XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Лед и снег: польза или вред?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования.
Зима – чудесное волшебное время года. Несмотря на холод, который она несет, зима дарит много радости и открывает массу возможностей. Зима – это, в первую очередь, снег... Мы живем на территории, где большую часть года бескрайние просторы тундры покрываются белым пушистым снежным одеялом, начиная с октября и вплоть до мая. Видя потрясающе красивые снежинки, возникает масса вопросов о том, как образуются чудесные зимние узоры. Может ли быть снег полезен для человека, а лед? Еще в прошлом году в исследовательской работе на тему мамонтов я пришла к выводу, что в мерзлоте в замороженном виде отлично сохраняются останки древних животных. А в другой моей работе («Тазовские мерзлотники») я пришла к выводу, что люди в недавнем прошлом придумали, как использовать лед и холод себе во благо, создавая такие сооружения, как мерзлотники и ледники. Так как же образуются снег и лед? Какую пользу могут принести людям? В этом суть моего исследования «Лед и снег: польза или вред?».
Поставила цель:изучить, как образуется снег и лед, какими свойствами обладают, чем могут быть полезны для человека?
Выделила предмет исследования: использование снега и льда для пользы людей.
Объект исследования: снег и лед.
Поставила задачи:
Изучить, как образуются снег и лед.
Выявить основные характеристики и свойства снега и льда.
Выяснить, пользу или вред приносят людям снег и лед.
Методы работы:
Прежде чем провести мое исследование, я собрала информацию в сети Интернет, изучала различную литературу, посмотрела мультфильмы о снеге и льде, посетила библиотеку, музей вечной мерзлоты в п. Тазовском, который создан на основе действующего в недавнем прошлом мерзлотника.
Провела дома с мамой различные опыты со снегом и льдом. Затем выделила основные вопросы, ответы на которые нужно узнать, сделала выводы.
Гипотеза: предполагаю, что снег и лед могут принести людям пользу.
Для того, чтобы подтвердить мою гипотезу, нужно определить свойства и характеристики снега и льда. Дома и на улице мы с мамой провели опыты.
Опыт №1. В одноразовые маленькие контейнеры мы погрузили различные предметы и насекомых (листики, сухих мух, различные ягоды, цветок). Часть емкостей залили чистой водой, в часть просто положили предметы и поставили в морозилку, где температура, примерно, -20 градусов. Выждав время, достали контейнеры. В тех контейнерах, где была залита вода, увидели, что вода превратилась в лед, но этот лед не вытеснил и не раздавил предметы. Замороженные предметы остались в том же неизменном виде, что и были до опыта. Ягодки, которые мы не заливали водой, тоже сохранили свою форму после заморозки. Мы оставили емкости при комнатной температуре. Лед по прошествии некоторого времени растаял до состояния воды, ягодки из твердых замороженных снова стали мягкими, сочными, а мухи, растения и ягоды не изменились по форме.
Вывод: заморозка способствует сохранению предметов в первоначальном виде по форме и некоторым свойствам. Современный морозильник ускоряет процесс замораживания.
Опыт №2. Мы взяли небольшую игрушку, поместили её за ком снега – игрушку за снегом видно не было. Взяли кусочек льда и поместили за неё ту же игрушку. Просматривались цвет и форма.
Вывод: Снег не прозрачный, а лёд прозрачный.
Опыт № 3. Снег можно превратить в воду за секунды, поместив его ложкой в емкость с горячей водой. Рыхлые снежные комки будут мгновенно превращаться в воду. Весь секрет в плотности самого снега! Плотный снежок будет таять намного медленнее, чем рыхлый снег.
Прошлись по свежевыпавшему снегу, на нем остались следы. Прошлись по ледяному участку дороги - следов нет.
Бросили комочек снега, он развалился. Ударили по кусочку льда, лед раскололся.
Вывод: снег рыхлый, а лед плотный и хрупкий.
Плотность льда мы также рассмотрели под микроскопом. Оказалось, что мельчайшие кристаллики льда плотнее прилегают друг к другу, чем кристаллики снега.
