony vyberte připojené čidlo. 5. Protože se jedná o senzor vyžadující kalibraci, zvolte pokračujeme výběrem čidla(1) nebo vložením nového (4)

a


13

6. Vezměte kalibrační roztok a do něj vložíte čidlo, důležité je, aby byl přepínač na čidle v rozmezí měření 10–1000 mg/l. 7. Po vložení do kalibračního roztoku zaškrtněte pole „Zobrazit“. Objeví se vám hodnota vodivosti čidla. Napíšeme do editačního okénka 1000, proto je nutné upravit parametry v kolonce k1, musíte zde nastavit takovou hodnotu, aby se v zobrazení objevila hodnota 1000, počkáme 30 s, až se senzor stabilizuje, provedeme totéž na dolní mez 10. Až poté bude senzor zkalibrovaný a vy se budete moci pustit do měření. 8. Po správné kalibraci klepněte na „Uložit“ a „Zavřít“.

9. Dostanete se opět do základního menu, kde kliknete na a HiScope dále na ikonu „Vybraná připojená čidla .

a

10. Z předložených čidel vyberte „CA-SCA“ a přemístěte jej tlačítkem „Přidat“ . 11. Čidlo opláchneme v destilované vodě a osušíme. 12. Po přidání klepněte na „y: veličiny“

a dále na „vybrat jednu“

. Vše potvrdíte a ukončíte tlačítkem „Ano“. 13. Nyní je třeba vyměřit délku času, po který bude experiment probíhat, proto klepněte na tlačítko v horní liště. 14. Rozbalí se okno, ve kterém nastavte vzorkovací periodu 20 ms a počet vzorků 16 000. Po přepočtu by měl být vzorkovací čas 5 minut 20 sekund (čas je nastaven raději delší). Nastavení vzorkování uložte klepnutím na tlačítko „Ano“. 15. Klepněte v horní liště na ikonu otevřít „y(t) okno“ , rozbalí se okno pro nastavení proměnné. Jelikož máme pouze jednu proměnnou, budeme pracovat v první záložce „y(t):1“ jde na hlavní osu (vlevo) tlačítkem „přidat“ přidáme proměnnou teploty. Potvrzení opět provedeme odklepnutím na ikonu „Ano“, poté se již objeví grafické znázornění měření. 16. Spusťte měření tlačítkem

.

17. Ponořte senzor do vzorku A tak, aby byla celý senzor až po „díru“ ponořen ve vodě. Měříme 20s. 18. Senzor omyjeme v destilované vodě a měření opakujeme podruhé. 19. Po proměření uložte výsledek a následně elektrodu opláchněte v destilované vodě a utřete filtračním papírem do sucha. Měření zastavte pomocí ikony klepnutím na ikonu

pod názvem „vzorekA_prijmeni“.

20. Senzor opět opláchněte a opakujte měření postupně pro všechny vzorky. 21. Získané koncentrace zapisujte do tabulky.

a uložte


14

Ukázky měření

O,1M roztok NaCl

k Slaná voda

Pitná voda z kohoutku


15

Přehled vzorků Vzorek

Koncentrace chloridových iontů-

0,1 mol/l

Kalibrační roztok

0,18 mol /l

Slaná voda

0,03 mol/l

Voda z kohoutku

Vzorek


Půda z okraje silnice (v zimě)

0,22mol/l

Lesní půda Půda ze záhonu

0 0

Úkol č. 2 Vyhodnoťte získané údaje:  Z naměřených hodnot dopočítejte koncentraci Cl v %0 Výpočet : 0,22mol/l Cl- 0,22 . M(Cl) = 0,22.35,5= 35,72%0

 Zdůvodněte zjištěné skutečnosti – v zimě se opakovaně používá solení cest

2.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce Činnost člověka může způsobit salinitu půdy a vod a tím i poškození životního prostředí z důvodů – chlorování pitné vody, které se dostane do odpadních vod, používání změkčovadel, průmyslové odpady Získali jste zkušenost jak kvantitativně sledovat koncentrace chloridových iontů

Kontrolní otázky a úkoly: Pomůcky: internet, encyklopedie, učebnice. 1.

Uveďte, kladnou formu využití nadměrně slaných vod, vysvětlete význam Solných jeskyní – přirovnává se pobytu u moře, působí léčivě na horní cesty dýchací , oběhový systém, kožní nemoci, imunitu apod.

2.

Která onemocnění mohou při léčení využívat vodu s nadměrnou slaností. – kožní (psoriáza)


16

3 Zvýšená koncentrace CO2 –příčina globálního oteplování Kapitola je věnována  Problematice globálního oteplování zemského povrchu  Seznámení s příčinami i důsledky tohoto jevu  Vysvětlení pojmu skleníkový efekt  Diskusi o celosvětovém přístupu k řešení tohoto problému Na závěr byste měli umět:  vysvětlit základní pojmy - globální oteplování, skleníkový efekt, skleníkové plyny, klimatické změny,  ovládat čidla potřebná ke sledování průběhu experimentů simulujících vliv skleníkového efektu na globální oteplování Země  vyhodnotit výsledky pozorování a pochopit podstatu globálního oteplování


Podstata skleníkového efektu

Cíle

Měření teploty s využitím prostředků IT

Forma práce:



30 min.

3.2 Realizace úlohy 3.2.1 Teoretický základ úlohy 1. Skleníkový efekt – pojem vzniklý jako analogie se skleníky požívanými v zahradnictví. Označení však neodpovídá skutečnosti. Ve skleníku slunce ohřívá vzduch a stěny skleníku brání, aby neunikal; zatímco skleníkový efekt je způsoben tím, že Země propouští veškeré sluneční záření k povrchu, ale zpět se odrazí jen část vlnění, tepelné záření s větší vlnovou délkou je absorbováno zemským povrchem a od něj se pak vzduch ohřívá. Nedostatečný odraz tepelných paprsků je způsoben především nečistotami v ovzduší. 2. Antropogenní skleníkový efekt nazýváme působení ldkého faktoru, který přispívá k vytváření skleníkového efektu. 3. Skleníkové plyny – plyny přispívající ke skleníkovému efektu. Rozeznáváme plyny a) Přirozeného původu ( součást ovzduší) – CO2 ., vodní páry, N2O a CH4 b) Antropogenního (působenám lidského faktoru) – je celá řada – freony (CFC, HCFC), halony a celá řada dalších a patří sem i CO2 , metan c) Velmi úzce skleníkový efekt souvisí také s ozónovou dírou.


