XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему вода удивительное вещество?
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мне в детском саду на день рождения подарили книгу «Тело человека» (Приложение 1). Когда я её прочитал, то узнал, что без воды не может работать ни один орган человека [5,с.26]. А так же мы каждый день используем воду в быту. Тогда мне стало интересно, что такое вода, как она появилась и какими свойствами обладает. Для этого я сходил в библиотеку, взял книги, нашёл интересную и полезную информацию и решил провести своё исследование.
Таким образом, объектом моего исследования является вода.
Гипотеза: возможно, что вода имеет много удивительных и интересных свойств, о которых я не знал.
Цель исследования: изучить свойства воды в домашних условиях.
Задачи исследования:
1. Найти нужную информацию о воде.
2. Провести опыты с водой и выяснить, какими свойствами она обладает.
3.Узнать о значении воды на земле и сделать выводы.
Глава I. Изучение информации о воде
1.1.Что такое вода, её состав
Вода-это природное химическое вещество, которое представляет собой оксид водорода. Её химическая формула Н2О (Аш2 О) вода прозрачна, не обладает запахом и вкусом. При температуре 0 градусов по Цельсию вода замерзает, при 100 градусах - закипает[1,с.484]. Вода самое распространённое на Земле вещество, но распределена она неравномерно. На Земле имеются огромные пространства, лишённые воды –это пустыни.
Поверхность земного шара на ¾ покрыта водой - это океаны, моря, озёра, ледники. Основное количество воды содержится в океанах (95,7%), в виде льда (2,14%), вода рек и озёр составляет 2,14%, а атмосферная вода-0,0005% [7,с.50]. Если посмотреть на модель нашей земли - глобус, то мы видим, что голубой краски в 2 раза больше, чем какой-либо другой. Это значит, что моря и океаны занимают на поверхности Земли в 2 раза больше места, чем суша. Если бы вся вода из рек, морей, океанов и озёр разлилась по планете, то Земля оказалась бы под девятиметровым слоем воды [8,с.50]. (Приложение 2).
1.2. Как на Земле появилась вода
Наша планета возникла примерно 4600 миллиардов лет назад. Поверхность ее была вначале безжизненной, а атмосфера состояла из водорода и гелия. Однако Земля недолго оставалась пустынной и безводной – под воздействием высоких температур лед таял, испарялся, в водяные пары выпадали в виде осадков. Водные массы задерживались на поверхности планеты в виде сплошных водных бассейнов. Накапливание воды на Земле привело к тому, что в ее развитии наступил новый период – океанический. Ураганы и грозовые ливни, обрушившиеся на Землю, растворяли соли, находившиеся на поверхности планеты, и вымывали их из горных пород. Растворенные соли попадали в Мировой океан и накапливались в нем, в результате чего морская вода уже в тот ранний период стала соленой[8,с.48].
1.3. Уникальные свойства воды
1.Меняет вкус.
2.Без цвета.
3.Без запаха.
4.Меняет температуру.
5.Растворяет вещества.
6.Принимает форму сосуда, в который налита.
7.Текучесть.
8.Плотность у солёной воды больше, чем у пресной.
1.4.Кругооброт воды в природе
Кругооборот воды в природе- это переход воды в газообразное состояние и обратно из газообразного состояния в жидкое [1,с. 486] (Приложение 3).
У воды есть разные состояния-жидкое, твёрдое и газообразное. Если пролить немного воды на пол и не вытирать, то пройдёт совсем немного времени и вода пропадёт, то есть высохнет. Но она не исчезнет без следа. Вода, высыхая, превращается в водяной пар, то есть переходит в газообразное состояние.
Твёрдое состояние воды – это лёд или снег. В такое состояние вода переходит при замерзании.
Жидкое состояние – это обычная вода.
