Определение качества питьевой воды в домашних условиях

                             Межшкольная научно-практическая конференция

«В науку – шаг за шагом»

Определение качества питьевой воды в домашних условиях

                                                                      Выполнила:

                                                            ученица 6 класса  МКОУСОШ с. Лучки

                                                                       Федоренко Виктория

                                                                        Руководитель:

                                                             Новосад Галина Степановна, учитель

                                                                       математики

                                                       с. Хороль, 2011г.

                                        Оглавление

Введение_______________________________________________________ 3

Глава 1. Вода и здоровье человека

1.1 Почему надо пить воду?________________________________________5

1.2 Простые способы оценить качество воды_________________________ 6

1.3 Способы очистки воды в домашних условиях_____________________  7

Глава 2. Экспериментальное исследование зависимости времени

закипания воды от её качества

2.1 Материалы и оборудование для проведения исследования__________  10

2.2 Методика исследования_______________________________________  10

2.3 Результаты исследования______________________________________  11

Глава 3. Определение наиболее экономичного способа нагревания воды_  11

Заключение_____________________________________________________ 13

Список используемых источников и литературы______________________ 14

Приложения  ____________________________________________________15

 Введение

        Вода – источник жизни на Земле. Она необходима для жизни всех без исключения живых существ на планете. Человек состоит из воды на 70-80%. В ней протекают все химические процессы в организме. Она принимает участие в усвоении клетками питательных веществ и в их транспортировке по всему организму, регулирует температуру тела, позволяет выводить из организма шлаки и другой «мусор».  Утром, как только мы проснулись, мы должны «запустить» организм, выпить 2 стакана воды. Это  помогает нам выглядеть более ухоженными, здоровыми и красивыми. Достаточное потребление воды - это профилактика многих болезней. Потеря организмом большого количества воды неизменно влечёт за собой гибель  человека.

В день человеку нужно от 1,5 до 5 л воды. Без воды человек может прожить максимум 5 дней.   В настоящее время вопросы качества питьевой воды не утратили своей актуальности.

      Для нормального функционирования организма нужна вода, не содержащая вредных примесей и механических добавок, т.е. хорошего качества. Но как в домашних условиях определить качество воды? Предположим, что вода лучшего качества требует меньшего времени для закипания в электрическом чайнике.

       Целью данной работы является исследование зависимости времени закипания воды от её качества и определение экономически выгодного способа нагревания воды.

В ходе выполнения данного исследование необходимо решить задачи:

1. изучить литературу о значении питьевой воды для здоровья человека
2. выявить зависимость времени закипания воды от её качества при нагревании а) электрочайником, б) на газовой горелке;
3. дать оценку зависимости времени закипания воды от её качества;
4. определить экономически выгодный способ нагревания воды.

Гипотеза

Чем качественнее вода, тем меньше нужно времени для её закипания.  

     Для исследования можно взять несколько образцов воды. Я исследовала 4 образца. Вода сырая из крана;  вода, пропущенная через фильтр;  вода отстоявшаяся;  вода бутилированная.

Допустим, что по количеству вредных примесей наши образцы  воды имеют  следующие условные показатели  качества:

«плохое» - водопроводная вода

«лучше» - отстоявшаяся

«ещё лучше» - пропущенная через фильтр

 «хорошая» - бутилированная и,  следовательно, время закипания образцов воды в чайнике, будет уменьшаться, начиная  с водопроводной.

Объект исследования – питьевая вода разных видов.

Предмет исследования –

- зависимость времени закипания воды от её качества

- определение наименее энергоёмкого способа нагревания воды

        При проведении исследовательской работы применялись такие методы, как изучение литературы по данной теме, эксперимент, анализ, систематизация, обобщение.

Теория по данной теме основывается на изучении материалов книг В.И. Арабаджи «Загадки простой воды», Горского В.В. «Вода – чудо природы», источников ИНТЕРНЕТ.

