XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Испарение воды
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Данная работа посвящена теме по изучению испарения воды с поверхностей. В природе вода постоянно испаряется с поверхности морей, рек, озёр, почвы, различных поверхностей предметов, из различных емкостей. Испарение связано с круговоротом воды в природе.
В работе приведены примеры испарения воды в жизненных ситуациях.
Проблема: почему вода исчезает с поверхности предметов и из различных емкостей?
Гипотеза: если провести наблюдение за водой, то можно увидеть, что вода исчезает при любых условиях, в том числе под воздействием тепла и ветра, есть лишь разница в скорости её испарения.
Объект: вода на поверхности и внутри различных предметов и емкостей.
Предмет: испарение жидкости воды.
Цель: выяснить, как происходит испарение.
Задачи:
• Провести литературный обзор по данной теме.
• Провести и описать практические эксперименты.
• Обобщить полученные результаты.
• Сделать собственные выводы.
Используемые методы:
Изучение познавательной литературы по выбранной теме.
Проведение исследовательского эксперимента с помощью подручных средств в условиях быта.
Наблюдение.
Отбор фотографий, рисунков, материалов по теме.
Обобщение результатов и выводы.
Однажды жарким июльским днём мы с родителями приехали на дачу. Я обратил внимание, что за неделю нашего отсутствия в бочке с водой, стоящей без крышки на нашем участке, сильно уменьшился объём воды (См.приложение № 1). Я очень удивился: «А кто же выпил нашу воду?» Мама отшутилась: «Солнышко выпило». Но на самом деле, чуть подумав, я понял, что вода испарилась. Это исчезновение воды я также замечал и в других окружающих меня бытовых повседневных делах. Получается, что вода всегда куда-то испаряется. Почему высыхает мокрое белье? Почему исчезают любые набрызганные капельки со стола? Почему высыхает мокрый пол? Почему высыхает почва на поверхности в горшках комнатных растений и на дачных грядках? Почему высыхает мокрый асфальт после дождя? Я решил провести исследование по данной теме и найти ответы на свои вопросы.
Изучив информацию из книг и из разных источников на просторах интернета, я узнал, что испарение — это явление перехода жидких и даже твёрдых тел в газообразное состояние — в пар. Есть две силы, воздействующие на молекулы, из которых состоят все вещества. Первая – это сцепление, которая удерживает их между собой. Другая – тепловое движение молекул, которая заставляет их разлетаться в разные стороны. Когда эти две силы уравновешены, мы имеем жидкость. Поскольку предметом моего исследования является вода, то далее я продолжу свою работу в рамках изучения испарения только жидкостей, в частности воды.
В жидкостях молекулы, хотя и расположены близко друг к другу, тем не менее, они не имеют крепкой связи между собой, как в твердых телах. Поэтому они находятся в непрерывном движении, в ходе которого часто сталкиваются друг с другом, меняют направление и скорость своего движения. Часть молекул, которые оказались близко к поверхности могут и вовсе покинуть жидкость, преодолевая силы сцепления. И тогда произойдет испарение.
Скорость испарения зависит от температуры воздуха, жидкости, предмета, с которым соприкасается жидкость, от движения воздуха, скорости ветра, а так же от площади испарения. Почему же испарение усиливается при нагревании жидкости? При нагревании движение молекул в воде, или другой жидкости, заметно ускоряется, и все больше молекул начинают носиться с огромной скоростью, а значит всё больше молекул имеют шанс покинуть жидкость, в результате, вылетая на поверхность. Это и есть испарение. Когда воздух над жидкостью движется, скорость испарения увеличивается, потому что потоки воздуха придают скорость улетающим с поверхности жидкости молекулам. А в круглой открытой сковородке вода испаряется быстрее, чем в высоком кувшине с узким горлышком, потому что в широкой сковороде к поверхности приближено большее количество молекул жидкости, которые имеют возможность улететь. В закрытом сосуде испарение перестает преобладать, когда молекулы воды с поверхности далеко не улетают и количество оторвавшихся с поверхности жидкости молекул равно количеству молекул, вернувшихся обратно в жидкость.