1.5. Пресная и солёная(морская) вода
Пресная вода — противоположность морской воды, охватывает ту часть доступной воды Земли, в которой соли содержатся в минимальных количествах. Вода, солёность которой не превышает 0,1 ‰, даже в форме пара или льда.
Ледники - это главное хранилище пресной воды на планете. Они содержат около 30 млн км3пресной воды. Крупными резервуарами пресной воды являются болота. Общие запасы свободной воды на Земле составляют 1,4 млрд км3.
Чистая пресная вода - большая ценность и её природные ресурсы почерпаемы, поэтому воду нужно беречь и защищать от загрязнений, помнить что она-важная составная часть среды обитания человека [7,с.50].
Человек употребляет только пресную воду, а её на Земле очень мало – только 3% от всей массы. То есть из каждых 100 грамм воды для использования пригодны только 3 грамма [3,с.65].
Солёная (морская) вода -вода морей и океанов. Солёность Мирового океана составляет в среднем 3,47 % . Это значит, что в каждом литре морской воды растворено 35 граммов солей.
Морская вода содержит в себе свыше шестидесяти химических элементов. В ней есть например: магний, бром, йод и даже золото и серебро. Больше всего в морской воде поваренной соли. Поэтому вода в море солёная [7,с. 60].
1.6. Вода в организме человека
Человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме уменьшается. В день необходимо выпить около восьми стаканов жидкости, чтобы водный баланс был в норме.
Водный баланс – это количество потребляемой воды равно количеству воду, выводимой из организма [7,с.52].
Организм много влаги теряет вместе с потом при тяжёлой работе и занятиях спортом. В этих случаях человек испытывает жажду, ему хочется скорее попить.
Количество воды в организме регулируют почки. Они забирают из крови вредные вещества и лишнюю воду и выводят из организма [5,с.26].
Разные ткани человеческого организма содержат разное количество воды. Самая богатая водой ткань-стекловидное тело глаза (99%). Самая бедная – эмаль зуба (0,2%) [7,с.53].
1.7. Вода в быту
В быту вода – незаменимое вещество. Человек не может обойтись без воды ни дня. С помощью воды мы :
1.Моемся и умываемся (Приложение 4).
2.Моем посуду (Приложение 5)
3. Стираем бельё (Приложение 6)
4. Делаем уборку (Приложение 7)
5. Готовим еду (Приложение 8)
Так же вода хорошо удерживает тепло, и поэтому в батареях тоже течёт вода (Приложение 9) [3,с.63].
1.8. Зачем и как воду очищают?
Для того, чтобы вода была пригодна для питья, её надо очистить от вредных микроорганизмов, минеральных и органических примесей.
С давних пор для стерилизации питьевой воды использовали простое кипячение, а древние греки добавляли в воду сухое вино и тогда в кислой среде погибали многие болезнетворные микробы, воду очищали и с помощью серебра [7,с.61].
В настоящее время воду очищают на специальных станциях. Около каждого города есть водохранилище – это такой большой искусственный водоём, созданный специально для того, чтобы из него брать воду. На водохранилищах находятся водозаборные станции, где мощные насосы закачивают воду в большую трубу, по которой она подаётся на станцию водоподготовки. Там воду очищают. Сначала фильтруют через слой песка, затем обрабатывают окислителями – хлором или озоном. Затем повысив давление на насосной станции, воду подают в трубы, ведущие в каждый район города. Ну а в доме отходят маленькие трубы к каждой квартире[2,с.3] (Приложение 10)
1.9. Интересные факты о воде
Горячая вода может замерзать быстрее холодной.
70% человеческого мозга состоит из воды.
В течении дня человек выдыхает около чашки воды.
В среднем человек использует 45 литров воды на естественные нужды.
Жирафы - это одно из животных, которое может долго обходиться без воды.
На луне была обнаружена вода в виде льда.
Для приготовления полкилограмма шоколада используют 3170 литров воды.
Медуза и огурец на 95 % состоят из воды.