      Получить знания  о питьевой воде, её значении для здоровья человека и о способах очистки её помогло учебно-методическое пособие Ершова М.Е.  «Самые распространенные способы очистки воды».  Там представлена полная характеристика разных видов питьевой воды и факторов, влияющих на её качество. В книге Горского В.В. «Вода – чудо природы» приведены очень интересные результаты  научных исследований по качеству питьевой воды.

       Используемые источники помогли лучше изучить выбранную тему, понять от чего зависит качество воды, которую мы пьём, научиться определять его в домашних условиях.

Глава 1. Вода  и здоровье человека

Вода́ — прозрачная бесцветная жидкость, не имеющая запаха и вкуса. Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности земного шара покрыто водой

Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Для того, чтобы хорошо себя чувствовать человек должен употреблять только чистую качественную питьевую воду. Еще в глубокой древности люди умели различать «живую» воду – пригодную для питья и «мертвую» - непригодную для употребления. Ученые давно установили прямую связь между качеством питьевой воды и продолжительностью жизни. Это неудивительно, учитывая, что по данным Всемирной организации здравоохранения около 90% болезней человека вызывается употреблением для питьевых нужд некачественной воды, а также использование неподготовленной воды в бытовых целях (душ, ванна, бассейн, мытье посуды, стирка белья и т.д.)

Для того, чтобы хорошо себя чувствовать, человек должен употреблять только чистую качественную питьевую воду. Качественная питьевая вода не должна иметь вредных для человека веществ, и должна содержать полезные минералы, так необходимые для нормальной жизнедеятельности нашего организма.

1.1  Почему надо пить воду? 
      Современный человек в большинстве случаев пьет очень мало воды, предпочитая чай, кофе, соки, газированные напитки, молоко, кефир и другие напитки. Из-за недостатка жидкости в организме происходит обезвоживание. Надо помнить, что вода – это вода, а чай, кофе, и другие напитки - это еда. И все-таки, почему надо пить воду?
  • Напитки, которые содержат кофеин, такой как кола, кофе или чай, фактически стимулируют потерю жидкости и способствуют обезвоживанию.
   • Питьевая вода помогает справиться с лишним весом. Просто замените высококалорийные продукты типа колы, лимонада, ненатуральные соки водой и лишние килограммы начнут «уходить».
   • Питьевая вода - сильное подавляющее средство аппетита; когда мы думаем, что голодны, мы всего-навсего хотим пить. Выпейте перед едой стакан воды!
    • Употребление воды в достаточном количестве снижает вероятность сердечного приступа. Исследования показали, что человек, выпивающий 6 стаканов воды в день на 41% меньше подвержен риску сердечного удара, чем человек, который выпивает 2 стакана.
   • Обезвоживание организма всего на 1-2% от общей массы тела может ослабить Вашу умственную способность, концентрацию и физическую работоспособность.
   • Головная боль – это тоже признак обезвоживания.
  • Вода очищает кожу. Многие косметические средства направлены на то, чтобы увлажнить кожу снаружи. Давайте напоим ее изнутри!

   • Пищеварительная система человека требует большого количества воды для того, чтобы нормально переваривать пищу

   • С водой из организма выходят токсины и вредны вещества.

1. 2 Простые способы оценить качество воды.

        Существует несколько способов определить, является ли вода идеалом из идеалов, или же всё-таки с ней что-то не в порядке.

