Исследовательская работа "Тайны о воде". Исследования свойств воды
Исследование физических свойств воды
Исследование физических свойств воды
Управление образования Минского областного исполнительного комитета
Отдел образования Жодинского городского исполнительного комитета
Государственное учреждение образования
«Средняя школа №6 г. Жодино»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Исследование физических свойств воды
(Секция «Физика»)
Выполнили:
Лойко Илья Игоревич,
Ермачёнок Даниил Витальевич, учащиеся 8 «В» класса
Жодино 2015
Содержание
Введение
Глава 1. Проверка опыта Мпембы
Глава 2. Исследование температуры замерзания воды в зависимости от концентрации соли
Опыт 1. Зависимость температуры кипения воды от концентрации растворённой в ней соли
Опыт 2. Зависимость температура кипения от атмосферного давления
Опыт 3. Зависимость температуры кипения от высоты столба жидкости в сосуде
Опыт 4. Зависимость температуры кипения от продолжительности кипения
Заключение
Литература
Введение
Аномальные свойства воды, определяющие, в том числе, и наличие жизни на Земле - её переменная плотность, высокая теплоёмкость и большое поверхностное натяжение, объясняются двумя типами структур, в которые самоорганизуются молекулы жидкости.
Учёным давно были известны 66 необъяснимых свойств воды, отличающих её от большинства других химических веществ, встречающихся в жидком состоянии. Так, в отличие от всех известных жидкостей, плотность которых монотонно увеличивается с понижением температуры, плотность воды максимальна при 4 градусах Цельсия, а при дальнейшем понижении температуры вновь начинает убывать. Это уникальное свойство воды делает возможной жизнь в реках и озёрах - в противном случае эти относительно мелкие водоёмы неизбежно промерзали бы до дна в зимний период и были бы лишены всех живых организмов, за исключением, может быть, простейших бактерий экстремофилов.
Вода обладает огромной теплоёмкостью - благодаря этому теплые океанические течения согревают многие северные регионы планеты, принося тепло из южных широт. Мы решили изучить некоторые свойства воды.
Цель работы: Определение уникальных свойств воды, связанных с замерзанием и кипением.
Задачи:
. Опытным путём проверить выполнимость эффекта Мпембы;
. Исследовать зависимость температуры замерзания воды от концентрации соли в ней;
. Исследовать зависимость температуры кипения воды от различных факторов.
Объект исследования: вода.
Предмет исследования: физические свойства воды.
Глава 1. Проверка опыта Мпембы
Что замерзает быстрее, холодная или горячая вода? По логике вещей ответ очевиден. Должна замерзнуть раньше холодная вода, потому что горячая должна ещё остыть до температуры холодной. Но нет, на самом деле раньше замерзнет горячая вода. Эти интересные факты о воде обнаружил в 1936 году студент из Танзании Эристо Б. Мпемба. Эффект Мпембы, или парадокс Мпембы - парадокс, который гласит, что горячая вода может замёрзнуть быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания.
Мы решили проверить на опыте «Эффект Мпембы». Ведь история знает один поучительный пример. Сколько ног у мухи? На этот вопрос ответить очень просто, не правда - ли? Достаточно поймать муху и сосчитать. У мухи 6 ног. Но! На протяжении более 2000 тысяч лет (примерно с 340 г. до н. э. и до конца 18 века), вся официальная наука утверждает - у мухи 8 ног. Источники ошибки - работы Аристотеля. Как уж он умудрился так ошибиться - не известно. Но как, почему, две тысячи лет ни один учёный не удостоился поймать муху и проверить так ли это?
Есть несколько вариантов объяснения этого парадокса:
)Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замёрзнуть быстрее.
)Наличие снеговой подкладки в морозильной камере холодильника. Контейнер с горячей водой плавит под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозильника. Контейнер с холодной водой не плавит под собой снег. При отсутствии снеговой подкладки контейнер с горячей водой должен замерзать медленнее.
)Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвенции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу при дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замёрзнуть быстрее.
)Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде - растворённых в ней веществ. При малом количестве таких центров превращение воды в лёд затруднено и возможно далее её переохлаждение, когда она остаётся в жидком состоянии, имея минусовую температуру. При одинаковом составе и концентрации растворов холодная вода должна замёрзнуть быстрее.
)Из-за разницы в энергии, запасённой в водородных связях. Чем теплее вода, тем большим оказывается расстояние между молекулами жидкости из-за увеличения отталкивающих сил. В результате водородной связи растягиваются, а следовательно, запасают большую энергию. Эта энергия высвобождается при охлаждении воды - молекулы сближаются друг с другом. А отдача энергии и означает охлаждение.
Но однозначного ответа на вопрос, какие из них обеспечивают стопроцентные воспроизводство Эффекта Мпембы, так и не было получено. Мы пытались воспроизвести опыт Мпембы, но он упорно не получался: всегда холодная вода замерзала быстрее. Морозили воду как в морозильной камере холодильника при различных температурах(-12°C, -15°C, - 18°С), так и на открытом воздухе на балконе (t = - 9°С).
Пытались в точности воспроизвести условия выполнения опыта Мпембы, описанные в причинах 1, 2, 3. И в этих случаях холодная вода замерзала быстрее. Но ведь отрицательный опыт, это тоже опыт.
Поэтому можем заявить, что эффект Мпембы не выполняется.
