XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Превращения воды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Багаев Д.А. 1

---

1Муниципально автономное общеобразовательное учреждение "Гимназия"

Зверева Т.В. 1

---

1МАОУ"Гимназия"

Работа в формате PDF

2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Солнышко купалось

В луже под окном,

Но сегодня лужу

Затянуло льдом.

Введение

Все знают, что вода - основа жизни. Науке ещё неизвестно такое живое вещество, которое могло бы обходиться без воды. Вода вездесуща, она буквально пронизывает оболочки Земли и проникает в любые участки того пространства, где обитает человек и всё живое. Поэтому, воду как дар природы надо беречь и сохранять. И, конечно же, интересно её изучать.

Я люблю природу, меня очень интересуют всевозможные изменения в природе. Во 2 классе на уроке окружающего мира мы изучали тему «Что такое погода», после чего нам выдали «Дневник наблюдений» и началась очень увлекательная работа! Осень – время перемен, и в моём дневничке я с удовольствием отмечал сначала капельки дождя и туман, потом: первые заморозки, изморозь и первый снег. Ещё дошкольником я узнал, что вода – особое вещество и умеет «превращаться».

Теперь, заполняя дневник погоды, я решил пронаблюдать и узнать, как объяснить переход воды в разные состояния, что на это влияет? Так появилась моя исследовательская работа.

Цель: выяснить путём наблюдения, как вода в природе, при смене сезонов осень-зима, «переходит» в твёрдое состояние.

Объект: вещество вода

Предмет: изменения состояния вещества – воды в природе при смене сезонов осень-зима

Гипотеза: если наблюдать за изменениями осенней погоды, то возможно самому увидеть, как вода «переходит» в твёрдое состояние.

Задачи:

1.Изучить научную литературу и узнать, почему вода меняет своё состояние;

2.Опытным путём наблюдения доказать, как погода влияет на смену состояния воды;

3. Сделать выводы

Глава 1. Вода – вещество

Вода – самое распространённое на Земле вещество. Почти три четвёртых поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере. В виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор.

         Вода – основа жизни всех живых организмов на Земле, одно из главных  её богатств. Там, где есть вода – есть жизнь. Трудно представить, что стало бы с нашей планетой, если бы исчезла вода. Нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий.

1.1.Историческая справка

Изучением природных вод, явлений и процессов занимается наука гидрология. Первые упоминания о гидрологии появились на заре истории человечества около 6000 лет назад. Начало гидрологических наблюдений в России относится к XV–XVI вв.: в записях русских летописцев сохранились сведения о свойствах воды, наводнениях, паводках, замерзании.[1,19]

1.2.Агрегатные состояния воды

В русском языке слово «вода» означает и вещество – воду, и одно из состояний этого вещества – жидкое.[4]

Из всех веществ, существующих на Земле, только вода может иметь три разных агрегатных состояния: жидкое, газообразное и твердое. Благодаря трём агрегатным состояниям происходит круговорот воды в природе и жизнь на Земле.

Жидкая вода, лёд и водяной пар имеют один и тот же состав, но разные состояния.

И лёд, и водяной пар, и вода-жидкость состоят из одинаковых мельчайших частиц – молекул воды. Различают все три состояния вещества воды взаимным расположением молекул и характером их движения. Когда вода при нагревании превращается в пар, расстояние между её молекулами увеличивается. Молекулы двигаются поодиночке, сталкиваясь при движении друг с другом, и, разлетаясь в стороны, после столкновений. Когда же при охлаждении вода превращается в лёд, её молекулы объединяются, выстраиваются в стройные ряды, образуя кристаллики. Но движение молекул при этом не прекращается : они всё время колеблются. Многочисленные исследования ученых подтверждают, что по структуре вода и лед близки друг к другу. Структура льда – это решетчатый каркас. Структура воды зависит от содержания разных веществ, которые в ней растворяются, а также от нерастворимых соединений и некоторых других факторов.

Таблица.

В воде возникают структуры, которые стали называть «кластерами» — группа атомов или молекул, которые представляют собой единую структуру, но внутри имеют свои индивидуальные особенности.