Опыт № 4. Взяли снег и кусочек льда, принесли домой, поместили их в стаканы. Через некоторое время в стаканах появилась вода.
Вывод: снег и лёд под действием тепла превратились в воду, причем снег растаял быстрее, чем лёд.
Сравнили, в каком стакане после таяния образовалось больше воды?
Вывод: в стакане с растаявшим льдом больше воды, значит, содержание воды во льду больше, чем, в снеге. Снег и лед состоят не только из воды.
Опыт № 5. Положили снег и лёд в емкости с водой. Увидели, что снег и лёд не тонут.
Вывод: снег и лёд легче воды. Поэтому лед образуется только на поверхности водоемов.
Опыт 7. Можно ли есть снег, выпавший на землю? Достаточно ли он чистый для этого? Где наиболее чистый снег? Мы взяли пластиковый стаканчик, нагребли снег из сугроба возле дома. Когда он растаял, мы увидели, что вода в баночке достаточно чистая. То же самое проделали, только на этот раз взяли снег, лежащий возле школьной остановки. Когда он растаял, вода была большей загрязненности, с примесями.
Рассмотрели под микроскопом снег – взятый возле дома (чистый) и возле школьной остановки. Оказалось, кристаллики чистого снега прозрачные, под действием света сверкают. В снеге, набранном возле остановки, обнаружились примеси - какие-то точки, грязь.
Мы сделали вывод, что снег возле дома чище, чем в местах скопления людей и транспорта.
Опыт №8. Мы заполнили пакетик для заморозки льда водой и положили его в морозильную камеру. Также налили воду в стакан. По прошествии времени посмотрели результат опыта.
Вывод: кусочки льда приняли ту форму, в которую была налита вода.
Опыт №9. В три стакана мы налили воду, в первый добавили соль, во второй налили минеральной воды, в третьем стакане оставили просто чистую воду. Поместили стаканы в морозильную камеру. По прошествии времени достали стаканы. Лед в стаканах (замерзшая вода) оказался разных оттенков: в стакане с чистой водой был чистый, прозрачный лед; в стакане с соленой водой лед стал желтоватого оттенка, а в стакане с минеральной водой лед был с вкраплениями пузырьков.
После таяния при комнатной температуре в стакане с чистой водой вода осталась чистая, в стакане с минеральной водой остались, но в меньшем количестве пузырьки с воздухом, а в стакане с соленой водой выделились желтоватые хлопья. А еще стаканы с обычной и соленой водой деформировались.
Также мы провели такой опыт.
Подкрасили воду синей краской. Налили ее в бутылку. Поместили бутылку с подкрашенной водой в морозильную камеру. Когда вода в бутылке полностью замерзла, увидели, что краска оказалась в середине льда, а по краям лед был прозрачный.
Вывод: при помощи заморозки из воды вытесняются различные примеси и воздух, а вода при замерзании расширяется.
Таким образом, проделав несколько опытов, можно сделать вывод о том, что у снега и льда есть как похожие, так и различные свойства.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Снег. Что это? Как образуется? Польза и вред снега.
Что такое снег? Мелкие и хрупкие кристаллы заледеневшей воды – это снег. Одна снежинка весит не более 3 мг, однако, несмотря на столь небольшие размеры, множество снежинок создают огромные сугробы на обширных территориях. Толстое и тяжелое снежное покрытие может даже изменить скорость вращения планеты. Как же образуется снег? Снег можно назвать замерзшим дождем, выпадающим на землю зимой, холодной осенью и, периодически, весной, образуется при температуре ниже 0 градусов. Мельчайшие частички воды принимают форму шестиугольника, кристаллик льда постепенно превращается в шестигранник.
Различают несколько десятков видов снежинок, основные из них: в виде иглы, звезды, дендриты, пушистые, столбики, пластинки. Форма снежинок может меняться из-за погодных условий. Каждая снежинка является уникальной, ведь все снежинки деформируются во время падения. Но в условиях с одинаковой температурой и внешними факторами удается получать абсолютно одинаковые по внешнему виду и строению кристаллики-снежинки.
