V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Волшебство холода, льда и снега
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Снежок порхает, кружится,На улице бело.И превратились лужицыВ холодное стекло.
Николай Некрасов
Наступила зима. Дни стали короче, а погода всё холоднее. Когда температура опустилась ниже нуля, лужи в городе покрылись льдом. Зимой нужно тепло одеваться, чтобы организм не переохладился. Лучше всего подойдёт многослойная одежда, которая создаёт воздушную прослойку, способную удерживать тепло. Моё самое любимое время года это лето. Но зиму люблю больше всего за снег. Зимой можно оставлять свои следы на пушистом снегу, с друзьями играть в снежки, лепить снежную бабу, кататься на коньках и на санках, делать ангела на снегу. Мне нравиться зимний холод, ощущение мороза на щёках, когда изо рта идёт «дым». Мне стало интересно, почему зимой холодно? Из детской энциклопедии я узнал, что зимой солнце поднимается над горизонтом низко, и его лучи лишь скользят по поверхности земли, не согревая её. А 21 декабря солнце ниже всего поднимается над горизонтом. Это день зимнего солнцестояния, самая длинная ночь и самый короткий световой день в году.
Под наблюдением родителей и соблюдая технику безопасности, я провёл ряд экспериментов, в которых наблюдал за явлениями, которые происходят зимой.
Актуальность исследования: сейчас необыкновенно красивая зима и поэтому я решил познакомиться поближе с зимними объектами неживой природы.
Объектом исследования являются снег и лёд.
Предметом настоящего исследования являетсяизучение свойств холода, снега и льда.
Гипотеза: снег и лёд – это замёрзшая вода.
Цель работы:
Выяснить, что такое снег и лёд.
Задачи научного проекта:
1. Изучить литературные источники по данному вопросу.
2. Провести исследование снежинок, снега, льда.
3.Сопоставить полученную информацию.
4.Сделать выводы исходя из цели работы.
Методы исследования:
Наблюдение, анализ и сравнение.
Практическая значимость исследования: расширяет кругозор об объектах неживой природы.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
«Лёд, вода в твёрдом состоянии. Используется для хранения, охлаждения пищевых продуктов, получения пресной воды в медицине.» Новая иллюстрированная энциклопедия. Кн.10Ку- Ма.- М.:Большая Российская энциклопедия, 2002. -225с.; ил.
«Для геологов лёд – это порода, масса из кристаллических зёрен. Ледяная порода образуется в результате того, что кристаллы снега рыхлой упаковки в некотором смысле стареют и рекристаллизируются (повторно кристаллизуются) в твёрдую массу. Лёд – такая же твёрдая порода, как и другие, но с меньшей плотностью. Он откладывается слоями на земной поверхности и под давлением превращается в твёрдую массу.» Саан ванн, А. 365 экспериментов на каждый день/ А.ван Саан; пер. с нем. Л.В.Донской; илл. Д.Туст – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 256с.: ил
«Холод — состояние или субъективное ощущение сравнительно низкой температуры воздуха по отношению к более тёплому времени (месту) или к обычным условиям для данного времени (места).» https://ru.wikipedia.org/wiki/Холод
«Тепло всегда перемещается от тёплого предмета к холодному. При помощи теплоизоляции пытаются уменьшить поток тепла, образующийся при разности температур (например, холодный воздух снаружи – тёплый воздух внутри). Для этого используются специальные теплоизоляционные материалы. Плохими проводниками тепла, и поэтому хорошими изоляторами, являются пластмассы, дерево, пробка и воздух» Саан ванн, А. 365 экспериментов на каждый день/ А.ван Саан; пер. с нем. Л.В.Донской; илл. Д.Туст – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 256с.: ил
«Снег, твёрдые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов разной формы – снежинок, в осн. шестиугольных пластинок и шестилучевых звёздочек; выпадает из облаков при температуры воздуха ниже 00С.» Новая иллюстрированная энциклопедия. Кн.17 Ск-Та.-М.:Большая Российская энциклопедия, 2002. -256с.; ил., с. 43
ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫВОДЫ
Опыт 1.
Нам потребуются: 3 глубокие чашки, горячая, тёплая и холодная вода.
Ход работы:
Одну тарелку наполнили горячей водой, вторую – тёплой, а третью – холодной водой.
Правую руку опускаем в горячую, а левую – в холодную воду.
Через несколько минут вынимаем руки, стряхиваем с них воду и опускаем обе руки в тёплую воду
Наблюдения: правая рука ощущает воду холодной, а левая – тёплой (рис.1).
Вывод: Нагретая в горячей воде рука, в тёплой воде теряет тепло. Таким образом, организм воспринимает это как холод. Рука, остывшая в холодной воде, приобретает некоторое количество тепла из тёплой воды. Наш организм имеет постоянную температуру тела 36,60С и воспринимает тепло и холод. Тепло никогда не остаётся на месте, оно всё время передвигается от нагретых мест к холодным. Поэтому горячие предметы остывают, а холодные нагреваются.
Опыт 2.
Нам потребуются: 3 пустые банки с крышками, 1 шерстяной шарф, газета, пустая обувная коробка, тёплая вода, термометр для воды.
Ход работы:
Одну банку обернули шерстяным шарфом, вторую оставили стоять без изменений.
Третью банку поставили в коробку от обуви и заполнили пространство в коробке вокруг банки газетами.
Налили тёплую воду в банки и закрыли их винтовыми крышками.
Поставили банки на 1ч в прохладное место на балкон.
Сняли крышки и измерили термометром температуру воды в каждой банке.
Наблюдения: в обёрнутых банках вода остыла не так сильно, как в незащищённой банке.