Отключение крана при чистке зубов может сэкономить до 8 литров воды в минуту.
Лёд легче воды, поэтому он плавает на её поверхности.
1.10. Значение воды на Земле
Без воды жить на земле нельзя. Человеку и всему живому для жизни нужна чистая вода. Грязная вода угрожает всей жизни на Земле, поэтому необходимо заботиться о её чистоте. Для этого нужно не засорять водоёмы, убирать мусор, пользоваться фильтрами. А так же нужно экономно расходовать воду. Если проделать простой опыт, взяв пустую банку и поставить под кран, в котором капает вода, то за 1 час накапает почти 0,5 литра воды (Приложение 11). А потом умножить полученный объём на 24 часа, то получается 12 литров в сутки, соответственно 4380 литров в год.
Воду нужно беречь ещё и потому, что прежде чем она попадает к нам в год, её много раз подвергают очистке, что требует много денежных затрат [3,с.65].
Глава 2 Практическая часть
2.1. Три состояния воды
Для того, чтобы получить три состояния воды в домашних условиях я сделал следующее:
1.Для того, чтобы получить лёд я налил в стакан воды и поставил в морозильную камеру. Через 2 часа уже образовалась тонкая корочка льда (Приложение 12), а через 4 часа вода полностью замёрзла и превратилась в кусок льда (Приложение 13).
2.Для того, чтобы получить пар я вскипятил чайник на газовой плите. Когда вода в чайнике закипела, я через носик чайника увидел, что выходит пар (Приложение 14).
3. Для того, чтобы увидеть воду в жидком виде, я просто открыл кран и из него побежала вода (Приложение 15).
2.2.Свойства воды (опыты)
Опыт №1 свойство воды: меняет вкус.
Я налил в 3 стакана чистой воды, чтобы определить её вкус. Попробовал и оказалось, что у неё нет никакого вкуса. Тогда я в первый стакан добавил соль, во второй сахар и в третий лимон. Всё перемешал в каждом стакане и попробовал снова. В первом стакане вода стала солёная, во втором сладкая, в третьем кислая.
Вывод: вода может менять вкус в зависимости от вещества, которое в ней растворишь(Приложение 16)
Опыт №2 свойство воды: без цвета и прозрачная.
Я взял 2 стакана. Один с водой, другой с молоком. В оба стакана опустил чайную ложку. Ложку хорошо видно оказалось в стакане с водой.
Вывод: Если предмет видно в чистой воде, то она значит без цвета и прозрачная (Приложение 17)
Опыт №3 свойство воды: меняет температуру.
Я налил холодную воду из-под крана в чашку и поставил на газовую плиту для нагрева. Через некоторое время вода закипела. Я снял её с газовой плиты, через час она стала тёплой, а через 2 часа комнатной температуры.
Вывод: Под воздействием горячих источников вода может изменять свою температуру от холодной до кипятка и обратно (Приложение 18).
Опыт №4 свойство воды: меняет цвет.
Я решил проверить, а может ли вода изменять цвет. Для этого я взял акварельные краски и 3 стакана с чистой водой. В первый стакан опустил красную краску, во второй синюю и в третий зелёную. Вода окрасилась в тот цвет, какую краску мы положили в стакан.
Вывод: вода может менять цвет, под воздействием красителя (Приложение 19).
Опыт №5 свойство воды: растворяет предметы.
Для проведения этого опыты я взял 3 стакана с чистой водой. В первый положил сахар, во второй растворимый кофе и в третий рис. В каждом стакане перемешал вещество с водой и увидел, что сахар и кофе растворились в воде, а рис нет.
Вывод: вода может растворять вещества, но не все (Приложение 20)
Опыт №6 свойство воды: принимает форму сосуда в который налита.
Я взял пустую графин,бутылку, банку и кружку и во все ёмкости налил воду. Вода заняла весь объём посуды.
