VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Знакомая незнакомка, или Неизведанные свойства воды
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я знаю, что человек может прожить какое-то время без еды, а вот без обычной пресной воды он не проживет более трех дней. Водой мы пользуемся каждый день. Я просто не представляю, что было бы, если бы ее вдруг не стало. Мне известно, что вода прозрачная, не имеет вкуса и запаха, она текуча, не имеет формы, растворяет другие вещества. Но все ли это свойства, которыми обладает простая вода? Я решил провести некоторые опыты, чтобы узнать, какими еще свойствами обладает обычная вода.
Предлагаю и вам познакомиться с тем, что стало известно мне.
Цель исследования: определить, какими свойствами обладает вода.
Предмет исследования: свойства воды.
Объект исследования: вода.
Актуальность моей работы заключается в том, что ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению о необычных свойствах воды, и они, вероятно, еще не все изучены.
При проведении исследования мною была выдвинута гипотеза: предположим, что с помощью различных опытов можно узнать о необычных свойствах воды.
Перед началом исследования я определил следующие задачи:
Узнать, почему тепло сушит мокрые предметы.
Выяснить, как появляется вода из ничего.
Установить, почему зимой трубы отопления могут лопнуть.
Узнать, только ли тепло может растопить лед.
Методы исследования:
Сбор информации из книг.
Нахождение информации в интернете.
Проведение опытов с материалом.
Данная работа относится к практическим исследованиям.
Работу можно использовать в качестве дополнительного материала к урокам окружающего мира.
В качестве источников для написания работы мной использовались книги и различные интернет-ресурсы.
Основная часть
Теоретические основы
Вода – единственное вещество на Земле, которое существует сразу в трех разных состояниях: жидком, твердом и газообразном. (см. Приложение 1)
Вода – жидкость.
Жидкое состояние воды в природе встречается нам чаще всего. Это реки, моря, океаны, дождь, роса. Жидкая вода применяется человеком везде, она необходима для жизни всего живого.
Лёд – вода в твёрдом виде.
Вода из жидкого состояния переходит в твёрдое состояние при снижении температуры ниже 0 градусов по Цельсию. Интересно то, что почти все вещества при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Вода же, наоборот, сжимается только до +4 °С, затем, если температура продолжает понижаться, вода начинает расширяться. Это вызвано тем, что ее молекулы удаляются друг от друга, образуя шестигранные решетки. 1 (см. Приложение 2)
Твёрдое состояние воды в природе - это гигантские айсберги, блестящая корка льда на реке, белые хлопья снега, сосульки, висящие на крышах, град. Лёд имеет огромное значение для хозяйственной деятельности человека и оказывает большое влияние на поддержание жизнедеятельности многих организмов. Например, при замерзании реки он выполняет защитную функцию, сохраняя водоём от дальнейшего промерзания, этим самым оберегая подводный мир.
Но также лёд может стать причиной разрушительных стихийных бедствий. Например, град, обледенение зданий и летательных аппаратов, промерзание почвы, ледяные обвалы. 2
Водяной пар
Нагревая жидкость до 100˚С, мы можем увидеть переход воды в газообразное состояние. В жидкости появляются пузыри пара, которые поднимаются и уходят в воздух с поверхности воды. 1
В природе нам может встречаться такая вода в виде облаков: под лучами солнца вода из озер, рек, морей, растений и даже из человеческого тела испаряется. Огромное количество частичек водяного пара поднимается в атмосферу и, охлаждаясь, превращается в маленькие капли воды. Капли собираются вместе и образуют облака. Если облако на своем пути встречает горячий воздух, оно испаряется и рассеивается. А если встречает холодный воздух, капли соединяются в еще более крупные, становятся тяжелыми. Воздух не в состоянии их удержать, и тогда они падают на землю в виде дождя. 3 (см. Приложение 3)
Вода в любом состоянии – это наивысшая ценность.
Практическое исследование
Опыт 1.
Почему тепло сушит мокрые предметы? (см. Приложение 4)
Цель: определить, что способствует испарению воды.
Оборудование: два стакана с водой, блюдце, фломастер.
Необходимо наполнить два стакана водой до одного уровня и отметить уровень фломастером. Один из стаканов нужно накрыть блюдцем и поставить оба стакана в теплое место (к батарее или на солнце). На следующий день уровень воды в открытом стакане станет значительно ниже, а в закрытом почти не изменится.
Вывод. Часть воды в открытом стакане под воздействием тепла испарилась, превратилась в мельчайшие, невидимые частицы водяного пара. Они смешались с окружающим воздухом и рассеялись. Вот почему вывешенное на солнце мокрое белье высыхает. Помимо тепла испарению способствует ветер. Он срывает водяной пар с мокрого предмета и насыщает им окружающий воздух.
Опыт 2.
Как появляется вода из ничего? (см. Приложение 5)
Цель: выяснить, как водяной пар превращается в воду.
Оборудование: сухой стакан.