17

4. Dopady - ústup ledovců (90%), extrémy počasí (hurikán, tajfunm aoids), šíření nemocí aj. 5. Řešení – tento problém jako celosvětový v popředí zájmu. Byl vytvořen Mezinárodní panel pro změnu klimatu a podepsán Kjótský protokol.v němý se 21 zemí zavázalo, že sníží množství skleníkových plynů ( především snížením spalování fosilních paliv) 6. Míra oteplení jednotlivých částí povrchu – severní polooule se oteplila více – protoře má více pevnin

Najdi na internetu  Proč se vlivem skleníkového efektu šíří nemoci  Které státy nepodepsaly ( neratifikovaly) Kjótský protokol  Jak globální oteplování působí na zdravé lidí?  Jak podporuje ČR snižování podílu spalování fosilních paliv?

3.2.2 Pomůcky PC, čidlo teploměru, průhledné pravítko, plastová láhev s uříznutým hrdlem, stojan, lampa, lepicí páska, nainstalovaný software Logger-Lite 3.2.3 Úkoly Simulujte skleníkový efekt

Schema experimentu (www.vernier,cz)


18

Úkol č. 1 – ZMĚŘTE TEPLOTU V LÁHVI ZA STÁLÉHO OSVĚTLOVÁNÍ 1. Vložte do PC instalační CD s prostředím Logger-Lite 2. Podle návodu nainstalujte příslušný program 3. Teploměr GOTEMP připojte k PC přes USB port a vložte do láhve s platovým pravítkem a přilepte 4. Spusťte program Logger Lite. 5. Seznamte se základní nabídkou

Důležité je nastartování měření nástrojem Měření se ukládají do souboru , použijete nástroje pro soubor nový, otevření, uložení

V levé části okna vidíme tabelované měřené hodnoty, pod tabulkou průměrnou hodnotu vzorkovacího času Konec teploměru vložte sklenice s pravítkem Měřte dvakrát po dobu 1,5 minuty. Po každém měření uložte. Ukázky měření

Zvýšení teploty během 2,5 minuty z 25,4 na 28,9 °C – zvýšení o3,5 °C


19

Zvýšení teploty během 2,5 minuty z 30,1 na 31,1 °C – zvýšení o1,0 °C

Úkol č. 2 – ČTENÍ Z GRAFU  Z grafů je vidět, že měření v prvním časovém intervalu dosáhlo větší změny teploty  Nárůst teploty se projevil v prvních 8 měřeních.

3.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce Seznámili jsme se s problematikou skleníkového efektu a globálního oteplování. Dalším důležitým ukazatelem je 1. tloušťka permafrostu (věčně zmrzlá země) 2. změna hladiny oceánů 3. tání ledovců

v České republice se uvádí, průměrná roční teplota 9,1 °C nárůst roční teploty je 0,028°C nárůst teploty za celé 20, století je 1,1 – 1,3°C Zapamatujte si skleníkový efekt, globální oteplování, skleníkové plyny, ozónová vrstva Země, klimatické změny, Kjótský protokol, kritika globálního oteplování.

Kvalitní voda – základ života

20

4 Kvalitní voda – základ života Kapitola je věnována  Otázce zjištění čistoty vody –  Rozlišování vody z hlediska účelu  Jakými ukazateli hodnotíme kvalitu vody  Jaké parametry musí splňovat pitná voda Na závěr byste měli umět:  S využitím čidel analyzovat vzorky vody  Vyhodnotit kvalitu vody na základě zjištěných hodnot  Vyjmenovat některé ionty, které nesmí obsahovat pitná voda


Ekologie – čistota vody

Cíle

Měření teploty a vodivosti s využitím prostředků IT , pH pomocí pH indikátoru

Forma práce:



30 min.

4.2 Realizace úlohy 4.2.1 Teoretický základ úlohy Čistota vody vyjadřuje obsah cizích látek vyskytujících se ve vodě. Skutečně chemicky čistá voda H2O se v přírodě nevyskytuje, lze ji připravit pouze laboratorně. Čistotu vody posuzuje podle toho, k jakému účelu ji budeme využívat. Z hlediska účelu existuje Pitná voda obsahuje minerálních látek vhodná jen pro pití, nehodí pro průmyslové využití (pro laboratorní účely - není to čistá H2O , ani pro chlazení – může vzniknout kotelní kámen). Požadavky na kvalitu jsou stanoveny zákonem 252/2004 Sb. Užitková voda není upravována, hodí se pro ohřev, úklid a pro průmyslové použití je důležitá tvrdost vody Odpadní voda je znečistěna lidskou činností. Při čištění se voda odděluje a po oddělení se dále zbavuje kalů a sedimentů. Oddělené kaly –tzv. Aktivní kal se průmyslově zpracovává na bioplyn. Zjišťování kvality vody je soubor fyzikálně-chemických metod, kterými zjišťujeme koncentraci kovů (Ca, Mg, Al, Mn , Fe a další stopové prvky), nekovy (Cl, S, P ) a další


21

prvky či skupiny, např. CO2 . Dále se provádí rozbor na organické látky (BSK, CHSK, TOC) a rozbor mikrobiologický. Úprava kvality vody - spočívá ve filtraci a deionizaci.  Pitná voda se případně mineralizuje (přidávání některých prvků – fluorizace vody).  Z průmyslovévody je nutno odstranit těžké kovy aropné produkty

Čištění vody je složitý mnohastupňovýproces. Zahrhuje  Fyzikálně –chemické metody – sedimentace, flotace, filtrace, iontovýměna, koagulace, srážení, neutralizace, membránové výměny atd.  Biologické – zemní filtry, biofiltry, oxidační příkopy, ale také za pomocí bakterií

Každá z metod umožní odstranit z vody příslušné částice Najděte na internetu: 1. Vysvětlete proces samočistění vody v přírodě – uveďte základní fáze a načrtněte schéma 2. Najděte, jak se upravuje kvalita vody v domácích bazénech

4.2.2 Pomůcky PC, AD převodník, čidlo teploměru, nainstalovaný software Logger-Lite, čidlo CON_BTA – konduktometr pro měření vodivosti a pH indikátory pro měření pH (neboť v současné době nám chybí čidlo). Tři vzorky vody ve sklenicích – pitná z kohoutku, balená pitná voda, užitková voda.