Первый – самый простой и часто самый надёжный – просто попробовать воду. Если  её приятно пить,  если вам нравится её вкус,  её запах,  она прозрачна и в ней нет мутного осадка, то воду можно не очищать

Однако, если

1. вас смущает запах хлорки или сероводорода от воды
2. её странный рыжевато-зелёный цвет
3. от воды пахнет какой-то химией
4. непонятные маслянистые пятна на заваренном чае или кофе
5. вода на вкус солоновата или горчит
6. у вас есть подозрения, что в воду могло попасть что-то не то, чего пить совсем не хочется, то, скорее всего, нужно подумать о фильтре

        Другой способ – налить воду в большую прозрачную ёмкость, например, аквариум, (подойдёт и трёхлитровая банка, хотя этот вариант и хуже) и дать ей постоять день-два. Если вода не очень хорошего качества, то это будет видно сразу (лучше на белом фоне) – в ёмкости она будет мутного зеленоватого цвета, а через два дня на дно выпадет осадок, стенки покроются налётом, а на поверхности появится маслянистая плёнка.

       С другой стороны, если вода прозрачна, за два дня не выпадает осадок, стенки ёмкости не загрязняются, на поверхность ничего не всплывает, то, есть вероятность того, что вода чистая.

       Однако эти два способа, к сожалению, могут не учитывать наличие в воде вредных растворимых примесей, таких как: нитраты, пестициды, тяжёлые металлы. Для этого есть третий способ – капнуть небольшую капельку воды на отражающую гладкую поверхность (например, зеркало). Когда капелька высохнет, вы увидите, что находится в воде и в каком оно количестве.

Для сравнения, чистая вода не оставляет следов на подобной гладкой поверхности.

1.3 Способы очистки воды

        Вода из систем централизованного водоснабжения без специальной дополнительной обработки однозначно не является питьевой. Но для нормального функционирования организма нужна вода, сбалансированная по составу солей, микроэлементов и не содержащая вредных примесей и механических добавок. Существует  несколько способов очистки воды в домашних условиях.
     Способ очистки воды кипячением.

      В результате этого процесса легко удаляется из воды хлор, сероводород, убивается большинство болезнетворных микробов, удаляются из воды соли кальция и магния. Вода делается мягче, ее структура меняется. Но кипячение ухудшает химический состав воды, вместе с тем повышается концентрация растворенных веществ, не удаляются вредные частицы, такие как калий, ртуть, нитраты и пестициды. Не все микроорганизмы гибнут при 100 градусах. При длительном кипячении концентрация растворённых веществ повышается, поскольку сокращается объем жидкости. Длительное кипячение ещё более усугубляет химическую обстановку в сосуде.  Кроме того вода становится невкусной.  Пить кипяченую воду целесообразно только тогда, когда  нет другой возможности очищения воды.

        Способ очистки воды отстаиванием.

        Одним из способов улучшения качества воды является ее отстаивание, но и здесь надо помнить, что отстаивать воду более 12 часов просто опасно.  Отстой воды преследует цель избавиться от нерастворимых в воде частиц .  Удаление растворённого хлора при отстое происходит далеко не полностью. При отстаивании воды не менее 3-х часов снижается концентрация свободного хлора, но практически не удаляются  соли тяжелых металлов и другие вредные для организма вещества.

       Способ  очистки воды замораживанием.

       С давних пор талая вода широко использовалась в целительной практике. Получить ее было несложно: приносили в избу со двора полное корыто снега или льда и ждали, когда он растает. Талая вода способствует выведению из организма шлаков и токсинов, дает ему сильную энергетическую подпитку.  

          В настоящее время не так-то просто найти снег, который превратится после таяния в чистую, полезную для здоровья воду. Те, кто верит в целебную силу талой воды, идут на хитрость, замораживая воду дома, в морозильнике. Когда вода полностью превратиться в лёд, достаньте чашку из морозильной камеры, поставьте в раковину или ванну. Затем достаньте получившийся лёд из ёмкости, он будет не совсем чистый, особенно середина и поверхность. Нам нужно вымыть середину, чтобы освободить воду от вредных примесей. Для этого  поставьте лёд под проточную воду и направьте струю на середину, чтобы в результате получился кусок льда с дыркой в центре. Всё, предварительные приготовления завершены, теперь можно разморозить воду и употреблять в пищу не кипячёную, чистую воду.

