VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Этот удивительный лед
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Я очень люблю зиму это сказочное время года, люблю строить снежные пещеры, сидеть у окна и рассматривать замысловатые морозные узоры на окне. Как прекрасно выйти ранним утром и увидеть природу в белоснежном сверкающем инее, когда твой взгляд привлекает пушистый снег. Как же получается это чудо? Что же такое лёд? Как он получается и какими свойствами обладает?
Цель исследования: изучить свойства льда.
Задачи:
определить в каких условиях получается лёд;
изучить необходимую литературу по данной теме;
использовать интернет ресурсы;
исследовать свойства льда на опытах;
Гипотеза исследования: лед – это замороженная вода. Он приносит человеку, как пользу, так и вред.
Примерно 70% земной поверхности покрыто водой. И только 1% воды
в мире находится в доступе и пригоден для потребления людьми. Приблизительно 97% воды слишком соленая и 2 % находится в форме льда.
Вода - это замечательное вещество, потому что она может существовать в трех различных формах: жидкой, газообразной (водяной пар) и твердой (лед). Вода замерзает, охлаждаясь до 0 °С. Проверим это.
Возьмём форму, заполним её водой и поставил в холодильник.
Через некоторое время вода превратилась в лёд (см. приложение 1).
Вода, замерзая, превращается в лед, но редко задумываемся – какими удивительными свойствами обладает самый обыкновенный лед.
Три состояния воды.
Вода в твердое состояние переходит двумя путями.
Первый - когда она охлаждается до 0 °С, ее точки замерзания. Так делают кубики льда в морозильнике.
Второй - когда замерзает водяной пар. Именно так образуется иней в холодильнике, на деревьях, проводах.
Зимой мы наблюдаем, какие формы и узоры создает замерзшая вода. Как это происходит? Оказывается, что ледяные кристаллы образуют узоры на холодном оконном стекле, когда водяной пар замерзает медленно. Если мы поймаем снежинки на кусок черной ткани или картона и с помощью увеличительного стекла рассмотрим их, то увидим, что они разной формы, но все - шестиконечные! Сосульки растут, когда вода капает в очень холодном воздухе. что впервые в 1635 г. на прекрасные снежинки как на кристаллы строгой формы обратил внимание немецкий учёный Иоганн Кеплер. Основы "снежинковедения", заложил американский фермер Вилсон Бентли (1865-1931). А вообще наука, которая изучает свойства льда и снега называется гляциология.
Из наблюдений я узнал, что лёдбесцветный. Синеватый оттенок лед получает в немалых скоплениях. Имеет стеклянный блеск. Прозрачный. Хрупкий. Не тонет в воде. Почему лёд не тонет?
Плавающий лед
Когда вода превращается в лед, она занимает больше пространства, чем когда она была в жидком состоянии. Это делает лед легче воды, из которой он получился, поэтому лед плавает, хотя и сильно погружается. Так получаются айсберги. Слово айсберг английского происхождения и означает ледяную гору. Айсберг - это ледяная глыба, плывущая в море. В некоторых случаях айсберги перемещаются на многие километры. Айсберги представляют огромную опасность для мореходства. Большая часть айсбергов встречается в ледниковых зонах Арктики. Самый большой из зарегистрированных айсбергов имел длину 322 км и ширину 97 км – это больше, чем площадь страны Бельгии!
Опыты со льдом
Опыт 1. Лед требует пространства
Поместим кусочек льда в бокал и нальем туда до краев воды. Что произойдет, когда лед растает? Переполнится ли стакан? Когда кубик льда растает, уровень воды останется практически прежним. Это происходит потому, что вода, образовавшаяся изо льда, занимает меньше пространства, чем лед (см. приложение 1).
Оборудование: маленькая баночка из стекла или толстого пластика, фольга.
1. Заполним её до краев водой и сделаем неплотную крышку из фольги. Поставим в холодильник и подождем, пока вода хорошенько замерзнет.
2. Лёд приподнял крышку (см. приложение 1).
Когда капельки воды превращались в лёд, между льдинками накапливался воздух, которому тоже нужно пространство. Поэтому лёд занимает больший объем, чем вода, из которой он получается. Именно по этой причине зимой могут лопаться водопроводные трубы. Вода внутри них расширяется при замерзании и разрывает места соединения или сами трубы. Так может нам вредить лёд.