Vodivostní sonda CON.BTA pH indikátorové papírky

Teploměr GoTemp

(www.vernier.cz)

4.2.3 Úkoly U vybraných vzorků změřte pH, teplotu ve °C a vodivost Vzorek

pH

Teplota °C

Vodivost

C(H3O+)

Pitná voda

6,5

37,9

277,9

139

Balená voda

6

22,5

1741,3

876,5

Odpadní voda

9

19,6

296,4

148,2


22

Měření teploty: Odpadní voda

Balená voda

Měření vodivosti Kontrola kalibrace čidla – nakalibrováno na 2000uS

Vodivost 2000uS ….čidlo měří správně

Pitná voda

Kvalitní voda – základ života Odpadní voda

Balená voda

23


24

Pitná voda

Přepočet vodivosti na koncentraci iontů:

1000 μS/cm = 500 mg/l

Závěr: výrazný nárůst vodivosti u balené vody byl způsoben přítomností dalších prvků, takže se nejednalo čistou vodu. 4.2.3 Závěry a celkové hodnocení práce  V této kapitole jsme zaměřili svou pozornost na kvalitu vody a její zjištění.  Naučili jsme se pracovat s čidly pro zjišťování některých vlastností látek  Naučili jsme se kalibrovat čidlo  Naučili jsme se přepočítat vodivost na koncentraci látky v roztoku.  Kyselost jsme odhadli jen pomocí indikátorových papírků. V případě doplnění čidel bude možno také i tento parametr změřit přesně. Zjistěte na internetu 1. K jakému znečistění vody došlo při povodních v České republice v roce 2002 2. Srovnejte jednotlivé kontinenty podle znečistění vody, znázorněte graficky.

Civilizační choroby

25

5 Civilizační choroby V této kapitole se 

Dozvíte, čemu říkáme je civilizační choroba



Uvedeme možnosti, jak lze předcházet civilizačním chorobám



Zaměříme se na problematiku vysokého tlaku



Naučíme se, jak a kdy měřit tlak krve pro získání co nejpřesnějších hodnot



Ověříme si, zda je krevní tlak v průběhu dne stále stejný



Vysvětlíme si některé důležité pojmy - tlak systolický a diastolický

Po jejím prostudování budete: 

Znát přehled základních rizikových faktorů vedoucích k některé z civilizačních chorob



Umět vyjmenovat choroby, které jsou způsobeny vysokým krevním tlakem



Umět vysvětlit důležité pojmy související se srdečním tepem a krevním tlakem



Znát fyziologickou hodnotu pro normální tlak krve



Umět pracovat s čidlem pro měření krevního tlaku



Umět posoudit rozdíly při měření krevního tlaku za různých podmínek.

5.1 Vložení do ŠVP Název tematického celku


Název úlohy

Měření krevního tlaku

Cíle

Naučit se změřit krevní tlak a vyhodnotit výsledek měření

Forma práce:


Mezipředmětové vztahy:

IT , Biologie, Ekologie


45 min.

5.2 Realizace úlohy 5.2.1 Teoretický základ úlohy Civilizační chorobou rozumíme onemocnění, u něhož se předpokládá, že je důsledkem nezdravého životního stylu.


26

Tyto choroby mohou být způsobeny:  nesprávná výživa  příjem kaloricky bohatých jídel  nadměrná konzumace jídla  kouření a konzumace alkoholu  nadměrný a trvalý stres  nedostatek fyzického pohybu Mezi nejčastěji se vyskytující řadíme: arterosklerózu, obezitu, diabetes, hypertenzi Jak snížit rizika: kontrola příjmu energie, redukce hmotnosti, pestrá, vyvážená strava, pravidelný pohyb, pravidelná péče o zdraví Najděte na internetu:  Základní symptomy ukazující návyk na alkohol  Vývoj návykovosti  Působení alkoholu na mozek

Zaměříme se na krevní tlak, který budeme měřit:  Oběhová soustava potřebuje stálý tlak, aby mohla neustálou výměnou krve se zabezpečit dostatek kyslíku a živin v tkáních, stejně jako se zabezpečit odvedení oxidu uhličitého z plic a dalšího odpadu.  Systola, Diastola, SAT Pozitivní tlak se vytvoří silným stažením levé srdeční komory. Při měření se uvádí jako systola. Během uvolnění této komory se tlak zachovává z důvodu uzavření aortální chlopně a stažením tepen. Toto je při měření uváděno jako diastola. Užitečným měřítkem prokrvenosti tkání je tzv. střední arteriální tlak (SAT). Není to prostý průměr systolického a diastolického tlaku, protože diastola trvá dvakrát tak dlouho jako systola. SAT může být přibližně vypočten ze vztahu: SAT = (Psystolický + 2× Pdiastolický)/3  Jak se zapisuje tlak jako 2 čísla oddělená lomítkem systolický tlak / diastolický tlak  Během dne se tlak mění maxima dosahuje v 18:00 a minima mezi 2 a 4:00. Během  dne dosahuje špičky jednou za 2 hodiny.

5.2.2 Pomůcky PC, AD převodník, čidlo měření tlaku, lepítka pro uchycení elektrod, ubrousek na otření míst, kam umístíme elektrody.