Глава 2. Исследование температуры замерзания воды в зависимости от концентрации соли
Каждую зиму во время гололёда мы наблюдаем, как дворники посыпают замёрзшие тротуары песчано-солёными смесями. При этом лёд начинает таять. Из курса физики 8 класса нам известно, что температура замерзания воды и таяния льда - 0°С. Почему же тогда лёд на тротуаре тает и при отрицательной температуре. Мы решили провести исследования зависимости температуры замерзания воды от концентрации соли.
Соляные растворы различной концентрации ставили в морозильную камеру холодильника. Температуру в морозильной камере можно менять. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исследование температуры замерзания воды в зависимости от концентрации соли
Масса воды, г.Масса растворенной соли, г.Концентрация соли, %Температура замерзания, °С1001010%От -1 до -31002020%От -5 до -61003030%От -8 до -101004040%От -14 до -15
Как видно из таблицы, с увеличением концентрации соляного раствора, температура замерзания воды уменьшается. Из этого опыта можно сделать соответствующий вывод и рекомендовать службам ЖКХ в сильный мороз не экономить на соли и обильнее посыпать скользкие места. Ведь это отражается на здоровье людей. Можно так же посоветовать автомобилистам в случае отсутствия специальной незамерзающей жидкости для омывания лобового стекла воспользоваться соляным раствором воды.
Опыт 1. Зависимость температуры кипения воды от концентрации растворённой в ней соли
Опыт проводился в один день на протяжении 1-1,5 часа. Так что все измерения фиксировались при постоянном атмосферном давлении. Фиксировалась температура воды на момент закипания. Глубина воды в кастрюле тоже была постоянной. Измерения проводились термометром с ценой деления шкалы 0,1°С с помощью измерения ±0,05°С. Данные опытов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Зависимость температуры кипения воды от концентрации растворённой в ней соли
Масса воды, г.Масса растворённой соли, г.Концентрация соли, %Температура кипения, °С10000098100050598,310001001098,710001501599,4100020020101,0
Из таблицы видно, что чем выше концентрация соляного раствора, тем выше и температура кипения.
Рекомендации: для уменьшения времени приготовления пищи необходимо варить её в солёной воде. Варка будет происходить при более высокой температуре и, следовательно, быстрее сварится
Опыт 2. Зависимость температура кипения от атмосферного давления
В данном эксперименте мы хотели проверить справедливость утверждения о том, что температура кипения зависит от давления на поверхность воды. Так как в наших опытах сосуд с водой кастрюля был открытым, то внешним давлением на поверхность воды являлось атмосферное давление. Температура кипения замерялась на момент закипания воды. Точность измерения ±0,05°С. Данные опытов приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Зависимость температура кипения от атмосферного давления
Дата проведения опытаАтмосферное давление мм. рт. ст.Температура кипения воды °С06.02.201575298,307.02.201574398,008.02.201572896,909.02.201573897,810.02.201574898,1
Из таблицы 3 видно, что температура кипения воды с повышением атмосферного давления растёт. Данные можно представить в виде графика.
Рис. 1 Изменение t0C кипения от атмосферного давления
Опыт 3. Зависимость температуры кипения от высоты столба жидкости в сосуде
В данном опыте при прочих равных условиях мы кипятили воду, когда в кастрюле было 5, 10, 15, 20, 25, 30 см воды. Данные эксперимента приведены в таблице 4.
Теоретические объяснения опытов исследования кипения воды.
В воде всегда присутствует растворённый воздух. Известно, что чем ниже температура воды, тем больше воздуха в ней растворено.
Таблица 4 - Зависимость температуры кипения от высоты столба жидкости в сосуде
Уровень воды в кастрюле, см.Температура кипения, °С.597,91098,01598,02098,12598,33098,4
При увеличении температуры вода «избавляется» от лишнего воздуха - образуются маленькие пузырьки на дне, стенках сосуда и на всех предметах находящихся в ней пузырёк воздуха будет находиться в стабильном состоянии, если внутреннее давление воздуха в пузырьке и внешнее давление воды на него будут уравновешены. .
Рисунок 1 - Равенство внутреннего (p1) и внешнего (p2) давлений, действующих на пузырёк
Внутреннее давление можно рассчитать по формуле: P1 = nkT (1).Хотя это формула (1) для идеального газа, но в нашем случае будем приблизительно работать. В формуле в основном водного пара, K = 1,3810-23 Дж/К -постоянная Больцмана, Т - температура газа по шкале Кельвина. Внешнее давление
P2 = Pатм. + ?gh (2) - гидростатическое давление
? - плотность воды,
h - высота столба жидкости).
С увеличением температуры жидкости, а, следовательно, и воздуха в пузырьке, давление в нём растёт, он увеличивается в объёме. На пузырёк действует со стороны жидкости, Архимедова сила При достаточном объёме возникает достаточная Архимедова сила, способная оторвать пузырёк от дна сосуда. Он всплывает. По мере поднятия вверх из него интенсивно испаряется вода. Начинается процесс кипения. Вся подводимая к жидкости энергия уходит только на парообразование. Температура кипящей жидкости остаётся постоянной. Можно вывести формулу для температуры кипения:
(3)
В формуле (3) мы видим прямо пропорциональную зависимость между температурой кипения и атмосферным давлением (объяснение опыта 2), между температурой кипения и плотностью жидкости (объяснение опыта 1), между температурой кипения и высотой столба жидкости (объяснение опыта 3).