При температуре близкой к точке замерзания, молекулы жидкой воды собираются в небольшие группы, практически так, как в кристаллах. При температуре близкой к точке кипения они располагаются более свободно.[4]

В жидком виде вода заполняет русла рек, углубления в рельефе, образуя озёра и пруды, льётся с крыш во время дождя. Это болота, каналы, моря и океаны.

Твёрдое состояние вода демонстрирует зимой. Это снегопады, метели, иней, гололедица, лёд на реке.

В виде газа вода бывает невидимой. Например, в воздухе всегда есть пар. Высокое содержание пара ощущается как влажный воздух. Если температура воздуха понижается, пар превращается в капли воды и становится виден. Это туман.

Глава 2. Сезонные изменения в природе

Как известно из курса физики, наша планета вращается вокруг Солнца и за год делает полный круг. Во время вращения северное полушарие Земли на несколько месяцев оказывается наклоненным к Солнцу (лето). В течение следующих нескольких месяцев отклоняется от него (зима). В это время наблюдается уменьшение дня и увеличение ночи.

Осенью солнце поднимается над горизонтом не так высоко, как летом. Дни становятся короче, а солнечного света — меньше. [3, 35]

Похолодание, которое приходит по причине уменьшения солнечного света и тепла, влияет на всю живую природу, поскольку уменьшение солнечного света напрямую связано с похолоданием.

Атмосфера Земли находится в постоянном движении. Это влияет на разнообразие метеорологических условий в разных географических точках. Такое непрерывно изменяющееся состояние называют погодой.

2.1.Измерение погоды. Приборы.

Погода – это состояние атмосферы данного места в данный момент времени, обусловленное физическими процессами, происходящими в атмосфере Земли под влиянием притока солнечной энергии и при взаимодействии с поверхностью Земли.

Погоду характеризуют температура воздуха, давление и влажность воздуха, направление и сила ( скорость) ветра, облачность, осадки, а также видимость ( прозрачность воздуха). К характеристикам погоды имеют отношение такие природные явления в атмосфере, как грозы, бури, смерчи, циклоны и антициклоны.[2,32]

Для измерения характеристик погоды используются различные приборы. Во втором классе на уроке окружающего мира мы познакомились с термометром и узнали, что температуру воздуха измеряют обычными ( жидкостными) термометрами, а также термометрами других типов. С помощью термометра я буду отслеживать изменение температуры воздуха и наблюдать за изменениями, происходящим с водой в природе.

2.2. Поиск границы между осенью и зимой

Фенология —наука о сезонных явлениях в живой природе, изучает, и регистрируют изменения в живой природе, обусловленные сменой времени года и погодными условиями.

Этимология: Феномен – явление (греч.).

Осенние месяцы: сентябрь, октябрь, ноябрь

Фенологическое деление на подсезоны:

Начало осени (золотая осень) — ≈ до 3 декады октября, массовое пожелтение листьев, первые заморозки, в конце может быть первый снег ( 25 октября).

Глубокая осень — оканчивается в середине ноября, начинает Т ↓ 0⁰С, Предзимье – лед на водоемах и водотоках, среднесуточная температура ниже 0⁰С (20 ноября)

Мои наблюдения помогут мне определить границу ( условную) наступления зимы и окончания осеннего сезона.

Глава 3.Мои осенние наблюдения

3.1.Выводы. Итоги по октябрю (Приложение № 2)

Осенью опускается температура, становится прохладнее. Все чаще стоит пасмурная погода. В октябре было 24 пасмурных дня. Ветер меняет направление, усиливается и становится временами порывистым. Это привело к непогоде и осадкам. В середине осени появляются различные циклоны, возможен дождь со снегом .9 дней в октябре шли дожди.2 дня шёл снег.

Пасмурных дней: 24 дня

Ясных: 7 дней

Дожди : 9 дней

Снег: 2 дня

Без осадков : 20 дней

Похолодание с 20 октября.

Первый снег выпал 25 октября при температуре + 1⁰С

Наблюдал иней -27 октября

3.2.Выводы. Итоги по ноябрю (Приложение № 3)

Выводы. Итоги по ноябрю.