27

2 1

Obr. 5.1 Senzor pro měření systolického a diastolického tlaku

5.2.3 Úkoly Úkol č. 1 Změřte tlak skupině spolužáků  Vytvořte skupinu spolužáků a změřte všem tlak v klidu vsedě.  Potom si vždy 1 žák udělá 10 kliků a vzápětí mu změříte tlak.  Poté každý ze skupiny vypije 2dl CocaColy (nebo jiný energetický nápoj) a měření zopakujete potřetí.  Naměřené grafy uložte jako obrázek a poté vložíte do protokolu. Pochopte princip měření čidla pro měření tlaku krve

Senzor používá tzv. oscilometrickou metodu. Tato metoda je založena na měření a vyhodnocování rytmických oscilací tlaku v manžetě, jež je ovinuta kolem ruky. Během srdečního cyklu dochází k objemovým změnám zaškrceného místa (paže), které se přenáší na změnu tlaku v manžetě. Senzor tedy obsahuje čidlo tlaku s tenkou membránou, která se v závislosti na měnícím se tlaku prohýbá. Tento pohyb je převáděn na měnící se výstupní napětí, které připojené rozhraní přepočítává na krevní tlak. Senzor provádí automaticky korekci na teplotu. (www.vernier.cz) Princip nasazení manžety – 2 cm nad loket, přichytit suchým zipem tak, aby hadičky byly na tepnách, hadičku bez balonku připojíte k Senzoru tlaku krve. Senzor připojíme přes redukci k AD převodníku a ten k počítači. Princip měření – měřený žák sedí v klidu s nasazenou manžetou. Spustíme měření (viz postup) balonkem nafoukneme manžetu, až tlak ukazuje asi 170, pak necháme postupně unikat vzduch. Až tlak klesne pod 50 měření vypněte a nechte zobrazit hodnoty,

Postup při měření 1. Připravte manžetu, usaďte měřenou osobu pohodlně na židli a připevněte manžetu (1) a čidlo(2) pro měření tlaku krve (viz Obr. 5-1) 2. K počítači připojte AD převodník.


28

3. K vybranému kanálu připojte čidlo měření tlaku krve. 4. Otevřete prostředí programu eProLab. 5. Pro otevření prostředí k zobrazování měřených údajů klikněte na tlačítko HiScope. 6. Program si nastavte podle následujících kroků:  Vybrat připojená čidla

: zvolit připojené čidlo – kanál Vin 0,

 Vymezte proměnné pro grafické i číselné zobrazení dat všechny.

 zvolíme: Vybrat

 Zvolte hodnoty parametrů pro vzorkování  zvolíme vzorkovací periodu 5 ms a počet vzorků 500. – měření 2500ms = 2,5s  Otevřete y(t) okno – určete počet vykreslených grafů, na Hlavní osu přidáme vybraná čidla a vymezíme minimální a maximální hodnotu.  V okně s grafy zaškrtnete políčko 7. Po přípravě k měření (bod 1) zapněte program

. pro zobrazení hodnot: a nechte běžet sběr údajů –

zobrazíte si údaje o tlaku krve v tabulce i graficky. 8. Zjištění informace uložte graf nástrojem . 9. Celý pokus uložte nástrojem 10. Po přípravě dalšího žáka můžeme znovu změřit . 11. Prohlédněte si získaná data ve formě tabulky i grafu a uložte

.


29

Ukázka měření

TK 137,9 /92,7 14:30

TK 176,89 /85 17:30 Měření tlaku v průběhu hodiny. žák A B C

v klidu

po fyzické

Po požití energetického

námaze

nápoje

Civilizační choroby 5.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce

 Vyhodnoťte výsledky získaných měření.  Jak se změnil tlak po fyzické námaze?  Ovlivnil energetický nápoj hodnotu tlaku  Snad mezi sebou nemáte kuřáky. Pokud ano, vyhodnoťte výšku jeho tlaku.

Odpovězte si na otázky:  Které zlozvyky mohou u člověka zvyšovat krevní tlak?  Zda je lepší nízký tlak či vysoký tlak  Jaká onemocnění může přivodit stálý vysoký tlak (hypertense)  Kdy hovoříme, že máme nízký tlak ( hypotenze)

Přečtěte si na internetu: 1. Co je následné onemocnění? 2. Uveď některá následná onemocnění způsobená alkoholem 3. Popiš vstřebávání alkoholu v lidském těle 4. Proč je důležité dodržovat pravidlo nezletilým alkohol nepatří a kouření rovněž nepřispívá ke zdravému vývoji?

30

Pracovní listy žáků

Źákladní orientace v systému Edlab

32

1 Základní orientace v systému EDLAB EDLAB je systém pro nácvik měření s podporou počítače. Umožňuje měření různých veličin s podporou čidel připojených k PC prostřednictvím AD převodníku (transformuje měřená analogová data na digitální, která se zobrazují ve speciálním programovém prostředí EPROLAB. AD převodník má 5 analogových a 2 digitální vstupy, takže můžeme měřit i několik veličin současně. AD převodník je k počítači připojen a také napájen portem USB. Čidla se připojí k AD převodníku speciální redukcí. Výhody pro využití při výuce: 

Měření jsou velmi přesná i u rychlých procesů



Graficky přehledná zobrazení sebraných dat – tabulky, grafy



Možnost uložení dat v počítači, což dává šanci přenést pokusy frontálně do počítačů žáků



Možnost domácího zpracování naměřených dat



Příprava pokusu i v předstihu



Možnost týmové práce

Ukázka základního menu:

Vstup do měření

Vstup do zavedení nových čidel a jejich konfigurace Vstup do měření


33

Postup při výběru čidla : postupujte podle naznačených kroků 1 - 5

1

2

3

5

4

Nastavení měřených veličin :vybrat vše a potvrdit ( Min, Max jsou převzato z kalibrace)

Źákladní orientace v systému Edlab Nastavení intervalu vzorkování a počet vzorků - tím i čas měření

Nastavení osy pro měřená data

34


35

Po potvrzení máte připravená plochu k měření:

Nastartujete měření ikonou

a po jeho ukončení můžete získaný graf uložit

ikonou Ikonou

můžeme uložit naměřená data ve formě tabulky.

Úkol: Vyzkoušejte si podle návodu změřit koncentraci CO2 při reakci jedlé sody s vodou a octem. Sem vložte naměřený graf: ( nebo nakreslete)


36

2 Přemíra solí ovlivňuje životní prostředí V kapitole se dozvíte:  Co je salinita a v jakých jednotkách se vyjadřuje 

Jak působí přemíra soli v půdě i ve vodě na životní prostředí



Které částice způsobují slanost a jak se do půdy dostanou



Jak změříme koncentraci chloridových aniontů v mg/l s využitím prostředků IT.