Опыт 4. Зависимость температуры кипения от продолжительности кипения
В этом опыте мы проверили гипотезу о постоянстве температуры кипения. К удивлению экспериментально было обнаружено, что с течением времени температура кипящей воды увеличивается.
Данные опыта приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Зависимость температуры кипения от продолжительности кипения
Время кипения, мин.Температура кипения, ºС.097,2597,31097,51597,82098,1
Попытаемся объяснить результаты опыта 4.
Обычная вода состоит из атомов водорода и кислорода (h3O). Но водород в природе представлен тремя изотопами: - обычный водород; - дейтерий; - тритий. Тритий радиоактивен и в свободной форме не встречается. А вот соотношение дейтерия с обычным водородом также молекулу воды, которая называется «тяжёлая вода». Действительно плотность «тяжёлой» воды больше. Больше у неё также и температура кипения. Обычная вода состоит из смеси обычных молекул и молекул тяжёлой воды примерно в том же соотношении 1: 4200. При кипении в первую очередь испаряются молекулы обычной воды и концентрация молекул «тяжёлой» воды увеличивается и температура кипения воды. Этим мы можем объяснить результаты опыта 4.
Заключение
В результате проделанной работы был экспериментально опровергнут Эффект Мпембы. Для оглашения отрицательных результатов, опровергающих Эффект Мпембы нужна решительность и смелость. Возможно это сенсационная «утка», которая копируется из одного Интернет-сайта на другой.
Так же установлена зависимость температуры кипения воды от насыщенности её солью. Подробно исследованы зависимости температуры кипения воды от различных факторов. По результатам исследований даны некоторые практические рекомендации.
Вода - одна из удивительнейших жидкостей в природе, и, поэтому, неисследованные свойств ещё очень много. В этом плане тема исследовательской работы кажется очень перспективной.
замерзание кипение вода соль
Литература
1. Эффект Мпембы: почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная
. Над какой загадкой бьются ученые со времен Аристотеля? Автор: Анатолий Пастухов
diplomba.ru
Исследовательская работа "Тайны о воде"
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №3»
Городская научно-практическая конференция
«Старшеклассник. Наука. Карьера»
Тайны о воде
Выполнил: Дубовик Дмитрий Викторович,
ученик 9 «а» класса
Руководитель: Конева Елена Александровна,
учитель физики
Ялуторовск, 2012
Оглавление
1. Введение 3
2. Глава I. Физические свойства воды. 4
3. Глава II. Исследования свойств воды 6
3.1. Какую форму имеет вода? 6
3.2. Парадокс Мпемба 6
3.3. Как образуется ледяная сосулька? 9
Заключение 10
Список литературы 11
Приложение 12
Введение
Вода! Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни; ты – сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами... Ты самое большое богатство на свете...
Антуан де Сент-Экзюпери.
Вода – самое необыкновенное вещество в мире. Всем известная вода среди необозримого множества веществ занимает совершенно особое, исключительное место.
Вода – это самое распространенное вещество на Земле в ее приповерхностном слое. Даже сам человек состоит по разным данным от 70 до 80% из воды. Наверное, нет более привычного нам и столь же часто встречающегося вещества, как вода. Вода является важным элементом живого органического мира. Она вокруг нас и внутри нас. Вода – это единственное вещество, которое существует на нашей планете одновременно в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.
Вода – универсальный растворитель. Она легко вступает во взаимодействие со многими веществами. Вода обладает текучестью, постоянно меняет форму, прозрачность. А самое главное, человек на две трети состоит из воды, хотя с возрастом запас воды в организме снижается.
От общего количества воды на планете зависит жизнь человека, животного, растения и даже бактерии. Поэтому изучение воды актуально в наше время. Выполнив в прошлом году исследовательскую работу по теме «Физические свойства льда», я столкнулся с некоторыми противоречащими фактами относительно свойств воды. Поэтому тема моей работы «Тайны о воде».
3
Цель работы: проверить опытным путем некоторые противоречивые сведения о воде.
Задачи:
- изучить литературу по данному вопросу;
- провести эксперименты;
- проанализировать результаты экспериментов и сделать вывод.
С этой целью я выдвинул следующую гипотезу:
Если вода является самым распространенным веществом на Земле, то все ее свойства должны быть хорошо изучены.
Глава I. Физические свойства воды.
Вода́ (оксид водорода) — химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объёме), запаха и вкуса (при нормальных условиях). Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд на полюсах). Космос выбрал именно воду в качестве основы жизни. Миллиарды лет тому назад в холодном газо-пылевом облаке, из которого образовалась Земля, уже содержалась вода в виде ледяной пыли. Это подтверждается исследованиями Вселенной. Академик Вернадский писал: «Нет такого соединения, которое могло бы сравниться с водой по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества, минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не включало».
Роль воды в жизни планеты определяющая, потому что все изменения климата, все условия для существования жизни создаются водной средой и кругооборот, который мы наблюдаем, направлен именно на существование и развитие живых существ. Нагретая солнцем у экватора, вода гигантскими потоками морских течений переносит тепло в полярные области, так она регулирует температуру по всей планете. Солнце всего за одну минуту испаряет с поверхности океана около миллиарда тонн воды. Каждую минуту этот пар, вбирая колоссальное количество солнечной энергии, отдает ее атмосфере Земли. За счет этой энергии дуют ветры, идут дожди, возникают бури, рождаются штормы и ураганы.