Вывод: воздух, находящийся вокруг обёрнутых банок, создаёт «теплозащитную подушку» и замедляет охлаждение воды на холодном воздухе. (рис.2)
Опыт 3.
Нам потребуются: снежинки и лупа.
Ход работы:
Во время снегопада ловим несколько снежинок.
Рассматриваем их через лупу.
Наблюдения: Они были все совершенно разные, но хорошо вижу, что снежинки состоят из отдельных кристаллов снега и имеют шестиугольную форму. (фото 1), (рис.3).
Этот опыт я проводил в морозную погоду, снег был рассыпчатый и хрустящий. Слепить плотный снежок не получилось, он разваливается. Несколько снежинок ловим на тарелочку и приносим их в дом - они растаяли и получились маленькие капельки воды. Я поместил тарелочку в морозильник, но когда капельки замерзли, то на их месте образовались льдинки.
Вывод: снежинки – это замёрзшие дождевые капли. Они представляют собой кристаллы льда. В мороз эти кристаллы крепкие и жесткие. Только, что выпавший снег – это множество снежинок, которые состоят из отдельных кристаллов. Если пробежать по снегу в морозный день, то слышен скрип. Этот звук происходит от того, что под нашим весом раздавливаются мельчайшие кристаллики льда. Если снежинки долго лежат на земле, их кристаллы распадаются. Снежинки уплотняются и переходят в зернистую форму снега. Так снег уплотняется в ещё более плотную форму, которую называют старым или слежавшимся снегом. Наконец, в результате выпадения последующих слоёв снега и старения образуется ледниковый лёд.
Опыт 4.
Нам потребуются: снег и морозильная камера.
Ход работы:
Делаем из снега не большой плотный ком.
Даём ему немного подтаять и кладём на 1ч в морозильную камеру.
Наблюдения: снежный ком превратился в ледяной ком, мини-ледник. (рис.4)
Вывод: давление и низкая температура спрессовали рыхлые кристаллы снега и превратили их в твёрдую массу.
Нам это хорошо известно по тротуару перед нашим домом. Если выпал снег и тротуар покрылся снегом, по нему проходит много людей; при этом вес людей оказывает давление на снег, и образуется лёд
Опыт 5.
Нам потребуются: пластмассовая тарелка со снегом и соль.
Ход работы:
Прижимаем снег в тарелке и оставим её на ночь при отрицательной температуре на улице. Снег превращается в лёд.
Насыпаем соль на замёрзший снег.
Наблюдения: снег тает на поверхности и больше не замерзает.(рис.5)
Вывод: соль растворяется в небольшом количестве воды, которая всегда содержится во льду и в снегу. При этом образуется раствор соли, который охлаждается и его температура может опуститься ниже -100С. Но раствор соли не замерзает при температуре 00С, как вода. Он замерзает при значительно более низких температурах. Таким образом, рассыпая соль, можно не допустить образования льда.
Опыт 6.
Нам потребуются: снежная каша (таящий снег), 1 глубокая пластиковая тарелка, соль.
Ход работы:
Наполнили тарелку снегом и поставили на улице на солнечное место.
Посыпаем снег солью.
Наблюдения: через некоторое время снег начинает замерзать. (рис.6)
Вывод: при попадании на снежную кашу соль частично растворяется и отбирает тепло из окружающего воздуха. Раствор соли сначала охлаждается, но не может замёрзнуть, потому что его точка замерзания значительно ниже 00С. Поскольку таящий снег снова и снова превращается в талую воду, раствор соли разбавляется. В результате разбавления точка замерзания снежной массы и соли снова повышается. Поэтому снег начинает снова замерзать. Таким образом, замёрзнет ли «снежная каша» в результате добавления соли – вопрос дозировки соотношения соли и снега или талой воды. (рис.6)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполняя свою работу, я нашёл ответы на вопросы, которые меня давно интересовали.
Теперь я знаю и могу рассказать одноклассникам, почему зимой холодно. Я рассмотрел, как наш организм реагирует на тепло и холод и понял, почему зимой нужно одеваться в многослойную одежду.
Моя гипотеза подтвердилась. Вода в обычных условиях – жидкая, при низкой температуре она превращается в лёд.
Снежинки действительно состоят из крошечных кристалликов льда, образовавшихся внутри облака. Когда снежинка растаяла, образовалась капелька воды, но когда капельку воды я поместил в морозильную камеру, получилась льдинка. Шестигранная снежинка видимо может образоваться только в облаке.
Я узнал, как из снега образуется лёд и почему во время гололедицы тротуар посыпают солью.
Мне было очень интересно проводить опыты, я узнал много нового и интересного, чего не знал раньше. Я научился искать необходимую информацию в книгах, думаю это мне пригодиться в будущем.
Практическая значимость моей работы заключается в получении новых знаний. Я стал по-новому смотреть на давно знакомые мне вещи
ЛИТЕРАТУРА
Новая иллюстрированная энциклопедия. Кн.10 Ку-Ма.- М.:Большая Российская энциклопедия, 2002. -225с.; ил.
Новая иллюстрированная энциклопедия. Кн.17 Ск-Та.-М.:Большая Российская энциклопедия, 2002. -256с.; ил.
Саан ванн, А. 365 экспериментов на каждый день/ А.ван Саан; пер. с нем. Л.В.Донской; илл. Д.Туст – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 256с.: ил
https://ru.wikipedia.org/wiki/Холод
Я познаю мир / Пер.с англ. Ю. Соколова. – М. ООО «Издадельство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2004. – 316с, ил. – ( Моя первая энциклопедия)
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис.1
Рис.2
Фото 1. Снежинки. Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6