Po jejím prostudování budete moci vysvětlit: 

které soli jsou zdrojem chlóru, jak vznikají ionty Cl- ve slané i sladké vodě a příslušné pochody zapsat chemickou rovnicí – ………………………



jakým způsobem se do půdy i do vody dostane přemíra solí – …………………, ………………………………………………………………………………………………………………



jak přemíra solí ovlivňuje živé organismy a tím celé životní prostředí – ………………………………………………………………………………………………………………



jaká koncentrace chloridových iontů ve vodě způsobí její slanost - …………….



pomocí ICT pomůcek určit koncentraci iontů Cl- ve vodě



odečítat z grafu naměřené hodnoty.


Chloridové ionty způsobují slanost

Cíle

Měření koncentrace Cl- iontů s využitím prostředků IT

Forma práce:



45 min.

2.2 Realizace úlohy 2.2.1 Teoretický základ úlohy 

Ionty Cl- iontů vniknou rozpouštěním solí ve vodě NaCl, CaCl2. Vysvětlete, jak se do

vody dostanou jinak než v rámci koloběhu vody v přírodě. – ……………………………… ………………………………………………………………………………………………………………….. 

Jak ovlivní zvýšená koncentrace solí životní prostředí - ……………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………



Zapište chemické rovnice vzniku Cl- iontů ve vodě : ………………………………………..


37

NaCl = Na+ + ClCaCl2 = Ca2+ + 2Cl-



Jak můžeme zjistit množství solí ve sledovaných vzorcích – …………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………..

Přečtěte si podstatu funkčnosti sondy pro měření ClSonda měří napětí mezi srovnávací elektrodou na bázi Ag/AgCl a snímací elektrodou. Ta obsahuje pevnou membránu. Membrána propouští chloridové anionty, nepropouští vodu. Když se změní počet chloridových aniontů procházejících membránou ke snímací elektrodě, změní měřené napětí. Ze změřeného napětí propočítá připojené rozhraní koncentraci iontů v roztoku. Sondu je možné používat při teplotách 0°C – 50°C v prostředí s pH 2 – 12. (www.vernier.cz) Najděte na internetu:  Doplňte do tabulky chybějící údaje a označte je do přiložené mapy

Pořadí Lokalita 1

Název lokality Velké solné jezero

2

300 . 350

3 4 5

Průměrná koncentrace soli v %o

Jaderské moře ---

Světový oceán Kaspické moře


38

2.2.2 Pomůcky Internet, PC, řídicí jednotka, sonda chloridových aniontů, sklenice se vzorky vody z vodovodu, voda z potoku, slaná voda, vzorky půdy, ubrousky na osušení sondy

Obr 1. Sonda chloridových iontů CL.BTA (www.vernier.cz)

Obr.2 AD převodník (www.edlab.cz)

2.2.3 Úkoly Úkol č. 1 Za pomoci sondy chloridových aniontů změřte koncentraci chloridových iontů ve vybraných vzorcích vody a půdy o hmotnosti 100 g Při měření postupujte dle návodu 1. Připojte k notebooku AD převodník a připojte sondu vápenatých iontů (CL-ISE). 2. Spusťte program eProLab. 3. Klikněte na HiScope. 4. Pomocí ikony vyberte připojené čidlo. 5. Protože se jedná o senzor vyžadující kalibraci, zvolte pokračujeme výběrem čidla(1) nebo vložením nového (4)

a


39

6. Vezměte kalibrační roztok a do něj vložíte čidlo, důležité je, aby byl přepínač na čidle v rozmezí měření 10–1000 mg/l. 7. Po vložení do kalibračního roztoku zaškrtněte pole „Zobrazit“. Objeví se vám hodnota vodivosti čidla. Napíšeme do editačního okénka 1000, proto je nutné upravit parametry v kolonce k1, musíte zde nastavit takovou hodnotu, aby se v zobrazení objevila hodnota 1000, počkáme 30 s až se senzor stabilizuje, provedeme totéž na dolní mez 10. Až poté bude senzor zkalibrovaný a vy se budete moci pustit do měření. 8. Po správné kalibraci klepněte na „Uložit“ a „Zavřít“.

9. Dostanete se opět do základního menu, kde kliknete na a HiScope dále na ikonu „Vybraná připojená čidla .

a

10. Z předložených čidel vyberte „CA-SCA“ a přemístěte jej tlačítkem „Přidat“ . 11. Čidlo opláchneme v destilované vodě a osušíme. 12. Po přidání klepněte na „y: veličiny“

a dále na „vybrat jednu“

. Vše potvrdíte a ukončíte tlačítkem „Ano“. 13. Nyní je třeba vyměřit délku času, po který bude experiment probíhat, proto klepněte na tlačítko v horní liště. 14. Rozbalí se okno, ve kterém nastavte vzorkovací periodu 20 ms a počet vzorků 16 000. Po přepočtu by měl být vzorkovací čas 5 minut 20 sekund (čas je nastaven raději delší). Nastavení vzorkování uložte klepnutím na tlačítko „Ano“. 15. Klepněte v horní liště na ikonu otevřít „y(t) okno“ , rozbalí se okno pro nastavení proměnné. Jelikož máme pouze jednu proměnnou, budeme pracovat v první záložce „y(t):1“ jde na hlavní osu (vlevo) tlačítkem „přidat“ přidáme proměnnou teploty. Potvrzení opět provedeme odklepnutím na ikonu „Ano“, poté se již objeví grafické znázornění měření. 16. Spusťte měření tlačítkem

.

17. Ponořte senzor do vzorku A tak, aby byla celý senzor až po „díru“ ponořen ve vodě. Měříme 20s. 18. Senzor omyjeme v destilované vodě a měření opakujeme podruhé. 19. Po proměření uložte výsledek a následně elektrodu opláchněte v destilované vodě a utřete filtračním papírem do sucha. Měření zastavte pomocí ikony klepnutím na ikonu

pod názvem „vzorekA“.

20. Senzor opět opláchněte a opakujte měření postupně pro všechny vzorky. 21. Získané koncentrace zapisujte do tabulky.

a uložte


40

Ukázky měření

O,1M roztok NaCl

k Slaná voda


Pitná voda z kohoutku Přehled vzorků Vzorek


Kalibrační roztok Slaná voda Voda z kohoutku

Vzorek


Půda z okraje silnice (v zimě) Lesní půda Půda ze záhonu

Úkol č. 2 Vyhodnoťte získané údaje :  Z naměřených hodnot dopočítejte koncentraci Cl v %0 Výpočet : ………………………………………………………………………………

 Zdůvodněte zjištěné skutečnosti – ………………………………..