Чистая вода представляет собой бесцветную без вкуса и запаха прозрачную жидкость. Вода сохраняет свой объём, не имеет собственной формы и плохо сжимается. Самое поразительное свойство воды заключается в том, что вода принадлежит к единственному веществу на планете, которое в обычных условиях температуры и давления может находиться в трех фазах: в твердом, жидком и газообразном. При этом большинство ее свойств не вписывается в общие физические принципы. Абсолютно чистая вода обладает такими свойствами, что поверить в это трудно. Именно аномальностью своих свойств вода всегда привлекала ученых. Но только на рубеже 21 века главная тайна воды была разгадана. Оказалось, что вода состоит из супер-молекул, так называемых кластеров или ячеек, то есть, обладает особой молекулярной шестигранной структурой. Эта структура меняется, если на воду воздействовать различными способами – химическим, электромагнитным, механическим, и… информационным. Под этими воздействиями ее молекулы способны перестраиваться, и таким образом запоминать любую информацию. Феномен структурной памяти позволяет воде впитывать в себя, хранить и обмениваться с окружающей средой данными, которые несет свет, мысль, музыка, молитвы или простое слово. Подобно тому, как каждая живая клетка хранит в себе сведения обо всем организме, каждая ячейка воды способна хранить в себе информацию о всей нашей планетарной системе.
Глава II. Исследования свойств воды
3.1.Какую форму имеет вода?
В учебнике С.В. Громова «Физика 7 класс» написано, что вода не имеет собственной формы. Но работая с информацией, выходящей за рамки школьной программы, я прочитал «Естественная форма воды – шар». Я провел некоторые опыты. Всем известно, что в момент свободного падения или прыжка тело кратковременно находится в состоянии невесомости. В первом опыте я взял пипетку, набрал в неё немного воды. Вода падает из пипетки. Образуется капля. Она имеет форму шара. (Приложение №1)
Утверждение, что вода имеет форму сосуда, а собственной формы не имеет неверно. Вода обладает собственной формой. Её форма – шар, но на Земле она искажена земным притяжением, и жидкость либо растекается тонким слоем, если разлита без сосуда, либо, же принимает форму сосуда, если налита в него. Форму шара имеет не только вода, но и любая другая жидкость. Находясь внутри другой жидкости такого же удельного веса, жидкость по закону Архимеда «теряет» свой вес: она словно ничего не весит, тяжесть на нее не действует – и тогда жидкость принимает свою естественную, шарообразную форму. Получится модель жидкости в космосе, когда на нее не действует сила тяжести.
Я провел второй опыт.(Приложение №2) . В масло с помощью пипетки наливал воду. Вода приобрела форму шара.
Можно видеть крупные капли дождя. Они тоже выглядят как шарики, но немного вытянуты под действием притяжения Земли.
3.2.Парадокс Мпемба
Следующий факт, который меня заинтересовал, это то, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры. В 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная. Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое - вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии. После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Он обратился за разъяснениями к учителю физики, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав следующее: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы». Этот же вопрос Мпемба задал приехавшему в школу Деннису Осборну, профессору физики. Проведенная экспериментальная проверка подтвердила наличие эффекта, но не дала его объяснения. В 1969 году в журнале «Physics Education» вышла совместная статья Мпембы и Осборна, описывающая эффект. С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы.
Этот факт вызвал у меня большие сомнения, и я провел аналогичное исследование. (Приложение №3) Взял два стакана. В один налил горячей воды, а в другой - холодной воды. Поставил в морозильную камеру. Мне удалось пронаблюдать особенности замерзания горячей и холодной воды: холодная вода в процессе кристаллизации покрывается сверху плёнкой, а горячая начинает замерзать снизу и по стенкам стакана. Когда через 30 минут я достал оба стакана из морозильной камеры, то оказалось, что стакан с горячей водой полностью промерз, а стакан с холодной водой нет. В стакане с холодной водой я обнаружил, что имеется небольшой участок смеси льда и воды. То есть жидкость не промерзла до конца. Как ни парадоксально, но Эрасто Мпемба оказался прав. Учёные достаточно давно знают о том, что при определённых обстоятельствах горячая вода замерзает быстрее холодной, но до сих пор никто не мог объяснить, почему. Многие исследователи выдвигали свои предположения и теории, и лишь один утверждает, что знает однозначный ответ. Существует несколько объяснения этого парадокса:
Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объем, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
Наличие снеговой подкладки в морозильной камере холодильника. Контейнер с горячей водой протаивает под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозильника. Контейнер с холодной водой не протаивает под собой снег.
Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. При дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде — растворенных в ней веществ. При малом количестве таких центров превращение воды в лед затруднено и возможно даже ее переохлаждение, когда она остается в жидком состоянии, имея минусовую температуру. При одинаковом составе и концентрации растворов холодная вода должна замерзать быстрее.
Но однозначного ответа на вопрос, — какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизводство эффекта Мпембы — так и не было получено. Утверждать пока можно только одно - воспроизводство этого эффекта существенно зависит от условий, в которых проводится эксперимент. Именно потому, что воспроизводится он далеко не всегда. Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба (случай 4). Поразмышляв над этим вопросом, я пришел к выводу, что мне ближе версия №3 приведенная в тексте. Мне она кажется логичной исходя из процесса наблюдения за своим экспериментом.