Иногда мы замечаем, что в более морозную погоду снег скрипит под ногами. Почему это происходит? Так как снег представляет собой массу кристалликов различной формы, он начинает ломаться под ногами, издавая скрипучий звук. Когда погода теплая, то некоторая часть снежного слоя подтаивает. Вода начинает подавлять шумы ломающихся кристалликов, поэтому звук тяжело услышать. Самые отчетливые звуки появляются в сильные морозы.
Оказывается, снег есть и на других планетах. На Марсе, например, есть как привычный нам снег, так и осадки, похожие на снег в виде углекислоты, наиболее известной как сухой лед или сухой снег. На спутнике Нептуна также есть снег из водорода и смеси различных газов, при этом снег имеет не белый, а розовый цвет, потому что он формируется под сильным воздействием ультрафиолета.
Удивительно, что под снегом растениям и мелким животным может быть тепло даже в 30-градусный мороз. Как так? Ведь снег холодный! А вот насколько снег холодный мы выяснили, измерив его температуру уличным термометром. Температура поверхности снега оказалась, примерно, равна температуре окружающей его среды. А вот температуру под большим сугробом оказалось измерить сложнее. Мы поместили уличный термометр как можно глубже в сугроб, к самой почве, оставили на 10 минут и вытащили. Удивительно, но температура нижнего слоя снега оказалась немного выше, чем температура верхнего слоя! Получается, снег – это, своего рода, теплое одеяло, которым зимой укрыты растения и даже некоторые животные и которое сохраняет их от переохлаждения. Считаю это полезным свойством снега. Также полезен снег весной, когда во время таяния он насыщает почву столь нужной для роста и развития растений влагой. Талая вода не содержит в своем составе солей, витаминов, жиров, белков и углеводов. Нет в ней и калорий, что особенно ценно для людей, которые следят за своим питанием. Давно замечено, что талую воду пьют все животные, проснувшиеся после зимней спячки. Она избавляет от накопившейся усталости, помогает организму бороться с преждевременным старением, укрепляет иммунитет, стимулирует быстрое заживление ран.При возможности именно на такую воду лучше переходить при простудных заболеваниях и общем состоянии упадка сил.
Так называемый «прошлогодний снег» – тоже вещь не бесполезная. Дело в том, что снег «запоминает» условия, при которых выпал. Если в многолетнем снеге (как, например, на ледниках) вырыть вертикальное отверстие (шурф), в нём можно увидеть совершенно разные слои снега. Исследования «прошлогоднего снега» позволяют узнать, сколько выпало снега 25 или даже 100 лет назад, а также какие условия были в ту зиму.
Лед. Что это? Как образуется? Польза и вред льда.
Лед, как и снег, состоит из воды. Проведя опыты, я это увидела сама, замораживая и размораживая различные предметы, воду и т.д.
Лед встречается повсюду в природе. Основные его запасы на нашей планете находятся в Антарктиде, которая вся покрыта толстым слоем льда.
Также лед можно встретить и под землей, например, в подземной пещере. В горных областях появились пещеры с ледяными сталагмитами и сталактитами.
Айсберги – это тоже плавающие в море глыбы льда. Они плавают на поверхности океана в северных широтах и не тонут. Если бы это произошло, то уровень воды в океане поднялся бы, и вода затопила бы все живое.
Из мелких кристалликов льда состоят снежинки.
Узоры на стекле в зимнее время – это кристаллы льда, образованные замерзшим водяным паром.
Всем нам известные сосульки и иней – это тоже лед.
Град, который выпадает летом во время грозы, – тоже лед. Эти ледяные шарики замерзли высоко в небе и не успели растаять, пока летели на землю вместе с дождем.
Одно из интересных качеств льда заключается в том, что по мере того как он замораживается, он расширяется. Для подтверждения этого свойства льда мы провели следующий опыт. Поместили бутылку с чистой водой в морозилку. Спустя время, бутылку достали, вода в ней превратилась в лед, а сама бутылка деформировалась, как бы слегка надулась. Также в банку с водой мы положили кусочек льда – лед не утонул, он остался плавать на поверхности воды. Это означает, что лёд, на самом-то деле, гораздо менее плотный, чем вода. Люди используют это свойство льда для того, чтобы зимой передвигаться по замёрзшим водоёмам на транспорте и пешком. Особенно это важно в местах, далёких от железных дорог, где по ледяным трассам мощные грузовики возят грузы. Чем толще лёд, тем сложнее холоду сверху добраться до ещё незамерзшей воды внизу, подо льдом. Подо льдом зимой тихо и тепло. Ледяной панцирь надежно укрывает воду от мороза, не давая промёрзнуть ей до дна и погубить всё живое подводного мира. Благодаря этому выживают в самые жестокие холода плавучие обитатели рек, озер и прудов.