41


42

2.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce Činnost člověka může způsobit salinitu půdy a vod a tím i poškození životního prostředí z důvodů – ……………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………… Získali jste zkušenost jak kvantitativně sledovat koncentrace chloridových iontů

Kontrolní otázky a úkoly: Pomůcky: internet, encyklopedie, učebnice. 3.

Uveďte, kladnou formu využití nadměrně slaných vod, vysvětlete význam Solných jeskyní – ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………………….

4.

Která onemocnění mohou při léčení využívat vodu s nadměrnou slaností. – …………………………………………………


43

3 Zvýšená koncentrace CO2 –příčina globálního oteplování Kapitola je věnována  Problematice globálního oteplování zemského povrchu  Seznámení s příčinami i důsledky tohoto jevu  Vysvětlení pojmu skleníkový efekt  Diskusi o celosvětovém přístupu k řešení tohoto problému Na závěr byste měli umět:  vysvětlit základní pojmy - globální oteplování, skleníkový efekt, skleníkové plyny, klimatické změny,  ovládat čidla potřebná ke sledování průběhu experimentů simulujících vliv skleníkového efektu na globální oteplování Země  vyhodnotit výsledky pozorování a pochopit podstatu globálního oteplování


Podstata skleníkového efektu

Cíle

Měření teploty s využitím prostředků IT

Forma práce:



30 min.

3.2 Realizace úlohy 3.2.1 Teoretický základ úlohy 1. Skleníkový efekt – pojem vzniklý jako analogie se skleníky požívanými v zahradnictví. Označení však neodpovídá skutečnosti. Ve skleníku slunce ohřívá vzduch a stěny skleníku brání, aby neunikal; zatímco skleníkový efekt je způsoben tím, že Země propouští veškeré sluneční záření k povrchu, ale zpět se odrazí jen část vlnění, tepelné záření s větší vlnovou délkou je absorbováno zemským povrchem a od něj se pak vzduch ohřívá. Nedostatečný odraz tepelných paprsků je způsoben především nečistotami v ovzduší. 2. Antropogenní skleníkový efekt ……………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………. 3. Skleníkové plyny – plyny přispívající ke skleníkovému efektu. Rozeznáváme plyny a) Přirozeného původu ( součást ovzduší) – ………………………………………………… b) Antropogenního (působenám lidského faktoru) – je celá řada – ……………….. …………………………………………………………………………………………………………….


44

c) Velmi úzce skleníkový efekt souvisí také s ozónovou dírou. 4. Dopady - ústup ledovců (90%), extrémy počasí (hurikán, tajfunm aoids), šíření nemocí aj. 5. Řešení – tento problém jako celosvětový v popředí zájmu. Byl vytvořen Mezinárodní panel pro změnu klimatu a podepsán Kjótský protokol.v němý se 21 zemí zavázalo, že sníží množství skleníkových plynů ( především snížením spalování fosilních paliv) 6. Míra oteplení jednotlivých částí povrchu – severní polooule se oteplila více – protoře má více pevnin

Najdi na internetu  Proč se vlivem skleníkového efektu šíří nemoci  Které státy nepodepsaly ( neratifikovaly) Kjótský protokol  Jak globální oteplování působí na zdravé lidí?  Jak podporuje ČR snižování podílu spalování fosilních paliv?

3.2.2 Pomůcky PC, čidlo teploměru, průhledné pravítko, plastová láhev s uříznutým hrdlem, stojan, lampa,, lepicí páska, nainstalovaný software Logger-Lite 3.2.3 Úkoly Simulujte skleníkový efekt

Schema experimentu (www.vernier,cz)


45

Úkol č. 1 – ZMĚŘTE TEPLOTU V LÁHVI ZA STÁLÉHO OSVĚTLOVÁNÍ 6. Vložte do PC instalační CD s prostředím Logger-Lite 7. Podle návodu nainstalujte příslušný program 8. Teploměr GOTEMP připojte k PC přes USB port a vložte do láhve s platovým pravítkem a přilepte 9. Spusťte program Logger Lite. 10. Seznamte se základní nabídkou

Důležité je nastartování měření nástrojem Měření se ukládají do souboru , použijete nástroje pro soubor nový, otevření, uložení

V levé části okna vidíme tabelované měřené hodnoty, pod tabulkou průměrnou hodnotu vzorkovacího času Konec teploměru vložte sklenice s pravítkem Měřte dvakrát po dobu 1,5 minuty. Po každém měření uložte. Ukázky měření

Zvýšení teploty během 2,5 minuty z …………………………………………….


46

Zvýšení teploty během 2,5 minuty z …………………………………………….

Úkol č. 2 – ČTENÍ Z GRAFUUDĚLEJTE ZÁVĚRY  ………………………………………………………………………………………………….  …………………………………………………………………………………………………

3.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce Seznámili jsme se s problematikou skleníkového efektu a globálního oteplování. Dalším důležitým ukazatelem je 1. ……………………………….. 2. ………………………………. 3. ……………………………….

v České republice se uvádí, průměrná roční teplota …………. nárůst roční teploty je ………….. nárůst teploty za celé 20, století je ……………….. Zapamatujte si skleníkový efekt, globální oteplování, skleníkové plyny, ozónová vrstva Země, klimatické změny, Kjótský protokol, kritika globálního oteplování.


47

4 Kvalitní voda – základ života Kapitola je věnována  Otázce zjištění čistoty vody –  Rozlišování vody z hlediska účelu  Jakými ukazateli hodnotíme kvalitu vody  Jaké parametry musí splňovat pitná voda Na závěr byste měli umět:  S využitím čidel analyzovat vzorky vody  Vyhodnotit kvalitu vody na základě zjištěných hodnot  Vyjmenovat některé ionty, které nesmí obsahovat pitná voda


Ekologie – čistota vody

Cíle

Měření teploty a vodivosti s využitím prostředků IT , pH pomocí pH indikátoru

Forma práce:



30 min.