3.3. Как образуется ледяная сосулька?
И ещё одно интересное явление связано с водой. Случалось ли вам задумываться над тем, как образуются ледяные сосульки, которые мы часто видим свешивающимися с крыш? В какую погоду образовалась сосулька в оттепель или в мороз? Если в оттепель, то как могла замерзнуть вода при температуре выше нуля? Если в мороз, то откуда могла взяться на крыше вода? Оказывается, чтобы могли образоваться сосульки нужно в одно и тоже время иметь две температуры: для таяния – выше нуля и для замерзания – ниже нуля. На самом деле так и есть: снег на склоне крыши тает, потому что солнечные лучи нагревают его до температуры выше нуля, а стекающие капли воды у края крыши замерзают, потому что здесь температура ниже нуля. (Приложение №4)
Ясный день. Мороз всего 1 – 2 градуса. Солнце заливает все своими лучами; однако же эти косые лучи не нагревают землю настолько, чтобы снег мог таять. Но на склон крыши, обращенный к Солнцу, лучи падают не полого, как на землю, а круче, под углом, более близким к прямому. Известно, что освещение и нагревание тем больше, чем больше угол составляют лучи с плоскостью, на которую они падают. Вот почему скат крыши нагревается сильнее и снег на нем может таять.
Оттаявшая вода стекает и каплями свисает с края крыши. Но под крышей температура ниже нуля, и капля, охлаждаемая к тому же испарением, замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, так же замерзающая; затем третья капля, и т.д.; постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти ледяные наплывы еще удлиняются, и в результате образуются сосульки.
Заключение
Итак, проверив опытным путём некоторые особенности и свойства воды, я пришёл к выводу, что моя гипотеза не нашла своего подтверждения и вода является мало изученным веществом. До сих пор ученые не могут объяснить аномальные свойства воды. Недавно было открыто ещё одно свойство этого вещества – информационное. Но вокруг этого открытия очень много споров.
В следующем году мне хотелось бы продолжить исследование по этой теме и рассмотреть особенности перехода веществ из одного агрегатного состояния в другое.
Список литературы
Богданов К. «Вода внутри нас»/ Квант №3, 2003г.
Гегузин Я.Е./ Капля./ Квант №9, 1974г.
Гинцбург М.А./ Вода на Луне/ Квант №2, 1972г.
Варламов С.Д./ Лед и пламень: Молекулярная физика 10 кл. – М.: Чистые пруды, 2005г.
Дерпгольц В.Д. Вода во вселенной. Л.: Недра, 1971.
Зацепина Г.И./ Физические свойства и структура воды. – М.: Изд-во МГУ 1987г.
Канаев П. / Опыты с водой на морозе/ Квант, №11, 1979г.
Колтун М. Мир химии. М.: Детская литература, 1988.
Лажечников И.И./ Ледяной дом – М.: Просвещение, 1992г.
Петрянов. И. В. /Самое необыкновенное вещество в мире.– М.: «Педагогика», 1975.
Тарасов Л.В. / Физика в природе – М.: Просвещение, 1988г.
Чапура Г. «Зимние фантазии» / Северный рабочий №3, 2005г.
Энциклопедия для детей. Том 3 (География). / Сост. С. Т. Исмаилова. – М.: «Аванта+», 1994. – 640 с.: ил.
Энциклопедия для детей. Том 17 (Химия). / Глав. ред. В. А. Володин– М.: «Аванта+», 2000. – 640 с.: ил.
Энциклопедия для детей. Том 19 (Экология). / Глав. ред. В. А. Володин– М.: «Аванта+», 2001. – 448 с.: ил.
.
Приложение
Приложение 1
Рис 1.Какую форму имеет вода? Рис 2.Какую форму имеет вода?
Рис 3.Какую форму имеет вода? Рис 4.Какую форму имеет вода?
Рис 3.Какую форму имеет вода? Рис 4.Какую форму имеет вода?
Рис 6. Какую форму имеет вода?
Рис 7 .Какую форму имеет вода?
Приложение 2
Рис 1. Парадокс Мпемба
Рис 1. Парадокс Мпемба
Рис. 2 Парадокс Мпемба
Приложение 3
Рис 1. Как образуется ледяная сосулька?
Рис 2. Как образуется ледяная сосулька?
Рис 3. Как образуется ледяная сосулька?
Рис 4. Как образуется ледяная сосулька?
kopilkaurokov.ru
«Опытное исследование свойств воды»
Занятие подготовила: воспитатель Ризванова Марина Викторовна.
Детский сад №46 "Сказка" - филиал АН ДОО "Алмазик"
Саха(Якутия) Мирниский район г.Удачный
Тема: «Опытное исследование свойств воды»
Программное содержание:
Область Познание: Учить детей самостоятельно делать выводы о свойствах воды на основании собственного опыта на постановке эксперимента; обобщить знания детей о значении воды в жизни человека; формировать опыт участливого и бережного отношения к воде.
Область Коммуникация: Умение работать в группе, обсуждать план проведения опытов, развивать навык проведения опытов, способность сравнивать, делать выводы, высказывать предположения, мнения.