Лед скользкий. В основе скользкости льда лежит слой воды. Даже при небольшом давлении на поверхность (когда мы наступаем сверху ногой) лёд слегка плавится, образуется тончайшая плёнка воды - вот по ней мы и скользим. Подтвердить скользкость льда можно, взяв кусочек в руки: лед начнет таять, и кусочек льда уже может легко выскользнуть из рук.
Лед, как и снег, имеет память. Учёные бурят ледники, собирая образцы льда, в них содержится запись о климатических изменениях, происходивших за долгие времена. Из опыта с заморозкой минеральной воды я узнала, что во льду могут замерзнуть даже «капельки» воздуха. Так из образцов воздуха, содержащихся во льду, учёные смогли собрать информацию о температурах и составе воздуха разных времен.
Несмотря на высокую значимость льда для человека, он может таить в себе опасность. Опасное для людей явление неживой природы – гололед. Можно поскользнуться, упасть и получить травму. Из-за действия льда может произойти обледенение летательных аппаратов, судов, сооружений, дорожного полотна и почвы, град, речные заторы с наводнениями, ледяные обвалы.
Немало лед приносит и пользы для человека.
Лед применяют для очистки воды. Большинство растворенных в воде примесей не передается льду, когда он начинает расти; они вымораживаются. Это подтверждает мой опыт по заморозке подкрашенной краской воды и соленой воды (после размораживания льда из соленой воды в стаканчике плавали желтоватые хлопья, а лед был безвкусным, а краска сконцентрировалась в одном месте).
Лед используют для охлаждения напитков и продуктов, в косметологии и медицине: при ушибах, после операций, для снижения температуры тела, для хранения образцов крови.
Лёд является строительным материалом для таких важных для нашей планеты объектов как ледники. В ледниках сосредоточены главные запасы пресной воды на нашей планете. Они являются важным звеном в круговороте воды. Ледники - источники питания многих рек.
Еще лед помогает хранить продукты. Тысячи лет назад люди вырезали кубы льда из замерзших озер, привозили их и хранили в специальных погребах. До начала 20 века лёд был единственным способом охлаждения вещей (тем самым не давая пище испортиться). К концу 19-го века люди использовали бытовые ящики со льдом для продуктов, которые позже превратились в холодильники. Также в северных широтах нашей страны были распространены ледники и более большого размера природные холодильники – мерзлотники.
Экскурсия в музей вечной мерзлоты.
Можно ли даже летом очутиться в царстве снега и льда? Отвечу: в Тазовском можно! В прошлом году на базе ранее действующего мерзлотника был открыт Музей вечной мерзлоты.
Мерзлотники - это ледяные пещеры с большой сетью разветвлённых коридоров. Стены в них - многолетние мёрзлые породы, обеспечивающие постоянную минусовую температуру в помещении. В 1930 году в посёлке Тазовский был основан рыбозавод. Выловленную в больших количествах рыбу, а также мясо оленя, которое здесь также добывают, нужно было где-то хранить. Так началось строительство мерзлотников.
Мерзлотник, в котором сейчас обустроен музей, построен в холме, спуститься в него можно по деревянной лестнице с перилами, глубина спуска - порядка четырех метров. Зимой температура там опускается до минус 18 градусов, летом поднимается до минус 8. Ледяная «шуба» не оттаивает круглый год. Строительством этого мерзлотника занимались ссыльные вручную с помощью кирки долгих 9 лет. Многочисленные переходы мерзлотника напоминают ледовый лабиринт. В мерзлотнике установлен механический транспортер, с помощью которого тонны рыбы перекочевывали для хранения. Также в потолочной части есть специальные воздуховоды для проветривания и циркуляции воздуха в помещениях мерзлотника.