         Наиболее полезной считается та вода, которая оттаивает быстрее всего — она содержит наименьшее количество примесей. Свойства талой воды сохраняются в течение 7–8 часов после размораживания льда, но для получения ощутимого целебного эффекта лучше пить талую воду сразу же после размораживания.

          Способ очистки воды фильтрованием.

        Угольные фильтры, применяемые дома, предназначены для удаления органических примесей, хлора. Угольные фильтры наиболее эффективны и экономичны для очистки воды от разных запахов.  В качестве фильтра применяется активированный уголь. Данный фильтрующий материал позволяет эффективно очистить воду от хлора и хлорорганических соединений. Кроме того, он значительно улучшает такие свойства воды как вкус, запах, цвет. Загрязняющие вещества лишь частично задерживаются порами фильтра на его поверхности. Со временем эффективность фильтрующего элемента уменьшается и качество получаемой воды непредсказуемо ухудшается.

        Вода бутилированная

        Достоинства бутилированной питьевой воды - это удобство использования и
внешний способ повышения своего социального статуса.

    Недостатки бутилированной питьевой воды (в предположении что в бутылке находится питьевая вода, по своим свойствам соответствующая всему, что заявлено производителем): практически на 100% вода, разлитая в пластиковую тару, является вредной для здоровья. Пластик  качество питьевой воды не ухудшает, но он слишком дорог для того, чтобы из него делали одноразовые бутылки.

Глава 2. Экспериментальное исследование зависимости времени закипания воды от её качества

    2.1 Материалы и оборудование для проведения исследования

Материалом для исследования является водопроводная вода и вода бутылированная. Вода водопроводная была взята в 3-х видах:

1. водопроводная вода из крана, 2. водопроводная вода, отстоявшаяся в течение суток, 3. водопроводная вода, пропущенная через угольный фильтр.

Каждая порция воды бралась в объеме 1 литр и при температуре 20°С.

Приборы, применяемые в исследовании:

1) электрический чайник мощностью 2,2 кВт;

2) эмалированная кастрюля для плит,

3) газовая плита, работающая на баллонном газе,

4) часы, отмечающие секунды

2.2 Методика исследования

Помимо описанных выше способов очистки воды в домашних условиях существует, по моему мнению, ещё один.

     Предположим, что время закипания воды зависит от качества, «чистоты» воды. Допустим, что по количеству вредных примесей или механических добавок наши образцы воды имеют следующие условные показатели качества:

«плохое» - водопроводная вода,

«удовлетворительное» - отстоявшаяся вода,

«хорошее» - вода, пропущенная через фильтр,

 «отличное» - вода бутилированная.

Если это так, то время закипания воды будет уменьшаться от первого образца воды к последнему. Эта закономерность должна наблюдаться как при нагревании электрочайником, так и при нагревании на газовой плите. 

Была проведена серия измерений времени закипания приготовленных образцов воды в электрическом чайнике, затем определили время закипания таких же образцов воды на газовой плите.

2.3 Результаты исследования

Результаты всех произведенных измерений отображают таблицы. (Приложение 1)

     По данным результатам были построены диаграммы зависимости времени закипания воды от её качества (Приложение 2).

Анализируя результаты эксперимента, установили:

1. в электрочайнике вода закипает быстрее, чем на газовой горелке;
2. дольше всего нагревается вода из крана, быстрее всего – бутилированная вода;
3. это соотношение выполняется для нагревания как электрочайником, так и на газовой плите.

По результатам исследования можно заключить, что сделанное нами предположение о зависимости времени закипания воды от её качества, её «чистоты» является верным: быстрее всего закипает бутилированная вода, как самая качественная из рассмотренных вариантов, дольше всего закипает вода из крана, т.е. является самой некачественной.

   Гипотеза подтвердилась: чем качественнее вода, тем она быстрее закипает.

