Физика здоровья окружающая среда мы

Физика, здоровье, окружающая среда и мы.

Полунина Антонида Михайловна, учитель физики.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения ежегодно во всем мире от болезней, связанных с курением, умирает 2,5 млн. человек. Смертность растет прямо пропорционально количеству выкуренных сигарет. Большой процент смертности среди тех, кто начал курить в раннем возрасте. Поэтому проблема борьбы с курением детей имеет социальный характер, и мы взрослые, особенно учителя, должны помочь молодежи сделать правильный выбор о несовместимости курения и здоровья.

Как обычно ведется борьба с курением в школах? Традиционно так: читаем нотации, проводим беседы (иногда сами учителя, иногда приглашаем специалистов, вызываем родителей, не берем в поход… Но это мало помогает: подростки продолжают курить, причем возраст курящих все уменьшается. Последние годы поменяла тактику. В содержание уроков включаю специальные интересные вставки с фактами, статистическими и научными данными, иллюстрирующими опасность курения. Эту информацию, взятую из различных источников, подаю обучаемым, «преломляя» ее физикой: через изучаемые физические явления и закономерности. Постепенно сформировалась программа-минимум по борьбе с курением, структурно вписавшаяся в курс физики (данная программа универсальна, ее можно использовать в любой программе, не зависимо от автора).

«Маму не проведешь». – К вопросу о диффузии.

« Как родители могут узнать, курят их дети или нет?» — такой вопрос я задаю ученикам. Выслушав многочисленные саморазоблачения, приводимые детьми, выделяю основной фактор – табачный запах, исходящий от курильщиков. Этот фактор имеет хорошую связь с изучаемой темой «Диффузия». Закрепляя знания об этом физическом явлении, предлагаю ребятам приведенный выше вопрос. Учащиеся легко понимают, что благодаря диффузии табачный дым хорошо смешивается с воздухом и проникает всюду: в одежду, волосы, легкие, живые ткани, кровь, лимфу, мозг, рассеивается в помещении.

Далее, рассказываю, что запах табачному дыму придает никотин, являющийся одним из сильных растительных ядов, который действует не только на низших, но и на высших животных. Затем привожу несколько запоминающихся фактов:

• если пиявка присосется к коже страстного курильщика, она тотчас отвалится и в судорогах умрет;

• если в помещении много табачного дыма, в аквариумах с искусственным продуванием воздуха наблюдались случаи отравления рыбок; виновник – никотин;

• ядовитые свойства никотина используются в сельском хозяйстве: он один из главных компонентов многих препаратов для защиты растений от вредителей;

• лабораторные анализы показываю, что в 1л молока курящей матери может содержаться до 0,5 мг никотина;

• смертельная доза никотина для младенца первых месяцев жизни – 1мг.

Кто портит земную атмосферу и окружающую среду – к уроку об атмосфере и атмосферном давлении.

На этом уроке привожу такие сведения:

• курильщики ежегодно «выкуривают», т.е. выбрасывают в атмосферу 720 т синильной кислоты, 384 000 т аммиака, 108 000 т никотина, 600 000 т дегтя и более 550 000 т угарного газа;

• общая масса окурков на Земле за год составляет 2 500 000 т;

• табачный дым, окутывающий Землю, задерживает ультрафиолетовые лучи;

• в среднем 25% всех видов веществ, содержащихся в табаке, сгорает и разрушается в процессе курения, 50% уходит в окружающую среду, 20% попадает в организм курильщика и только 5% остается в папиросе или фильтре сигареты.

О зубной боли – к вопросу о тепловом расширении тел.

При закреплении материала в серию вопросов включаю такой: «Почему зубные врачи не рекомендуют есть или пить сразу же холодное после горячего? Или наоборот?»

Выслушав ответы на него, провожу аналогию с курением. Температура табачного дыма на 35 – 40 0 С выше температуры воздуха, поступающего в рот при курении, что вызывает во рту довольно резкий перепад температур. Во время курения одной сигареты происходит 15 – 20 таких перепадов, что плохо отражается на состоянии зубной эмали: она трескается. Вот почему зубы начинают разрушаться раньше и быстрее у курящих людей, чем у некурящих.

Степень риска – к вопросу об агрегатных превращениях веществ.