Область Социализация: Развивать интерес и познавательную активность в процессе экспериментирования со сверстниками.
Оборудование: ТСО магнитофон, аудиозапись журчание воды, столы с оборудованием для проведения опытов, халаты, бейджики (по количеству детей, мультипроектор, слайды «Живая вода».
Предварительная работа: Проведение опытов, работа с учебником, проведение наблюдений, экскурсии.
Ход занятия:
1. Вводная часть. Дети заходят в зал.
Педагог: Ребята, сегодня я вас приглашаю в путешествие, а куда вы узнаете, когда послушаете мою загадку — прослушивание аудиозаписи «Журчание воды» - Что вы услышали? Как догадались? Да, мы отправимся в гости к Чудеснице — воде.
Педагог: А что означает слово «Чудесница? » От какого слова образовано слово «Чудесница»? Почему воду можно так назвать? Каким ещё словом можно назвать воду? (Волшебница) .
Педагог:
Вы слыхали о воде?
Говорят она везде!
В луже, в море, в океане
И в водопроводном кране
Как сосулька замерзает,
В лес туманом заползает,
На плите у вас кипит
Паром чайника шипит,
Без неё вам не умыться
Не наесться, не напиться!
Смею вам я доложить
Без воды нам не прожить. (Н. Рыжова) .
Педагог: Ребята, а вы сегодня видели воду?
Дети: Да
Педагог: Выберите картинки, которые подтверждают, что вы сегодня пользовались водой.
Вывод: С водой вы все знакомы.
2. Основная часть. А хотите узнать о чудесных превращениях воды? Скажите, откуда мы можем добыть знания о воде?
Дети: Из книг, в компьютере, спросить у взрослых.
Педагог: Ну что, мы с вами этим и займемся. Работать будем группами. Каждая группа должна узнать как можно больше о воде. У каждой группы разные источники познания.
Первая группа, выберите карточку (изображены люди). Кто на ней изображены?
Дети: Люди
Педагог: Посмотрите внимательно вокруг и скажите, у кого вы сможете спросить о воде?
Дети: У воспитателя, у гостей.
Педагог: Вторая группа выберите для себя карточку. Что на ней изображено?
Дети: Компьютер.
Педагог: Посмотрите на свои столы. У вас у всех на столе стоят песочные часы. У вас будет ровно 3 минуты, именно столько будет сыпать песочек. Всё это время вы будете работать самостоятельно. После того как время истечёт, я прошу вас подойти ко мне. Приступайте. (воспитатель в течение заданного времени подходит к разным столам, помогает детям) .
Педагог: Ребята, время истекло. Прошу вас подойти ко мне.
Педагог обращается к ребятам каждой группы: что нового вы узнали о воде? (обобщение знаний каждой группы, похвала) .
Вывод: Трудно найти на земле место, где бы не было воды. Вода есть всюду. Много воды в живых организмах — в каждом растении, в каждом животном. Все они не могут жить без воды, так же как и мы с вами.
Педагог: Вот видите, ребята, как много нового вы узнали о воде. Мне очень приятно отметить, что вы самостоятельно смогли добыть эти знания. А для того, чтобы пополнить ваши знания я предлагаю вам поработать с нашей волшебной доской.
Презентация «Живая вода».
Массаж спины «Дождь».
Дети встают друг за другом «паровозиком» и выполняют указанные ниже движения.
Дождь! Дождь! Надо нам
Расходиться по домам. (Хлопают ладонями по спине)
Гром! Гром, как из пушек
Нынче праздник у лягушек. (Покалачивают кулачком)
Град! Град! Сыплет град!
Все под крышами сидят. (Постукивают пальчиками)
Только мой братишка в луже
ловит рыбу нам на ужин. (Поглаживают спину ладошками)
Дети поворачиваются на 180 градусов и делают массаж ещё раз.
Педагог: Ребята, Маша и Миша приглашают вас в свою лабораторию. Я предлагаю вам на время стать учеными, чтобы узнать некоторые свойства воды.
Педагог: Для проведения опытов по исследованию воды и её свойств нам понадобятся некоторые материалы. Посмотрите на наши лабораторные столы, они полностью готовы к работе. Давайте разделимся на группы по 2-3 человека. Занимайте свои рабочие места. (Дети рассаживаются за столы, надевают халатики) .
Педагог: Мы с вами проведем несколько опытов и узнаем, какими свойствами обладает вода. Но для того, чтобы у нас все получилось, вы должны соблюдать следующие правила: не шуметь — этим вы мешаете другим, аккуратно обращаться с посудой, посуда может упасть и разбиться, осколками можно порезаться, слушать воспитателя, внимательно следить за результатом опыта. Закончив наблюдение, постарайтесь сделать вывод.
ОПЫТ №1 «Вода — жидкость, может течь».
Педагог: ребята, посмотрите, перед вами стоит 2 стаканчика, один с водой, второй пустой. Вам нужно из одного стаканчика перелить в другой аккуратно, чтобы не разлить. Вода льётся?
Дети: Да
Педагог: Почему?
Дети: Потому что она жидкая.
Педагог: Молодцы! Совершенно верно, если бы она не была жидкой, то она не смогла бы течь в реках и ручейках, не текла бы из крана.
Вывод: Вода — это жидкость, которая может течь.