Пасмурных дней: 6 дней

Облачных:8дней

Ясных: 3 дня

Дожди:3 дня

Снег:10 дней

Без осадков : 6 дней

Наблюдал изморось – 1-3 ноября

Наблюдал иней-6 ноября

Наблюдал гололедицу-14 ноября

Наблюдал ледостав на реке -20 ноября

3.3. Какие природные явления я наблюдал (Приложение №1)

Наступил третий, последний месяц осени – ноябрь.

Температура не опускается ниже о^o2 недели. Лужи, дождь( жидкое состояние воды).

Наблюдал : изморось( 1-3.11). (Приложение № 5 )

Морось — очень мелкие капли, выпадающие из облаков или тумана.

Ровно неделю назад, 14 ноября, ударили морозы, и стал меняться облик земли. Пошёл снег, температура понизилась.

Наблюдал иней (6.09, 27.10,6.11).Рано утром на траве может появиться иней — частички застывшей росы. Наблюдал: водяной пар превращается в иней осенью в холодный период. Каждый предмет покрывается тонким слоем. Эти ледяные кристаллы миниатюрные. Я наблюдал, как они покрывают окна, землю, траву, ручки дверей . Иней тает достаточно медленно, что способствует охлаждению земли.(Приложение № 4)

Наблюдал: гололёд .

Гололёд и гололедица — слой льда или обледеневшего снега на поверхностях. Так случилось 14 ноября. Ещё вечером шёл дождь, было сыро. Температура воздуха вечером была +4^o, а утром подморозило, температура опустилась до -7^O мороза. Так бывает тогда, когда после оттепели ударяет мороз.

Я наблюдал ледостав – это явление сковывания рек льдом. (Приложение №7)

Начинается этот процесс с появления ледяной плёнки на поверхности воды у берегов, затем образуется внутриводный лёд - шуга. Ещё подморозит – и начинают смерзаться пластинки льда и шуга, появляются льдины, которые затем смерзаются в сплошной ледяной покров. Говорят: «речка встала».

Мелкие реки затягиваются льдом раньше крупных. У нас в д.Зверево протекает мелкая река Сульмашка. Сегодня, 20 ноября –« река встала»( Приложение № 7. фото).

После ледостава начнёт образовываться снеговой покров и на водоёмах.

Я узнал, что существуют необычные свойства воды в твёрдом состоянии.

В твердом виде вода легче, чем в жидком. Лёд не тонет в воде. В твёрдом состоянии частички воды располагаются по порядку, между ними остается много свободного пространства. Когда лёд тает, активность частичек повышается, свободное пространство заполняется. Жидкая форма становится более тяжелой, нежели твердая.

Такая уникальная способность даёт возможность любому водоёму не замерзать по всей глубине. Даже при самом сильном морозе температура воды у дна не опускается ниже +4 ᵒС. Все живые существа (рыбы и другие) могут спокойно пережить самую суровую зиму подо льдом.

Когда лёд тает, плотность увеличивается, и становится максимальной при температуре +4 ᵒС. В диапазоне от +4 ᵒС до +40 ᵒС плотность снижается, потом снова увеличивается. При понижении температуры ниже +4 ᵒС плотность уменьшается, т.е. при замерзании вода расширяется.

Я наблюдал - снегопад- это явление выпадения атмосферных осадков в виде снега ( в ночь с 23 на 24 ноября), его формирование похоже на формирование дождя, однако отличается дождь от снега тем, что при выпадении на землю, капли значительно охлаждаются воздушными струями, которые имеют отрицательную температуру, и происходит формирование микроскопических ледяных кристаллов. Поскольку процесс формирования снежинок происходит в воздухе и под воздействием различной температуры, то это обуславливает большое количество форм и кристаллов снежинок. Наутро, 24 ноября слой снега составил 8 см.(Приложение № 6, фото).

Снежинки образуются не из капелек воды, а из водяного пара, когда температура воздушной среды становится ниже 0^O. Причём водяные пары сразу переходят в твёрдое состояние, не превращаясь в жидкость ( в отличие от града, который образуется из капелек воды).

За 2 недели наблюдений с 14- 27 ноября я отметил понижение температуры воздуха на 16 градусов. Выпал снег. Началась самая настоящая уральская зима. Граница между осенью и зимой была проведена 14 ноября.