В 2022 году в мерзлотнике проведена реставрация, установлены скульптуры изо льда, и теперь здесь настоящий музей под землей.
Подготовка к открытию музея заняла несколько месяцев. Ледовые композиции, представленные в музее вечной мерзлоты, рассказывают о местной флоре и фауне, о традиционных занятиях коренных северян и местных легендах. Представлены туристические бренды Тазовского района: скульптуры девушки Сихиртя и шамана Тадебя. По легенде сихиртя жили в землянках и выходили из них только ночью, чтобы запастись едой. А шаманы испокон веков были воплощением таинственности и ограждали людей от бед. У фигуры шамана, представленного в мерзлотнике, можно оставить монету и попросить удачи, счастья и успеха, желание обязательно исполнится.
В мерзлотнике установлены скульптуры куропатки, полярной совы и горностая, мамонтёнка, лисы и волка, рыбака, готового загрузить на ленту ящик с уловом, оленьей упряжки с нартами, чума, собаки-оленегонки, а также ледяные бар, стол и посуда. Над ледяными фигурами работала команда скульпторов из Перми и Санкт-Петербурга. Лёд доставили из Перми, часть довезли из Салехарда. В настоящее время использована только пятая часть пространства мерзлотника. В планах – дальнейшее обустройство мерзлотника под новые композиции. Чтобы сохранить мерзлотник, ежегодно нужно проводить восстановительные работы – «штукатурить» стены при помощи снега и воды.
По своему прямому назначению и по сей день работает единственный в районе мерзлотник в селе Гыде (там по-прежнему хранят добытую рыбу).
Заключение.
Снег, как я выяснила, защищает землю от переохлаждения, служит для нее «теплым одеялом». Он покрывает от холода, словно теплым одеялом, растения и животных. Снег нужен растениям, корням, семенам, он не греет, но, как и лёд, сохраняет тепло. Снег нужен для защиты посевов от холода. Весной снег растает и напоит землю влагой.
Ледяная крыша водоемов надёжно защищает их от стужи. Все живое не замерзает подо льдом.
Сезонные таяния ледников обеспечивают землю пресной водой.
Вывод: снег и лёд сохраняют тепло, а, значит, имеют огромное значение для жизни растений и животных.
Широко использование талой воды, считается, что она, попадая в человеческий организм, улучшает общее состояние, качество и состав крови, положительно влияет на сосуды, улучшает память, помогает сбросить лишний вес.
Снег и лед имеют для человека также эстетическую ценность. Изо льда сооружают различные фигуры, замки, лабиринты. Зимой на улице множество забав: это игра в снежки, лепка снежной бабы, хоккей, катание на лыжах, санках, коньках, с горы на тюбинге и т.д. Изо льда мастера делают настоящие произведения искусства, ледяные дворцы, замки, фигуры.
Тема изучения снега и льда в настоящее время актуальна среди ученых всего мира. Изучение снежных и ледяных слоев помогает ученым выявлять условия, при которых они образовались в прошлом. В начале февраля на Ямал прибыла делегация криолитологов, исследующих снег и лед, которые сохраняют здесь вечную мерзлоту.
По итогам своей работы я подготовила памятки о пользе талой воды для человека.
Общий вывод по исследовательской работе: в результате проведенных опытов и изученных материалов, я подтвердила первоначальную гипотезу, согласно которой снег и лед действительно могут быть полезны человеку.
Список используемой литературы:
https://chips-journal.ru/reviews/15-opytov-so-snegom
Ольга Дворнякова «Книжка про снежинки».
https://www.infoniac.ru/news/12-udivitel-nyh-faktov-o-l-de.html
https://academy-of-curiosity.ru/eksperimenty-i-opyty/7-opytov-so-snegom-dlya-detej/
https://bugaga.ru/interesting/1146740609-top-10-strannye-i-zanimatelnye-fakty-o-lde.html
https://kipmu.ru/vse_sneg/
https://kipmu.ru/vse_sneg/
Детские энциклопедии.