4.2 Realizace úlohy 4.2.1 Teoretický základ úlohy Čistota vody vyjadřuje obsah cizích látek vyskytujících se ve vodě. Skutečně chemicky čistá voda H2O se v přírodě nevyskytuje, lze ji připravit pouze laboratorně. Čistotu vody posuzuje podle toho, k jakému účelu ji budeme využívat. Z hlediska účelu existuje Pitná voda obsahuje minerálních látek vhodná jen pro pití, nehodí pro průmyslové využití (pro laboratorní účely - není to čistá H2O , ani pro chlazení – může vzniknout kotelní kámen). Požadavky na kvalitu jsou stanoveny zákonem 252/2004 Sb. Užitková voda není upravována, hodí se pro ohřev, úklid a pro průmyslové použití je důležitá tvrdost vody Odpadní voda je znečistěna lidskou činností. Při čištění se voda odděluje a po oddělení se dále zbavuje kalů a sedimentů. Oddělené kaly –tzv. Aktivní kal se průmyslově zpracovává na bioplyn. Zjišťování kvality vody je soubor fyzikálně-chemických metod, kterými zjišťujeme koncentraci kovů (Ca, Mg, Al, Mn , Fe a další stopové prvky), nekovy (Cl, S, P ) a další


48

prvky či skupiny, např. CO2 . Dále se provádí rozbor na organické látky (BSK, CHSK, TOC) a rozbor mikrobiologický. Úprava kvality vody - spočívá ve filtraci a deionizaci.  Pitná voda se případně mineralizuje (přidávání některých prvků – fluorizace vody).  Z průmyslovévody je nutno odstranit …………………………………………..

Čištění vody je složitý mnohastupňovýproces. Zahrhuje  Fyzikálně –chemické metody – ……………………………………………………………, …………………………………………………………………………………………………………………  Biologické – ……………………………………………………………………………. ……………

Každá z metod umožní odstranit z vody příslušné částice Najděte na internetu: 1. Vysvětlete proces samočistění vody v přírodě – uveďte základní fáze a načrtněte schéma

2. Najděte, jak se upravuje kvalita vody v domácích bazénech


49

4.2.2 Pomůcky PC, AD převodník, čidlo teploměru, nainstalovaný software Logger-Lite, čidlo CON_BTA – konduktometr pro měření vodivosti a pH indikátory pro měření pH (neboť v současné době nám chybí čidlo). Tři vzorky vody ve sklenicích – pitná z kohoutku, balená pitná voda, užitková voda.

Vodivostní sonda CON.BTA pH indikátorové papírky

Teploměr GoTemp

(www.vernier.cz)

4.2.3 Úkoly U vybraných vzorků změřte pH, teplotu ve °C a vodivost Vzorek

pH

Teplota °C

Vodivost

C(H3O+)

Pitná voda Balená voda Odpadní voda Měření teploty: Odpadní voda

Balená voda

Pitná voda


Měření vodivosti Kontrola kalibrace čidla – nakalibrováno na 2000uS

Vodivost 2000uS ….čidlo měří správně

Odpadní voda

50


51

Balená voda

Pitná voda Přepočet vodivosti na koncentraci iontů:

l

Závěr: výrazný nárůst vodivosti u balené vody byl způsoben přítomností dalších prvků, takže se nejednalo čistou vodu.


52

4.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce  V této kapitole jsme zaměřili svou pozornost na kvalitu vody a její zjištění.  Naučili jsme se pracovat s čidly pro zjišťování některých vlastností látek  Naučili jsme se kalibrovat čidlo  Naučili jsme se přepočítat vodivost na koncentraci látky v roztoku.  Kyselost jsme odhadli jen pomocí indikátorových papírků. V případě doplnění čidel bude možno také i tento parametr změřit přesně. Zjistěte na internetu 3. K jakému znečistění vody došlo při povodních v České republice v roce 2002

4. Srovnejte jednotlivé kontinenty podle znečistění vody, znázorněte graficky.

Civiližační choroby

53

5 Civilizační choroby V této kapitole se 

Dozvíte, čemu říkáme je civilizační choroba



Uvedeme možnosti, jak lze předcházet civilizačním chorobám



Zaměříme se na problematiku vysokého tlaku



Naučíme se, jak a kdy měřit tlak krve pro získání co nejpřesnějších hodnot



Ověříme si, zda je krevní tlak v průběhu dne stále stejný



Vysvětlíme si některé důležité pojmy - tlak systolický a diastolický

Po jejím prostudování budete: 

Znát přehled základních rizikových faktorů vedoucích k některé z civilizačních chorob



Umět vyjmenovat choroby, které jsou způsobeny vysokým krevním tlakem



Umět vysvětlit důležité pojmy související se srdečním tepem a krevním tlakem



Znát fyziologickou hodnotu pro normální tlak krve



Umět pracovat s čidlem pro měření krevního tlaku



Umět posoudit rozdíly při měření krevního tlaku za různých podmínek.

5.1 Vložení do ŠVP Název tematického celku


Název úlohy

Měření krevního tlaku

Cíle

Naučit se změřit krevní tlak a vyhodnotit výsledek měření

Forma práce:


Mezipředmětové vztahy:

IT , Biologie, Ekologie


45 min.


54

5.2 Realizace úlohy 5.2.1 Teoretický základ úlohy Civilizační chorobou rozumíme onemocnění, u něhož se předpokládá, že je důsledkem nezdravého životního stylu. Tyto choroby mohou být způsobeny – doplňte  nesprávná výživa  příjem kaloricky bohatých jídel  nadměrná konzumace jídla  kouření a konzumace alkoholu  nadměrný a trvalý stres  nedostatek fyzického pohybu Mezi nejčastěji se vyskytující řadíme: …………………………………………………………….. Jak snížit rizika: kontrola příjmu energie, redukce hmotnosti, pestrá, vyvážená strava, pravidelný pohyb, pravidelná péče o zdraví Najděte na internetu:  Základní symptomy ukazující návyk na alkohol  Vývoj návykovosti  Působení alkoholu na mozek

Zaměříme se na krevní tlak, který budeme měřit:  Oběhová soustava potřebuje stálý tlak, aby mohla neustálou výměnou krve se zabezpečit dostatek kyslíku a živin v tkáních, stejně jako se zabezpečit odvedení oxidu uhličitého z plic a dalšího odpadu.  Systola, Diastola, SAT Pozitivní tlak se vytvoří silným stažením levé srdeční komory. Při měření se uvádí jako systola. Během uvolnění této komory se tlak zachovává z důvodu uzavření aortální chlopně a stažením tepen. Toto je při měření uváděno jako diastola. Užitečným měřítkem prokrvenosti tkání je tzv. střední arteriální tlak (SAT). Není to prostý průměr systolického a diastolického tlaku, protože diastola trvá dvakrát tak dlouho jako systola. SAT může být přibližně vypočten ze vztahu: SAT = (Psystolický + 2× Pdiastolický)/3  Jak se zapisuje tlak jako 2 čísla oddělená lomítkem systolický tlak / diastolický tlak  Během dne se tlak mění maxima dosahuje v 18:00 a minima mezi 2 a 4:00. Během dne dosahuje špičky jednou za 2 hodiny.