А чтобы лучше запомнить я предлагаю вам подумать и нарисовать на доске символ, обозначающий это свойство воды. (Дети рисуют на доске соответствующий значок) .
ОПЫТ №2 «Вода прозрачная»
Посмотрите, ребята, перед вами стоят по 2 стаканчика: 1 — с водой, 2 — с молоком. Давайте опустим в оба стакана маленькие ложки. В каких стаканах ложки видны? (Где налита вода). Почему? (Вода просвечивает) .
Педагог: Какой вывод мы сможем сделать?
Дети: Вода прозрачная, а молоко нет. (Дети рисуют на доске соответствующий символ, обозначающий это свойство воды) .
ОПЫТ №3 «Вода окрашивается».
А для того, чтобы провести следующий опыт, нам нужно побыть волшебниками. Хотите побыть волшебниками и сотворить чудо?
Дети: Да.
Педагог: Тогда пройдемте к столу, где стоят баночки с прозрачной водой, закрытые крышкой и лежат салфетки. Сейчас давайте накроем свои баночки платочками и произнесем волшебные слова «., чудо появись! Давайте все откроем платочки. (у всех вода окрасилась, далее педагог показывает и объясняет, почему вода окрасилась: на крышке каждой банки была краска) .
Вывод: Вода окрашивается. (Дети рисуют на доске соответствующий символ, обозначающий это свойство воды) .
ОПЫТ № 4 «Лёд — твёрдая вода»
Педагог: Какой лёд — тёплый или холодный? Из чего образовался лёд?
Дети: Из воды.
Педагог: А если взять лёд в руку, что с ним произойдёт?
Дети: Он начнёт таять.
Педагог: Почему?
Дети: Потому, что рука тёплая, а лёд холодный.
Вывод: Лёд — тоже вода. (Дети рисуют на доске соответствующий символ, обозначающий это свойство воды) .
Педагог: ребята, а вода, может быть ещё в виде пара, но об этом мы узнаем в следующий раз.
Что сегодня узнали благодаря опытам?
Закрепление всех выводов (дети делают самостоятельно, опираясь на символ) : вода — это жидкость, которая может течь, она прозрачная, может окраситься, превратиться в лед.
Педагог: Потрудились вы с вами на славу, много интересного узнали. Я скажу вам ещё одну интересную новость. У Воды, ребята, так же как у нас с вами есть день рождения. Может быть кто-то назовёт этот день? День рождения Воды — 22 марта. Люди всех стран празднуют этот день. В этот день все, кто любит и ценит природу, выходят на берега рек, очищают русла ручьёв и рек, убирают мусор, спасают попавших в беду обителей водоёмов. Ведь, к сожалению, своей деятельностью человек очень сильно загрязняет воду. Разрушает естественную среду обитания рыб, животных и растений. 22 марта — День — напоминание о том, что Вода — это Чудо природы, без которого не будет жизни на Земле, а, значит, её нужно беречь.
Дома я вас попрошу нарисовать рисунки о том что нового сегодня вы узнали о воде.
Мне очень приятно было с вами работать. Спасибо вам.
infourok.ru
" Исследование физичесих свойств воды."
Региональная научно-практическая конференция обучающихся
«К вершинам знаний - 2015»
Секция: физика
Тема:
«Исследование физических свойств воды из различных источников»
Автор: Посаженникова Елена Александровна
Научный руководитель: Трунтаева Светлана Юрьевна
Место выполнения работы: МБОУ СОШ
им Л. Н. Толстого, п Лев Толстой
2015
ОГЛАВЛЕНИЕ:
I. Введение 3
II. Постановка эксперимента: 4
Измерение температуры кипения воды из различных источников. 4
Измерение времени закипания воды из различных источников. 4
3. Измерение плотности воды из различных источников 6
4. Исследование электропроводности воды из различных источников 7
III. Заключение 11
IV. Литература 12
V. Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Сохранение и укрепление здоровья детей и подростков в условиях модернизации современной школы является главной задачей государства.
Основой жизни всех живых организмов является вода. Количество воды, содержащейся в человеке, составляет 65 - 70 % его массы. Суточное потребление организма человека в воде в нормальных условиях составляет около 2,5 литра. С химическим составом воды, используемой для питья, связывают развитие некоторых массовых неинфекционных заболеваний населения. От того какую воду мы потребляем, зависит наше здоровье. Тема моей работы - исследование физических свойств фильтрованной воды и сравнение их со свойствами воды из других источников.
Я решила сравнить температуру кипения воды, время закипания воды, плотность воды из различных источников.
Вода использовалась из различных источников: фильтрованная, из водопроводного крана, дистиллированная, дождевая, родниковая.
№ 1 – фильтрованная вода; № 2 – вода из крана; № 3 – дистиллированная вода;
№ 4 – дождевая вода; № 5 – родниковая вода
Важно, чтобы начальная температура воды была одинаковая, поэтому она строго контролировалась термометром.
Постановка эксперимента:
Измерение температуры кипения воды из различных источников.
Измерение времени закипания воды из различных источников.
Для проведения этого эксперимента мне необходимо следующее оборудование:
Электроплитка для лабораторных работ, термометр лабораторный, вода из различных источников, секундомер.