Основная часть
Практические эксперименты
Эксперимент №1
Начать свою экспериментальную часть с целью лично убедиться, что вода всегда испаряется, я решил с распространенного и часто используемого опыта с тремя стаканчиками воды. Я поставил воду в трех одинаковых прозрачных пластиковых стаканчиках в три разных места: на батарею, на подоконник и на полку в шкаф. Через три дня я проверил отношение первоначального уровня к получившемуся и увидел, что больше всего воды исчезло из стаканчика на батарее, больше воды осталось в стаканчике на подоконнике, и наибольшее количество осталось в стаканчике в шкафу, но даже в нём было заметно, что воды убавилось (См. приложение №2).
Эксперимент №2
Приходя с прогулки сейчас, зимой, я в первый раз оставил мокрую от снега шапку и варежки в прихожей на полке, а во-второй раз, разместил их на горячей батарее. Оказалось, что на батарее одежда высохла гораздо быстрее, а на полке в прихожей вещи ещё долго оставались влажными (См. приложение №3).
Эксперимент №3
Я взял обычную мокрую ветошь, используемую дома для уборки пыли. В первый раз я повесил её сушить в развернутом виде на батарее, во второй раз, так же в развернутом виде на полотенцедержателе в ванной, в третий раз – в скомканном виде на полке в ванной. Оказалось, что быстрее всего ветошь высохла на батарее, медленнее на полотенцедержателе в ванной. И дольше всего ветошь оставалась мокрой и долго сохла, находясь в скомканном виде на полке в ванной (См. приложение №4).
Эксперимент №4
Я намочил поверхность кухонной мойки. В первый раз я использовал горячий фен для того, чтобы высушить поверхность. Во второй раз я оставил сушиться поверхность без внешних воздействий с моей стороны. Оказалось, что в первом случае поверхность высохла за считанные минуты, а во второй раз поверхность сохла несколько десятков минут (См. приложение №5).
Эксперимент №5
Один раз после душа, слегка промокнув волосы сухим полотенцем, я высушил волосы с помощью горячего фена. В другой раз я не воспользовался феном, и волосы сохли естественным путем. Оказалось, что для того, чтобы высушить волосы феном понадобилось всего 2 минуты, а без использования фена мои волосы на моей мальчишечьей коротко стриженной голове в условиях комнатной температуры зимой +23+24 градуса С, сохли 40 минут (См. приложение №6).
Заключение
Солнечные лучи нагревают поверхность нашей планеты и испаряют огромное количество влаги. Водяные пары поднимаются в воздух с поверхностей морей, океанов, рек, из почвы. Вода превращается в пар в любое время года, даже зимой в большой мороз. В воздухе образуются мельчайшие капельки или кристаллики льда – они образуют знакомые всем облака. Воздушные течения разносят пары воды и облака над землей. Накопившаяся в них влага выпадает в виде дождя или снега.
Таким образом, в природе вода находится в постоянном движении, совершает движение по кругу: под действием солнечных лучей вода всё время испаряется с поверхности суши и водоёмов, с листьев растений и возвращается на поверхность Земли в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах. Такое передвижение воды ученые называют круговоротом воды в природе. Благодаря ему, количество воды на Земле практически не изменяется, она только меняет свои формы.
Круговорот воды в природе от желаний человека не зависит. Он цикличен и постоянен. Остановить или прервать его невозможно.
Выводы
В результате проведенного исследования на примере трёх стаканчиков с водой, расположенных в разных местах, влажной кухонной поверхности, одежды, ветоши для уборки, мокрых волос после душа, а также изучения познавательной и справочной литературы по интересующей меня теме и моих наблюдений, я пришёл к следующим выводам:
1. Вода исчезает всегда, в результате испарения в любых условиях.
2. Основными факторами, влияющими на скорость процесса испарения воды, в условиях природы является солнечные лучи и ветер, в условиях быта – тепло и потоки воздуха от бытовых приборов.