55

5.2.2 Pomůcky PC, AD převodník, čidlo měření tlaku, lepítka pro uchycení elektrod, ubrousek na otření míst, kam umístíme elektrody.

2 1

Obr. 5.1 Senzor pro měření systolického a diastolického tlaku

5.2.3 Úkoly Úkol č. 1 Změřte tlak skupině spolužáků  Vytvořte skupinu spolužáků a změřte všem tlak v klidu vsedě.  Potom si vždy 1 žák udělá 10 kliků a vzápětí mu změříte tlak.  Poté každý ze skupiny vypije 2dl CocaColy (nebo jiný energetický nápoj) a měření zopakujete potřetí.  Naměřené grafy uložte jako obrázek a poté vložíte do protokolu. Pochopte princip měření čidla pro měření tlaku krve

Senzor používá tzv. oscilometrickou metodu. Tato metoda je založena na měření a vyhodnocování rytmických oscilací tlaku v manžetě, jež je ovinuta kolem ruky. Během srdečního cyklu dochází k objemovým změnám zaškrceného místa (paže), které se přenáší na změnu tlaku v manžetě. Senzor tedy obsahuje čidlo tlaku s tenkou membránou, která se v závislosti na měnícím se tlaku prohýbá. Tento pohyb je převáděn na měnící se výstupní napětí, které připojené rozhraní přepočítává na krevní tlak. Senzor provádí automaticky korekci na teplotu. (www.vernier.cz) Princip nasazení manžety – 2 cm nad loket, přichytit suchým zipem tak, aby hadičky byly na tepnách, hadičku bez balonku připojíte k Senzoru tlaku krve. Senzor připojíme přes redukci k AD převodníku a ten k počítači. Princip měření – měřený žák sedí v klidu s nasazenou manžetou. Spustíme měření (viz postup) balonkem nafoukneme manžetu, až tlak ukazuje asi 170, pak necháme postupně unikat vzduch. Až tlak klesne pod 50 měření vypněte a nechte zobrazit hodnoty,


56

Postup při měření 1. Připravte manžetu, usaďte měřenou osobu pohodlně na židli a připevněte manžetu (1) a čidlo(2) pro měření tlaku krve (viz Obr. 5-1) 2. K počítači připojte AD převodník. 3. K vybranému kanálu připojte čidlo měření tlaku krve. 4. Otevřete prostředí programu eProLab. 5. Pro otevření prostředí k zobrazování měřených údajů klikněte na tlačítko HiScope. 6. Program si nastavte podle následujících kroků:  Vybrat připojená čidla

: zvolit připojené čidlo – kanál Vin 0,

 Vymezte proměnné pro grafické i číselné zobrazení dat všechny.

 zvolíme: Vybrat

 Zvolte hodnoty parametrů pro vzorkování  zvolíme vzorkovací periodu 5 ms a počet vzorků 500. – měření 2500ms = 2,5s  Otevřete y(t) okno – určete počet vykreslených grafů, na Hlavní osu přidáme vybraná čidla a vymezíme minimální a maximální hodnotu.  V okně s grafy zaškrtnete políčko 7. Po přípravě k měření (bod 1) zapněte program

. pro zobrazení hodnot: a nechte běžet sběr údajů –

zobrazíte si údaje o tlaku krve v tabulce i graficky. 8. Zjištění informace uložte graf nástrojem . 9. Celý pokus uložte nástrojem 10. Po přípravě dalšího žáka můžeme znovu změřit . 11. Prohlédněte si získaná data ve formě tabulky i grafu a uložte

.


57

Ukázka měření

TK

TK Měření tlaku v průběhu hodiny. žák A B C

v klidu

po fyzické

Po požití energetického

námaze

nápoje


58

5.2.4 Závěry a celkové hodnocení práce

 Vyhodnoťte výsledky získaných měření.  Jak se změnil tlak po fyzické námaze?  Ovlivnil energetický nápoj hodnotu tlaku  Snad mezi sebou nemáte kuřáky. Pokud ano, vyhodnoťte výšku jeho tlaku.

Odpovězte si na otázky:  Které zlozvyky mohou u člověka zvyšovat krevní tlak?  Zda je lepší nízký tlak či vysoký tlak  Jaká onemocnění může přivodit stálý vysoký tlak (hypertense)  Kdy hovoříme, že máme nízký tlak ( hypotenze)

Přečtěte si na internetu: 1. Co je následné onemocnění? 2. Uveď některá následná onemocnění způsobená alkoholem 3. Popiš vstřebávání alkoholu v lidském těle 4. Proč je důležité dodržovat pravidlo nezletilým alkohol nepatří a kouření rovněž nepřispívá ke zdravému vývoji?

59

Doporučená literatura Učebnice: Biologie pro gymnázia – Jelínek a Zicháček. Internet: www.vernier.cz www.wikipedia.cz

60

Závěr Pokud jste došli na tuto stránku, seznámili jste se s řadou témat, které mají něco společného s životním prostředím. Seznámili jste se s praktickými postupy a s používáním digitálních měřicích čidel. U některých cvičení jste šáhli určitě po učebnici biologie nebo jste brouzdali po internetu. Tyto kompetence vám budou do dalšího studia, případně praktického života jistě k užitku.

OBCHODNÍ AKADEMIE ORLOVÁ SBÍRKA LABORATORNÍCH CVIČ ENÍ Z ENVIRONMENTÁLNÍ VÝCHOVY

Recommend Documents