  Глава 3. Определение наиболее экономичного способа нагревания воды

     Мы живем в период мирового экономического кризиса, и когда мировая экономика придёт в нормальное состояние предугадать невозможно. В связи с этим материальные траты желательно уменьшить, а значит, не каждая семья может позволить себе тратить средства на приобретение бутилированной воды.

Поэтому вопрос о том, чем экономически выгоднее кипятить воду – электрочайником или в посуде, поставленной на газовую плиту, будем решать для отфильтрованной воды, так как эта вода имеет хорошее качество в нашем исследовании, и приобретение фильтра для очистки воды экономически оправдано, так как это долгосрочное вложение денежных средств.

Среднее время, затраченное на нагревание 1 литра отфильтрованной воды в электрочайнике мощностью 2,2 кВт составило 3,22 минуты или 0,054 часа. На газовой горелке этот объем воды был доведён до кипения за 7,86 минуты или

0,13 часа.

Зная мощность электрочайника и время его работы, можно определить расход электроэнергии в кВт.час.                  А = Р*t   

 Умножив эту энергию на тариф, получим стоимость затраченной электроэнергии

               Стоимость = Р * t * тариф     

Стоимость = 2,2 кВт х 0,054ч х 1,69 руб., /(кВт.ч) = 0,2 руб.

Зная, что при полностью открытом вентиле, газовый баллон объемом 10 литров  и стоимостью  300 рублей выгорает за 72 часа,  произведя несложные расчёты, мы получим стоимость закипания  1 литра воды в рублях. Расчёты показали:

   72 час   -   300 руб.

   0,13 час  -  Х

Х  =  ( 0,13час  х  300 руб.) / 72 час.  =  0,54 руб.

В условиях экономического кризиса использовать электрический чайник намного выгоднее, так как при нагревании каждого 1л мы экономим 34 копейки.

 Заключение

В результате изучения и исследования данной темы можно сделать вывод о том, что цели и задачи, поставленные в начале данной работы, были реализованы.

Целью данной работы являлось исследование зависимости времени закипания воды от её качества, а также определение экономически выгодного способа нагревания воды.

В ходе выполнения исследования было установлено, что дольше всего закипает вода из крана, т.е. она является водой самого плохого качества в нашем исследовании. Быстрее всего как в электрочайнике, так и на газовой плите закипает бутилированная вода, т.е. она является самой качественной водой.

          Экономически выгодный способ нагревания воды был определён для отфильтрованной воды, так как она обходится дешевле бутилированной.

Оказалось, экономически выгоднее нагревать воду в электрочайнике, так как в этом случае при нагревании каждого  литра мы экономим 0,34 рубля.

Здоровье каждого человека – в его руках. Для того, чтобы хорошо себя чувствовать, человек должен употреблять только чистую качественную питьевую воду. Анализируя результаты данной работы, я пришла к выводу, что можно, не неся больших материальных затрат, снабжать свой организм качественной водой, тем самым сохранять хорошее здоровье, а также экономить денежные средства из бюджета семьи.

Результаты исследовательской работы могут быть интересны тем, кто беспокоится о своём здоровье, они заинтересуют тех людей, которые стремятся к экономии семейного бюджета.

Список используемых источников и литературы

1. Арабаджи.В.В., «Загадки простой воды», М.: Знание,1973
2. Ахманов М. С. « Вода, которую мы пьем»,  М.: Эксмо,  2002
3. Горский В.В., «Вода – чудо природы», М.: Изд-во АНСССР, 1962
4. Ершов М.Е.  Самые распространенные способы очистки воды, 2006, 94
5. http://ru,wikipedia.org/wiki/Вода.
6. http://www.fs.fed.us/water/.   
7. http://www.vodoobmen.ru/

Приложение 1

Время закипания воды в электрочайнике.

Время закипания воды на газовой плите.

Приложение 2

Зависимость времени закипания воды от её вида

Приложение 3

Измерение времени закипания воды на газовой плите.