Опыт 2. Подними лед спичкой
Оборудование: стакан с водой, кубик льда, спичка, немного соли. На плавающий в воде кусочек льда аккуратно положим спичку. Теперь посыплем немного соли вокруг спички. Вскоре она вмерзнет в лед, и мы сможем за эту спичку поднять кусочек льда (см. приложение 2).
Что происходит ?
Когда ты посыпаешь солью лед, он тает. Это происходит потому, что соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем обычная. Другими словами, для того, чтобы соленая вода превратилась в лед, температура должна быть ниже 0° С. Но под спичку соль не попадает, и она оказывается вмерзшей в лед. Зимой дороги посыпают солью: соленая вода не замерзает и при температуре ниже 0° C.
Опыт 3. Какой материал лучше сохраняет лёд?
Оборудование: фольга, вата, бумага и 3 одинаковых кусочка льда.Завернём лёд в материал. Через час проверим, что произошло?
(см. Приложение 3)
Лёд, который был завёрнут в вату, почти не растаял, а лёд из фольги сильно подтаял. Вата содержит больше воздуха, чем фольга и бумага, а воздух плохой проводник тепла и не допускает проникновения теплого комнатного воздуха внутрь материала.
Подтвердим это на другом опыте.
Насыплем в целлофан кусочки льда, завернём его в пуховый платок. Дополнительно завернём в шубу. Через 7 часов проверим. Лёд сохранился, слегка подтаяв. Так человек в быту может сохранять замороженные продукты, когда нет электричества (см. приложение 4,5).
О пользе льда.
Зная физические свойства льда, человек давно использует их в своей практической деятельности. Так, например, иногда применяется прокладка голых электрических проводов прямо по льду, так как электропроводность сухого льда и снега очень мала. Она во много раз меньше электропроводности воды.
Природный лёд используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов. Он хорошо сохраняет витамины(см. приложение 5).
Он используется в медицине, как кровоостанавливающее средство, избавляет нас от синяков. У некоторых астматиков при ночном приступе вызывает облегчение глотание небольших кусочков льда. К натруженным за день ногам вернется легкость, если их протереть замороженным мятным настоем. Охлаждение замедляет все физиологические процессы в организме, облегчает работу хирурга при сложных и длительных операциях. Особенно при операциях на мозге. К тому же низкая температура подавляет деятельность микроорганизмов .
Дома изо льда
Эскимосы в Канаде строили дома изо льда, чтобы жить в них во время дальних охотничьих путешествий. Эти дома, называемые иглу, строились из плотных снежных блоков, уложенных друг на друга и образующих куполообразную хижину (см. приложение 6).
Лёд может вызывать стихийные бедствия
Обледенение летательных аппаратов, судов, сооружений, дорожного полотна и почвы, речные заторы с наводнениями, ледяные обвалы (см. приложение 6)
Выводы
Наша гипотеза подтвердилась.
Лед – это замороженная вода. Он таинственный и необыкновенный. Лёд может выглядеть совершенно по-разному, принимая форму прозрачных градин и сосулек, хлопьев пушистого снега, колючего инея на проводах, плотной блестящей корки льда или гигантских ледниковых масс. Лед обладает большой разрушительной силой, но и приносит большую пользу для человека. Из него можно построить жилище, лед лечит, защищает от вымерзания, сохраняет наши продукты питания.
Лёд – это красота! Из него можно делать прекрасные скульптуры!
Я думаю, что лёд таит в себе ещё много загадок.
Используемые материалы:
интернет-ресурсы;
литература:
- Арабаджи В. И. «Загадки простой воды»
- «Детская энциклопедия»
- Паундер Э. Р. «Физика льда»
- «Почему и потому»
Приложение 1
Как образуется лёд?
Опыт 1. Лед требует пространства
Приложение 2
Опыт 2Подними лёд спичкой
Приложение 3
Опыт 3.Какой материал лучше сохраняет лёд?
Приложение 4
Приложение 5
О пользе льда
Лёд в медицине Лёд в быту
Лёд в природе
Приложение 6
Дома изо льда
Стихийные бедствия