Межпредметная практическая работа · 8–10 класс
Автосохранение включено
Единый инженерный проект

Спроектируй установку, которая действительно решает задачу

Школьной станции требуется пресная вода. Определи исходные данные, исследуй процессы, собери установку, испытай алгоритм и защити решение с численными доказательствами.

исходная водапредочисткаразделениепродукт
баланс водыбаланс солиэнергияэкобезопасность

1. Учебная сессия

● Яндекс ID · анонимный режим

Электронная почта, имя и класс не передаются тренажёру. Результаты хранятся только в браузере этого устройства.

Идентификатор сессии: —. Он не содержит персональных данных.

2. Исходные данные

В исходной воде растворено700 г солей
Критерий 1Объём ≥ потребности
Критерий 2Соль ≤ цели
Критерий 3Безопасный рассол
Критерий 4Контроль аварий
Безопасность: результат учебной модели нельзя употреблять в пищу. Для питьевой воды необходимы лабораторные анализы, обеззараживание и соблюдение санитарных требований.
Лаборатория 1 · 3 обязательных действия

Физика: энергия, давление, производительность

Сравни три технологии на общих исходных данных проекта. Расчёты являются учебными моделями и показывают порядок величин.

⚡ Физика0/3

Эксперимент A. Дистилляция

Q = m·c·(100−t₀) + m·L
Идеальный минимум—
Используются c = 4,18 кДж/(кг·°C), L = 2256 кДж/кг. Потери пока не учитываются.

Эксперимент B. Обратный осмос

Изменяй давление и наблюдай условный поток через мембрану.

Давление45 бар
Модельная производительность—
Ниже условного осмотического порога 30 бар полезный поток принимается равным нулю.

График серии опытов

л/сутбар04812

Записано опытов: 0 из 3

Проверка понимания

3Почему теплоизоляция повышает КПД?
Вспомни закон сохранения энергии: полезным считается тепло, переданное воде.
Лаборатория 2 · материальный баланс

Химия: куда переходят вода и соли

Проверь два закона сохранения: сумма потоков воды и сумма масс растворённых солей до и после разделения.

⚗ Химия0/3

Баланс потоков

V₀ = Vпродукта + Vрассола
Подача20 л
Продукт9 л
Рассол11 л

Баланс соли

m₀ = Cпр·Vпр + Cр·Vр

Рассчитай концентрацию рассола, если солёность продукта равна цели проекта.

Подсказка по данным—
Сначала найди исходную массу соли C₀·V₀, затем вычти соль в продукте.

Калибровка датчика

Учебная зависимость: κ = 1,5·C. Она линейна только в рамках этой модели.

C, г/лκ, мСм/см
0,50,75
1015
3552,5
3Проводимость равна 0,6 мСм/см. Солёность?

Научный вывод

Соль не уничтожается мембраной и не «фильтруется в никуда»: она концентрируется в меньшем объёме рассола.
Лаборатория 3 · живые системы

Биология: осмос, биоплёнка, экосистема

Исследуй водный баланс клетки и предложи экологически ответственное обращение с концентратом.

⌁ Биология0/3

Модель клетки

Среда5 г/л
условно изотоническая среда
НаблюдениеБаланс близок к равновесию

Риск рассола

2Какое решение подходит школьной модели?
Ищи решение, которое позволяет контролировать весь концентрат.

Профилактика биоплёнки

Установи логическую последовательность.

1Контролировать перепад давления
2Снизить нагрузку предфильтрацией
3Выполнить регламентную промывку

Вывод биолога

Высокая солёность уменьшает доступность воды для клеток; биоплёнка увеличивает сопротивление мембраны; рассол может локально менять условия обитания.

Лаборатория 4 · автоматическое управление

Информатика: алгоритм, данные, аварии

Собери цикл управления, обработай выброс и запусти контроллер на серии модельных измерений.

⌘ Информатика0/3

Собери алгоритм

1Управлять насосом и клапаном
2Считать датчики
3Записать данные
4Проверить диапазоны и пороги

Псевдокод контроллера

каждые 1 с: P, C = прочитать_датчики() если P > 60 бар или датчик_неисправен: насос = ВЫКЛ; авария = ВКЛ иначе если C ≤ 0,5 г/л: клапан = БАК_ЧИСТОЙ_ВОДЫ иначе: клапан = ПОВТОРНАЯ_ОБРАБОТКА записать(P, C, состояние)
Безопасное состояние означает остановку исполнительного механизма при недостоверных данных.

Обработка выброса

0,42; 0,47; 1,90; 0,45; 0,46 г/л. Значение 1,90 определено как выброс.

Запуск контроллера

Проведи серию измерений. В ней есть нормальный режим, возврат воды и авария.

Ожидание запуска…
Инженерный конструктор · метод меняет расчёт

Собери и испытай технологическую линию

Выбери метод. Набор обязательных узлов, формулы производительности и энергозатраты изменятся автоматически.

⚙ Конструктор0/3

Доступные узлы

Линия проекта

Испытательный стенд

Пресная вода—
Солёность—
Рассол—
Энергия—

Инженерное решение

Критерии готовности

Проведи испытание, чтобы увидеть оценку.

Публичная защита

Докажи работоспособность решения

Итоговая оценка складывается из лабораторий, инженерных критериев и качества аргументации.

◆ Защита

Самооценка проекта

Научная корректность2/3
Расчёты и данные2/3
Безопасность2/3
Аргументация2/3
Педагогу: 0 — отсутствует; 1 — частично; 2 — обосновано; 3 — обосновано данными и учитывает ограничения.
0

Проект в работе

Заверши лаборатории и испытание.

Пять вопросов комиссии

  1. Почему выбран этот метод?
  2. Куда переходит соль?
  3. Какие датчики необходимы?
  4. Что произойдёт при аварии?
  5. Как учитывается рассол?
Свидетельство проектировщика

«Чистая вода»

Ученик выполняет межпредметное исследование.

Защита ещё не зафиксирована

Физика · Химия · Биология · Информатика · Инженерия
Автоматический паспорт

Паспорт опреснительной установки

Документ обновляется по данным всех лабораторий и пригоден для печати или сохранения в PDF средствами браузера.

▤ Отчёт
Анонимная сессия—
Проект—
Исходная вода—
Потребность—
Метод—
Технологическая линия—
Расчётный продукт—
Расчётный рассол—
Энергозатраты—
Экологическая мера—
Обоснование метода—
Итоговая оценка—

Результаты лабораторий

РазделВыполнено
Физика0/3
Химия0/3
Биология0/3
Информатика0/3
Конструктор0/3

Вывод

Заполни лаборатории и проведи испытание.