3. Скорость испарения так же зависит от площади испарения.
Следовательно, выдвинутая мною в начале работы гипотеза о том, что вода испаряется при любых условиях, в том числе под воздействием тепла и ветра и без них, и есть лишь разница в скорости её испарения, является верной и получила подтверждение в результате проведенной исследовательской деятельности.
Практическая значимость
Оперируя полученными знаниями об испарении воды и о факторах, влияющих на скорость испарения, можно дать множество рекомендаций, применимых в обычной жизни в быту, таких как:
- для ускорения процесса сушите бельё в хорошо развёрнутом виде и вблизи таких источников тепла, как батареи либо под прямыми лучами солнца и в ветреную погоду;
- если вы опаздываете на встречу и не успеваете привести свой внешний вид в порядок, не отчаивайтесь, на помощь вам придет бытовой фен или создавайте усиление движения воздуха подручными средствами (полотенцем, веером, своими руками);
- уезжая на долгий срок, во избежание пересыхания почвы и гибели растений, позаботьтесь о том, чтобы почва в горшках комнатных растений или на грядках была покрыта каким-либо укрывным способом;
- для сохранности запасов воды в быту, не забудьте использовать ёмкости с крышками и с более узким горлышком.
- современные инновации в строительстве с использованием полов с подогревом хороши не только для подогрева пола, чтобы не замерзнуть, но и для более быстрого высыхания полов после мытья, что обезопасить ваших домочадцев и гостей от падений на скользкой мокрой поверхности.
Список литература
1. А. Плешков: Всё обо всём. Популярная энциклопедия для детей. М. Филологическое общество «СЛОВО», 1994. С. 247.
2. А. Дитрих, Г. Юрмин, Р. Кошурникова: Почемучка. Издательство «Педагокика», 1988. С. 125.
3. maam.ru/ Международный образовательный портал. У. Штырева: Конспект открытого занятия в старшей группе «Испарение»
4. nauka.club/ Образовательный портал. Путешествие капельки воды. Сочинение о движении воды в природе.
5. ru.wikipedia.org Испарение.
6. sibmama.ru/ Вода, пар, круговорот воды в природе.
7. Youtube Ролики об испарении воды.
Приложение № 1
Испарение воды в открытой бочке на дачном участке
в течении 7 жарких июльских дней
Приложение № 2
Эксперимент № 1
Испарение воды в разных условиях
|
Cтаканчики |
Изначальный уровень воды (мл) |
Уровень воды через 3 суток (мл) |
|
№1 находился на отопительном радиаторе |
50 |
2 |
|
№2 находился на подоконнике |
50 |
38 |
|
№3 находился в шкафу |
50 |
42 |
Приложение № 3
Эксперимент № 2
Предметы одежды. Влажные от
снега, оставленные на полке
в прихожей.
Время высыхания более 2 часов.
Предметы одежды, влажные от
снега, размещенные на
отопительном радиаторе.
Время высыхания менее 1 часа.
Приложение № 4
Эксперимент № 3
Мокрая ветошь, расположенная
в расправленном виде, на отопительном
радиаторе.
Время высыхания более 1 часа.
Мокрая ветошь, расположенная
в расправленном виде на полотенце-
держателе.
Время высыхания более 2 часов.
Мокрая ветошь, расположенная
в скомканном виде на свободной
неотапливаемой поверхности.
Время высыхания более 24 часов.
Приложение № 5
Эксперимент № 4
Время высыхания мокрой
поверхности кухонной мойки
естественным путем, без внешнего
вмешательства, более 1 часа.
Время высыхания мокрой
поверхности кухонной мойки
с применением горячего фена
3 минуты.
Приложение № 6
Эксперимент № 5
Короткие мокрые волосы высохли
естественным путем в течении 40 мин
в зимнее время при комнатной
температуре +23⁰ С.
Короткие мокрые волосы
при применении горячего фена
высохли в течении 2 мин.