Данную информацию даю, рассматривая вопрос о конденсации. Сообщаю: в газовой фракции табачного дыма находится газообразный деготь, который при охлаждении переходит в жидкое состояние, т.е. конденсируется. При этом он оседает на пальцах рук, зубах, стенках воздухоносных путей, легких, попадает в желудок. При выкуривании одной пачки сигарет курильщик производит около 1 г жидкого дегтя.

Проследим, какие последствия вызывает наличие дегтя в организме человека. Оседая на зубах, он окрашивает их в желто-коричневый цвет. Попадая на ткань слизистой оболочки, вызывает кашель и обильное мокротовыделение. Накапливаясь на легочной ткани, создает предпосылки для смертельного заболевания – рака легких, проглоченный вместе со слюной, попадает в желудок, увеличивая степень риска получить рак желудка. Ученые, изучающие проблему рака легких, пришли к заключению, что лица, выкуривающие боле 20 папирос в день, заболевают раком легких в 20 раз чаще, чем некурящие.

Сигарета и выхлопные газы неисправного авто – к теме «Тепловые двигатели».

При изучении тепловых двигателей обычно говорю об охране окружающей среды и отмечаю, что более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт своими выхлопными газами. При сжигании жидких видов топлива с выхлопными газами в атмосферный воздух поступают азотные соединения, угарный газ (оксид углерода), свинец, газообразные и твердые продукты неполного сгорания топлива.

Угарный газ опасен для жизни: проходя через легкие, он всасывается в кровь, затем вступает в реакцию с гемоглобином – пигментом красных кровяных телец, который снабжает организм кислородом. Как только угарный газ соединяется с гемоглобином, кровяные клетки уже неспособны выполнять свои функции по транспортировке по организму кислорода. Наступает кислородное голодание, кислородная недостаточность. При больших поступлениях в организм угарного газа человек умирает.

Далее сообщаю, что в состав табачного дыма тоже входит угарный газ. Общий показатель токсичности табачного дыма в 4,5 раза(!) превышает токсичность выхлопных газов автомобиля. Выкуривание только одной сигареты по действию на организм приблизительно равно нахождению вблизи крупной автомагистрали на протяжении 16 часов! Пребывание некурящего в течение 1 ч в закрытом накуренном помещении равносильно тому, что он выкурил 4 сигареты.

После этой информации иногда задаю такой вопрос: «Чем вы объясните, что настоящие спортсмены не курят?» выслушав ответы, добавляю интересные сведения:

• систематическое курение вызывает сужение капиллярных сосудов, в том числе в сердце; последнее нарушает нормальное питание сердечной мышцы, а это в свою очередь способствует развитию ишемической болезни. Что это за заболевание, помогает понять словарь: «ишемия» — греческое слово, означает «задерживающий кровь».

• курение отнимает 8 – 10 лет жизни.

Прокуренный голос и плохой слух. – к вопросу о звуках.

Эту информацию «выдаю» учащимся при рассмотрении темы «Звуковые явления». Говорю следующее.

Когда про человека говорят, что у него «прокуренный» голос, тем самым уже предполагают, что причина этой особенности – курение. Действительно, хроническое раздражение голосовых связок табачным дымом ведет к тому, что голосовая щель сужается, голос утрачивает чистоту и звучность, становится хриплым, меняется его тембр, создающий «окраску» произносимым словам.

При проверке слуха новейшей электронной аппаратурой выяснилось, что у курильщиков слух значительно хуже. И вот почему: под действием никотина барабанная перепонка утолщается и втягивается внутрь, подвижность слуховых косточек уменьшается.

Коронный разряд разоблачает. – к вопросу о токах в газе.

Когда звучит данная информация, ясно из ее названия.

Коронный разряд используют на ряде производств для очистки промышленных газов от твердых и жидких примесей. Эту очистку осуществляют с помощью электрофильтра. Демонстрирую его принцип действия, используя известную установку и дым от папиросы.

При этом учащимся сообщаю следующее: табачный дым состоит из воздуха и взвешенных в нем продуктов горения, находящихся в виде твердых частиц и капелек жидкости, размеры которых колеблются от 0,1 мкм до 1 мкм.

Число частиц и капелек от одной выкуренной сигареты измеряется десятками и сотнями тысяч миллиардов.