4. Заключение

Вода образует водную оболочку нашей планеты – гидросферу.

Её делят на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и ледники, а также подземные водоёмы. Переходы воды из одних частей гидросферы в другие составляют сложный круговорот воды на Земле

Круговорот воды в природе — это непрерывное движение воды в гидросфере Земли. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную и обратно.[5,76]

Осень — невероятное время, когда окружающая природа меняется кардинальным образом. В живой и неживой природе происходят непрерывные изменения. Переход от теплых дней конца лета к первому снегу и заморозкам зимы в течение осени совершается постепенно. Прошедшей осенью 2022 года, я наблюдал, как при температуре от нуля⁰ и ниже вода превращается в лёд. В холодное время года мороз сковывает реки и лужи. Моя гипотеза подтверждена: если наблюдать за изменениями осенней погоды, то возможно самому увидеть, как вода «превращается» в твёрдое состояние. В холодную погоду атмосфера наполнена воздухом с низкой температурой, поэтому вода замерзает и попадает на поверхность земли в виде снега, в твёрдом состоянии.

25 октября 2022 г пошёл первый снег, при температуре 0⁰C, а 14 ноября «ударили морозы», и температура опустилась до -7⁰С, поэтому, спустя неделю, после морозов,c -7⁰С -23 ⁰С, 20 ноября я смог пронаблюдать ледостав на нашей реке Сульмашка.

Предметом моего исследования было изменение состояния вещества – воды в природе при смене сезонов осень-зима. Я наблюдал превращения воды из жидкого – в твёрдое, при таких явлениях природы: изморось, иней, снег, ледостав.

Это было очень интересно! Я смог сам определить границу между осенью и зимой. Это произошло 14 ноября. Температура на протяжении 11 дней держится ниже 0⁰С, наступила зима. Значит, граница между осенью и зимой условно проведена.

Я изучил научную литературу и с помощью наблюдений смог доказать, как погода влияет на смену погоды, а погода – на состояние воды.

5. Список использованных источников и литературы:

1.И,Д.Зверев « С любовью к природе», 1983, Москва «Педагогика»,с.231

2.А..А.Плешаков учебник « Окружающий мир», 2 класс,2018Москва «Просвещение», с.143

3.А.М.Матюшкин «Продуктивный мыслительный процесс», 2003, Москва «Педагогика», с.198

4.Н.Б.Шумакова «Развитие исследовательских умений младших школьников»,1999, БАО-Пресс, 97

5.https://aybaz.ru/repair/priznaki-osadki.html

Приложения

Приложение: № 1 Виды атмосферных осадков

Сентябрь- октябрь

Морось — очень мелкие капли, выпадающие из облаков или тумана.

Переохлаждённая морось — мелкие капли, выпадающие при отрицательной температуре.

Снежные зёрна — очень мелкие твёрдые осадки в виде снежных зёрен.

Дождь — атмосферные осадки в виде капель среднего размера.

Ливень — очень сильный дождь.

Переохлаждённый дождь — осадки в виде капель, выпадающие при отрицательной температуре.

Октябрь- ноябрь

Снегопад — твёрдые осадки в виде снежинок.

Дождь со снегом — смешанные осадки в виде капель и снежинок.

Ледяной дождь — маленькие шарики льда, внутри которых находится незамёрзшая вода.

Ливневый снегопад — очень сильный снегопад.

Ливневый дождь со снегом — очень сильные смешанные осадки (дождь и снег).

Ледяная крупа — мелкие ледяные крупинки.

Град — опасный вид осадков в виде довольно крупных кусочков льда.

Приложение № 2. Таблица наблюдений за октябрь

Приложение № 3.

Таблица наблюдений за ноябрь

Приложение № 4

Иней, 6 сентября, t=0⁰С

Иней, 6 ноября, t=0⁰С

Приложение № 5

Пасмурно

Изморось, 2 ноября, t=+3⁰С Снежный покров, 25 ноября, t=-8⁰C

Приложение № 6

Понижение температуры Снежный покров с 23 ноября на 24 ноября,

14 ноября, t=-7 ⁰С t= -8 ⁰С , выпало 8 см за ночь

Приложение № 7

Река Сульмашка

20 сентября 20 ноября