Измерим температуру кипения различной воды. И посмотрим, зависит ли время закипания воды от ее вида. Результаты измерений занесем в таблицу:
Вид воды
Фильтрованная вода
Вода из крана
Дистиллированная вода
Дождевая вода
Родниковая вода
Температура
кипения, º С
99,5
101
99,1
100
100
Время закипания, мин
8,2
9
8,5
9,1
9
Построим диаграмму зависимости температуры кипения воды от ее вида:
Вывод: температура кипения фильтрованной воды меньше, чем температура кипения воды из крана, дождевой и родниковой воды. Этот вывод можно сделать, не смотря на то, что лабораторный термометр дает нам определенную ошибку в измерении.
Построим диаграмму зависимости времени закипания воды от ее вида:
Вывод: время закипания фильтрованной воды меньше, чем время закипания воды из крана, дождевой и родниковой воды.
Измерение плотности воды из различных источников.
Для проведения этого эксперимента мне необходимо следующее оборудование:
весы лабораторные, мензурка, разновесы, лабораторные стаканчики, вода из различных источников.
Измерим величину плотности различного вида воды:
Вид воды
Фильтрованная вода
Вода из крана
Дистиллированная вода
Дождевая вода
Родниковая вода
ρ, г / см3
0,988
0,98
0,995
0,985
0,989
Построим диаграмму зависимости плотности воды от ее вида:
Вывод: плотность фильтрованной воды больше, чем плотность воды из крана, и близка к плотности родниковой воды.
Проанализировав все результаты измерений можно прийти к выводу:
Температура кипения, время закипания, плотность фильтрованной воды отличаются от этих физических величин воды из различных источников. Можно сделать
предположение, что это происходит потому, что изменился состав и количество солей в фильтрованной воде.
Чтобы убедиться в этом, я решила изучить электропроводность воды из различных источников. Электропроводность – это способность воды проводить электрический ток. Ее можно измерить и выразить в численном эквиваленте. Электрическая проводимость зависит от количества солей и температуры воды. (У нас температура воды будет постоянной) По этой зависимости мы можем судить о минерализации воды с некоторой долей погрешности. Природная вода представляет собой смесь сильных и слабых электролитов. Наличие ионов в воде объясняет ее электропроводность. Соли воды представлены преимущественно ионами (NA), (K), (CA), (CL), сульфата (SO), гидрокарбоната (HCO), наличие других ионов, в незначительном количестве, не имеет столь сильного влияния на электропроводность воды.
Исследование электропроводности воды из различных источников.
Постановка эксперимента:
Я собрала электрическую цепь, которая состояла из микроамперметра, выключателя, батарейки напряжением в 4 вольта и двух электродов, к источнику питания был подсоединен вольтметр для измерения напряжения с целью отслеживания постоянного напряжения (по необходимости замене его на другой).
Полученные результаты можно увидеть в таблицах и диаграммах.
Измерение электропроводности воды из различных источников.
Вид воды
Фильтрованная вода
Вода из крана
Дистиллированная вода
Дождевая вода
Родниковая вода
Электропр,
мкА
220
300
10
100
200
Чтобы убедиться в достоверности этих данных, я провела эксперимент через неделю и получила следующие результаты:
Вид воды
Фильтрованная вода
Вода из крана
Дистиллированная вода
Дождевая вода
Родниковая вода
Электропр,
мкА
230
280
12
120
210
Эти результаты немного отличались от исходных, поэтому я провела измерения еще раз через неделю и занесла данные в таблицу:
Вид воды
Фильтрованная вода
Вода из крана
Дистиллированная вода
Дождевая вода
Родниковая вода
Электропр,
мкА
210
295
10
100
200
Результаты опытов хорошо видны на диаграмме:
ВЫВОДЫ:
Электропроводность фильтрованной воды меньше, чем электропроводность воды из крана, она соизмерима с электропроводностью родниковой воды и сильно отличается от электропроводности дистиллированной воды. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что число различных солей в фильтрованной воде меньше, чем в воде из крана. Об этом говорят и результаты лабораторных испытаний фильтрованной воды, сделанных «Центром гигиены и эпидемиологии». Сульфаты, хлориды, кальций, калий, натрий и другие элементы полностью отсутствуют в фильтрованной воде. (См. приложение) А именно различные соли являются причиной неинфекционных заболеваний почек. Значит фильтрованная вода – это путь к здоровью.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
В данной работе мной были изучены физические свойства воды из различных источников.
Особенно хочется обратить внимание на электропроводность воды. Из таблиц и графиков видно, что электропроводность воды зависит не только от того, какая это вода, но и от того, в какой день производились измерения. Температура воды при проведении всех измерений была постоянной. Можно предположить, что отличие в электропроводности одной и той же воды в разное время зависят от солнечной активности. (А это показывают различные исследования) Мне хочется продолжить свои исследования и проверить зависимость электропроводности воды от солнечной активности. В этом исследовании можно будет опираться на сообщения о солнечной активности гидрометеоцентра, но для этого нужно длительное время. Известно, что электропроводность воды сильно меняется в период крещенских праздников. Это тоже хотелось бы проверить.
Таким образом, ясно, над чем мне работать в дальнейшем.
Литература:
Физический энциклопедический словарь, М., «Советская энциклопедия», 1984
«Физика», Энциклопедия для детей, «Издательский центр «Аванта+», 2000
«Химия», Энциклопедия для детей, «Издательский центр «Аванта+», 2000
«Физика – 10», С.В.Громов, М., «Просвещение», 2001
infourok.ru