После анализа опыта по фильтрации воздуха с помощью коронного электроразряда ставлю такой вопрос: «А куда «девается» огромное количество частиц от табачного дыма, который вдыхает курящий человек?» Выслушиваю ответы учащихся; среди них есть такой: « Оседает на легких и там как бы фильтруется». Я к данному ответу добавляю: « В бронхах легких остается около 50% твердых частиц табачного дыма».

Сверхчистые металлы не делаю курильщики – к вопросу о получении искусственных веществ.

Сверхчистые металлы и полупроводниковые материалы получают на основе ряда сложных физико-химических процессах при условии соблюдения абсолютной стерильности. В лабораториях и цехах, где налажено изготовление этих материалов, работают только некурящие, поскольку малейшее загрязнение производственной среды, пусть даже несколькими атомами других примесей, может привести к нарушению технологического цикла, что, естественно, снизит качество этих материалов и изготовленных затем из них приборов микроэлектроники.

Телевизор разоблачает и предупреждает – к вопросу о тепловых приборах.

На основе фиксации тепловых свойств вещества или тела ученые создали прибор – телевизор; он наглядно показывает распределение тепла по поверхности тел, что и помогает установить причины процессов, создающих ту или иную тепловую картину. Работает прибор в диапазоне инфракрасных излучений. Применяют его металлургии, технике, в медицинской диагностике.

С помощью телевизора было обнаружено, что присутствие никотина в крови заметно сужает сосуды, несущие теплую кровь. А чем меньше диаметр сосуда, тем с большим трудом и в меньшем количестве протекает через него кровь, а это в свою очередь вызывает меньший отток тепла. Значит, «тепловой анализ» поверхности кожи курильщика выявит места сужения (заболевания) его кровеносных сосудов и предостережет от дальнейшего курения.

Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. к уроку «Рентгеновские лучи».

Показывая использование рентгеновских лучей, демонстрирую рентгеновские снимки, на которых имеются переломы костей, отложение солей, а затем – негативы легких некурящего и курящего (с многолетним стажем) человека. При сравнении последних двух снимков хорошо заметно, как губчатая ткань легких курильщика забита инородными частицами. Комментировать эти снимки не приходится. Недаром говорят: « Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать».

«Выявил» свет – к вопросу о волоконной оптике .

Световолоконная оптика нашла применение в медицине, в частности, для изучения «бронхиального дерева» и желудочного тракта. Проведенные исследования показали, что у людей, постоянно вдыхающих дым сигарет, клетки слизистой оболочки бронхов и желудка подвергаются грубым изменениям своей внутренней структуры. Клетки начинают дряхлеть, а это одно из первых изменений на пути образования раковой опухали.

На основании выводов Всемирной организации здравоохранения среди больных раком в разной форме – 95% курящих, в связи с этим смертность у курящих в 20 раз выше, чем у некурящих.

Красный, желтый, зеленый! – к уроку, посвященному оптическому прибор «Глаз».

Глаза длительно и много курящего человека часто слезятся, краснеют, края век распухают. Никотин, действуя на зрительный нерв, вызывает его хроническое воспаление, вследствие чего снижается острота зрения. При курении сужаются сосуды, изменяется сетчатка глаза, что ведет к частичной потере светоощущения сначала на зеленый свет, а затем на красный и желтый, это , в свою очередь, снижает быстроту реакции человека в среднем на 24%. Данную информацию нужно всегда иметь в виду прежде всего специалистам таких профессий, как пилот, водитель транспорта, оператор пульта управления, ибо появившийся дефект зрения может сделать их профессионально непригодными.

Почему табачный дым голубой? – к уроку о рассеянии света.

Обычно этот вопрос задаю курящим. И они, как правило, на него ответить не могут. Тогда я поясняю, что число частиц в дыме от одной выкуренной сигареты измеряется десятками и сотнями тысяч миллиардов, размеры частиц колеблются от 0,1 мкм до 1 нм. Эти частицы рассеивают из падающего на них обычного (белого) света только волны голубых лучей, что придает клубам табачного дыма голубую окраску.

Светящийся табак – к вопросу о люминесценции.

Группа ученых из Калифорнийского университета в США – специалисты генной инженерии вывели растение, которое светится в темноте. Введя ген светляка в генетический материал табачного вируса, они получили «светящийся табак». Этот материал дает еще один способ уличить нелегального курильщика, так как сигареты , изготовленные из такого табака, светятся в темноте.