Необходимо абсолютно сухой стакан поставить в морозильную камеру и через полчаса вытащить стакан. Стакан запотеет. Через несколько минут на его стенках образуются мелкие капельки воды. Если потрогать стакан руками, пальцы станут мокрыми.
Вывод.В морозильной камере стенки стакана охладились. Достаточно вынуть стакан из морозилки, как его стенки начнут охлаждать окружающий воздух. Водяной пар, содержащийся в воздухе, преобразуется в мельчайшие капельки воды и оседает на стенках стакана. Зимой стекла автомобиля запотевают, потому что в выдыхаемом нами воздухе содержится много водяного пара. Коснувшись холодного стекла, пар превращается и оседает на стекле.
Опыт 3.
Почему зимой трубы отопления могут лопнуть? (см. Приложение 6)
Цель: доказать, что при замерзании вода превращается в лед и ее объем увеличивается.
Оборудование: банка с крышкой.
Необходимо налить до краев банку водой, крышку положить сверху, но не закручивать. Поставить банку в морозильную камеру и подождать, когда вода замерзнет. Вода замерзла и приподняла крышку.
Вывод. Когда вода превращается в лед, ее объем увеличивается и, следовательно, в банке ей не хватает места. Если забыть закрытую бутылку воды в морозильнике, то замерзшая вода разорвет бутылку на части. Трубы водопровода и отопления должны иметь защитную изоляцию, чтобы во время морозов они не лопнули.
Опыт 4.
Только ли тепло может растопить лед? (см. Приложение 7)
Цель: выяснить, при каких условиях лед тает, превращаясь в воду.
1 способ:
Оборудование:ванночка для воды,спичка, соль.
Необходимо наполнить отделения ванночки водой, в одно из отделений положить на воду спичку, она не утонет. Поставить ванночку в морозильнуюкамеру и дождаться, когда вода замерзнет, спичка окажется вмороженной в лед.
Как вытащить ее, не дожидаясь, когда лед растает? Нужно посыпать соль на кубик, в котором заморожена спичка. Через 30 секунд можно без труда вытащить спичку, поверхностный слой льда растаял.
Вывод. Чистая вода замерзает при температуре 0° С, а соленая при -20 °С. Именно для этого зимой улицы посыпают солью.
2 способ:
Оборудование: банка с крышкой, прочная нитка, ножи столовые, кубик льда.
Необходимо крепко привязать ножи к двум концам нити, положить кубик льда на крышку банки. Сверху на кубик льда положить нить так, чтобы она была натянута, а ножи на одном уровне. Осторожно нужно поставить все сооружение в холодильник. Нить медленно пройдет сквозь кубик льда, но тот останется целым.
Вывод. Под сильным давлением нити лед плавится, но над нитью тут же замерзает снова. Потому что высокое давление понижает температуру, при которой вода замерзает, но над нитью точка замерзания воды остается 0°С.
Поэтому под тяжестью конькобежца лед под полозьями коньков временно тает. Образуется слой воды, по которому легко скользить. Но при снятии давления вода сразу же замерзает снова.
Заключение
По окончании эксперимента я получил следующие результаты:
- вывешенное на солнце мокрое белье высыхает, потому что вода под воздействием тепла испаряется, превращается в мельчайшие, невидимые частицы водяного пара;
- водяной пар, содержащийся в воздухе, преобразуется в мельчайшие капельки воды и оседает на стенках холодного стакана;
- трубы водопровода и отопления зимой могут лопнуть, так как при замерзании вода превращается в лед, ее объем увеличивается и, следовательно, в трубах ей не хватает места;
- поверхностный слой льда растает, если посыпать на него солью;
- под сильным давлением лед плавится.
Гипотеза, выдвинутая мной о том, что с помощью различных опытов можно узнать о необычных свойствах воды, подтверждена.
Выводы:
Тепло способствует испарению воды, которая рассеивается в воздухе.
Водяной пар, соприкасаясь с холодным воздухом, превращается снова в воду.
Вода при температуре 0°С превращается в твердое тело. Лед занимает больше места, чем вода в жидком состоянии.
Лед тает, если на него оказывается давление или если посыпать его солью.
Вода – это уникальное вещество, так как существует одновременно в трех состояниях. Знания о свойствах воды, описанных в данной работе, позволят более умело использовать их в повседневной жизни, а также пригодятся и на уроках окружающего мира.
Список использованных источников и литературы
1. Антонелла Мейяни, «Большая книга экспериментов», М.: РОСМЭН, 2015г.
2. Краснова М. Обо всем на свете от А до Я. – М. Махаон. – 2008. – 160 с.
3. Научные эксперименты / Пер. с англ. А.Филоновой. – М.: Эгмонт Россия Лтд., 2006. – 208с. – с.76-77, 132-133.
4. http://900igr.net/kartinki/ekologija/Gidrosfera/Voda.html
5. www.festival.1september.ru/articles/314045/
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8