Вывод: вода может принимать любую форму в которую её налить (Приложение 21)
Опыт №7 свойство воды: плотность солёной воды больше, чем чистой.
Чтобы провести этот опыт я взял стакан с чистой водой . И положил в него сырое яйцо. Яйцо опустилось на дно. Тогда я его достал и растворил в этом стакане 3 столовых ложки соли. Вода стала солёная.Я снова опустил яйцо в стакан и увидел, что яйцо начало всплывать.
Вывод: у солёной воды плотность больше, чем у чистой и предметы в ней не тонут (Приложение 22)
2.3.Способы очищения воды в домашних условиях
1.Кипячение.
Когда высокая температура действует на воду, происходит ее стерилизация и вода очищается от микроорганизмов (вирусов, микробов) – такой эффект можно получить только при кипячении воды в течение четверти часа, не накрывая крышкой, чтобы с паром удалялись вредные соединения (Приложение 14).
2.Отстаивание.
Нужно налить в посудину воду, дать ей постоять 8 часов – за это время летучий хлор вместе с другими летучими примесями испарится. Однако соли тяжелых металлов из отстоянной воды никуда не денутся, в лучшем случае они оседают на дно. Потому, перед использованиемнужно вылить 2/3 ее содержимого, не взбалтывая, чтобы осадок на дне не смешался с более-менее очищенной водой.
3.Применение поваренной соли.
Нужно заполнить емкость водой из-под крана (2 литра) и растворите в ней 1ст.л. с верхом соли. Спустя 15-25мин. такая вода будет свободна от вредных микроорганизмов и солей тяжелых металлов.
4.Заморозка
Сегодня это все более популярный метод очищения воды, который, к тому же, считается еще и самым эффективным. В емкость наливается вода (кто использует кастрюлю, кто пластиковые контейнеры, но не используйте стекло), причем не наливайте воду «с верхом», оставьте свободным небольшое пространство, так как жидкость при замерзании способна увеличиваться в объеме.
5. Применение фильтров для очистки воды
Для фильтрации воды в квартирах, офисах и частных домах используются как отдельные устройства со сравнительно низкой производительностью(кувшины, насадки на краны, одноступенчатые системы под мойку) так и многоступенчатые системы. У нас в квартире стоит одноступенчатый фильтр (Приложение 23).
Заключение
Я провёл работу и узнал о воде много интересной информации. Провёл опыты и выяснил, что у воды много интересных и удивительных свойств: она может менять цвет, запах, растворять вещества, менять температуру. Цель моего исследования была достигнута и моя гипотеза подтвердилась. Мы используем свойства воды каждый день и жизнь без неё невозможна. Про воду можно узнать ещё очень многое, и я буду дальше интересоваться этой темой.
Список использованной литературы
1.Андреева Н.И, Рыжова О.А, Рождественская С.В,Светличная Н.И. «Справочник школьника для 1-4 классов»,2018
2.Волцит П. «Почему из крана течёт вода»,2016
3.Добротин Д.Ю. «Настоящая химия для мальчиков и девочек»,2009
4.Дюпре Жан-Поль, Жибер Анна-Мария, Леба Патрик, ЛебьомДжоел, Ола Франсуа « Занимательные эксперименты и опыты»,2014
5. Клюшник Л.В. «Тело человека»,2018
6.Рюмин В «Занимательная химия»,2011
7.Савина Л.А. «Я познаю мир химия»,2009
8.Хомич Е.О., Якушева М.Н. « Что? Зачем? Почему?»,2004
9.https://o-vode.net/ochistka/filtratsiya
10.https://saytpozitiva.ru/interesnyye-fakty-o-vode.html
11.https://www.maam.ru/detskijsad/-svoistva-vody-409740.html
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10
Приложение 11
Приложение 12
Приложение 13
Приложение 14
Приложение 15
Приложение 16
Приложение 17
Приложение 18
Приложение 19
Приложение 20
Приложение 21
Приложение 22
Приложение 23