ПОЧЕМУ ВОДА ЗАМЕРЗАЕТ?

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

ПОЧЕМУ ВОДА ЗАМЕРЗАЕТ?

Терентьев С.С. 1
1МАОУ СШ №137
Князева Н.К. 1
1МАОУ СШ №137
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Однажды я возвращался днём из школы домой. Я прошел мимо лужи, она была самая обычная. Но когда я шёл утром в школу, то я увидел, что та самая лужа превратилась в лёд. А на улице стало заметно холоднее, чем вчера. Вот так у меня возник вопрос: «Почему вода замерзает»?

Гипотеза: вода замерзает припонижении температуры воздуха.

Цель: узнать, почему при низкой температуре вода замерзает.

Задачи:

  1. Найти информацию в авторитетных источниках.

  2. Провести эксперимент с водой.

  3. Сделать вывод в результате наблюдений.

Основная часть

Информация из источников (Научно-популярный журнал «Как и почему?»)

При понижении температуры молекулы сближаются, образуя шестигранные формы.

Вода начинает кристаллизоваться при температуре в 0 градусов.

Чтобы кристаллы льда сформировались, необходимы примеси. Например, пылевые частицы, соль, песок и т.д.

Чистая (дистиллированная) вода замерзает при температуре -40 градусов.

  

Именно потому, что кристаллическая решетка воды шестигранная, все снежинки имеют 6 лучей.

     

Рис. 1 Снежинки при сильном увеличении

Эксперимент с водой №1

Таблица 1.

  1. При помещении воды в морозильную камеру холодильника (примерно -20°С), вода полностью замерзла через 3 часа.
   

Это доказывает, что вода при низкой температуре (-20°C) через несколько часов замерзает.

Эксперимент с водой №2.

Таблица 2.

При помещении холодной воды на балкон при -7°С, вода покрылась коркой через 3 часа. К утру вода полностью замерзла. Бутылка потрескалась.

  

Это говорит о том, что вода в твердом состоянии расширяется.

Эксперимент с водой №3

Таблица 3.

20.00 поставили в морозильную камеру 4 стакана с водой:
1. кипяченой, 2. соленой, 3. кислой, 4.сладкой и 1 пластиковую бутылочку воды. Через 1 час вода покрылась коркой льда. Причем в стаканчике с кипяченой водой корка льда оказалась толще и прозрачнее. В остальных стаканах корка льда была более рыхлой. В 24 часа вода в стаканчиках оказалась полностью замерзшей, только в стаканчике с соленой водой можно было увидеть еще воду при наклоне стакана

  

Это доказывает, что соленая вода замерзает дольше, чем сладкая, кислая и простая вода.

Эксперимент с водой №4

Таблица 4.

Эксперимент с дистиллированной водой, кипяченой водой и водой из-под крана.

В 18.30 – поставили стаканчики в морозильную камеру (-20°С).

19.00 – вода покрылась коркой льда в стаканчиках, кроме дистиллированной воды.

19.30 – дистиллированная вода покрылась коркой льда, кипяченая вода полностью замерзла, вода из-под крана замерзла на 90%.

20.00 – дистиллированная вода замерзла наполовину, в остальных стаканчиках замерзла полностью.

21.00 – вода в стаканчиках замерзла полностью.

  

Эксперимент №5.

Таблица 5.
     

Лёд дистиллированной воды

Лёд кипяченой воды

Лёд воды из-под крана

Результаты экспериментов мы собрали в таблицу. Из нее можно сделать следующие выводы.

Результаты экспериментов

Таблица 5.

Эксперименты

Вид воды

Температура

Время, за которое поверхность покрылась коркой льда

Время полного замерзания

№1

Водопроводная

-20°С

1ч

3ч

№2

Водопроводная

-7°С

3ч

10ч

№3

Кипяток

-20°С

0,5ч

1ч
 

Соленый раствор

-20°С

4ч

8ч
 

Сладкий раствор

-20°С

1ч

4ч
 

Кислый раствор

-20°С

1ч

4ч

№4

Дистиллированная

-20°С

3ч

8ч

На диаграмме видно, что быстрее всего замерзла горячая вода. Дольше всего – соленая и дистиллированная вода. Сладкая, кислая вода замерзли одновременно с простой водопроводной водой.

Вывод: вода может замерзнуть при низких температурах с различным временем. Чем ниже температура, тем быстрее замерзает вода. Таким образом, гипотеза была подтверждена.

Дополнительно выяснилось, что чем меньше примесей в воде, тем ниже температура нужна для ее замерзания.

Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная (эффект Мпембы).

Таблица 6. Температура замерзания воды.

Виды воды

Температура замерзания

Пресная вода

0°С

Соленая морская вода

- 1,8°С

Дистиллированная вода

- 40°С

Попутно выяснилось несколько особенностей замерзания воды:

  1. Вода расширяет пластиковую бутылку – это происходит от того, что вода при замерзании расширяется.

Это важно знать, когда прокладывают трубы с водой, садоводам и всем, кто связан с жидкостью. Вода может просто разорвать трубы при низкой температуре.

Рис. 2 Лопнувшие трубы из-за расширения льда

  1. Горячая вода замерзает быстрее холодной воды. Называется «Эффект Мпембы», африканского школьника, который открыл эту особенность.

Рис. 3 Кипяток превращается в лед

  1. Соленая вода замерзает дольше пресной воды. Это свойство соли используют дорожные службы, чтобы устранить гололед на дорогах города.

Рис. 4 Соль в борьбе с гололедом на улицах города

Источники:

  1. https://kipmu.ru/pochemu-voda-zamerzaet/

  2. Журнал «Самые интересные факты мира» https://interesnofakty.ru

  3. Научно-популярный журнал «Как и почему?»

Просмотров работы: 7