«Свой Чернобыль» – к уроку о радиоактивных излучениях.

После введения единицы поглощенной дозы излучения – грей (1Гр=100 рад), привожу следующие сведения.

Предельно допустимая доза общего облучения для человека равна 0,05 Гр в год (т.е. в 5 рад в год). Если человек получит общую дозу облучения 2 Гр (200 рад), то это приводит к лучевой болезни, доза в 7-8 Гр (700-800 рад) и более к смерти.

Сравните такие факты. При одном рентгеновском обследовании человека методом флюорографии доза облучения составляет 0, 0076 Гр, или 0, 76 рад. Выкуривающий за день 20 сигарет получает такое же облучение, как будто ему сделали 200 рентгеновских снимков, т.е. 1,52 Гр (152 рад).

Курение – опасный источник внутреннего радиоактивного облучения!

Фильтр не поможет – к уроку об изотопах.

Констатируя факт, что все химические элементы имеют изотопы, привожу примеры их, в том числе радиоактивных полония, висмута, цезия, мышьяка, свинца, обнаруженных в табачном дыму. И сообщаю. что радиоактивные вещества табачного дыма избирательно накапливаются в легочной ткани, костном мозге, лимфатических узлах, эндокринных железах. Они задерживаются там на многие месяцы и годы, и чем больше стаж курильщика, тем больше накапливается радиоизотопов. Учеными установлено, что табачные радиоизотопы, особенно полоний-210 и свинец-210 – главная причина развития злокачественных опухолей.

Также установлено, что сигареты с фильтром радиоактивных изотопов не задерживают.

Если бы будущая мать знала – к вопросу о ядерных реакциях.

Рассматривая этот вопрос и правило смещения, привожу реакции самопроизвольного радиоактивного распада компонентов одной из ветвей «генеологического древа» семейства урана – радия, а именно тех радиоактивных компонентов, которые обнаружены в табачном дыму:

210 Pb > 210 Bi + 0 e + ?

210 Bi > 210 Po + 0 e

210 Po > 206 Pb + 4 He + ?

На базе этих уравнений предлагаю такие задачи:

• Ядро 210 Po после двух последовательных ?-распадов.

Из какого ядра получился радиоизотоп полония?

• При распаде ядра 210 Po вылетает ?-частица и излучается ?-квант с

энергией 0,09 МэВ. Определите кинетическую энергию ? – частицы и ее скорость.

При анализе второй задачи заостряю внимание на значение энергии, которой обладает ?-частица. И, далее поясняю, что частицы таких энергий, проникая в организм человека, способны повреждать наследственные структуры – гены хромосомы. Особенно это должна помнить курящая женщина, собирающаяся стать матерью. Ученые пришли к выводу: каждый пятый ребенок из общего исла погибающих во время беременности был бы жив, если бы его мать не курила в период его утробного вынашивания.

Не курите – экономьте электроэнергию – к вопросу « Производство и потребление электрической энергии.

По оценкам зарубежных инженеров, если запретить в общественных зданиях и учреждениях курение, то расход энергии на вентиляцию можно снизить в два раза или более, что нисколько не скажется на чистоте воздуха в кабинетах. (К сведению: если стремиться к полному уничтожению запаха табачного дыма в помещениях, где курить разрешается, то энергозатраты на вентиляцию должны вырасти в 4-5 раз по сравнению с нынешними.)

Не курите – экономьте бумагу.

На этом же уроке сообщаю: подсчитано, что один курильщик, ежедневно выкуривая 20 сигарет. за год сжигает 117 000 см 2 бумаги, которой хватило бы на издание книги в 300 страниц. Если вы отказались на целый год от вредной привычки курить, то этим вы сэкономили бумагу на выпуск весьма солидной по объему книги, а если это сделало 10 человек, то уже можно из сбереженной бумаги сделать мини- библиотеку.

Любопытные факты.

• В царском указе от1649 г. « повелено»: «Частных торговцев табаком пороть, резать носы, ссылать в дальние города».

• Торговля табаком и курение в России разрешены в 1697 г . Петром 1.

• За 1 с на Земле люди выкуривают 300 000 сигарет и папирос.

Источник