Морозные узоры на окнах

МБОУ "Средняя общеобразовательная школа №2" пгт. Нижний Одес

Исследование по теме

"Морозные узоры"

Работу выполнил:                                           Листопад Максим

 Учитель                                            Листопад Ирина Витальевна

пгт. Нижний Одес

2014г.

Содержание

1. Введение

        Поэтесса из Тюрингии Евгения Марлитт однажды написала прекрасное стихотворение о цветах, расцветающих зимними ночами на окнах. Где же теперь эти волшебные морозные узоры?

        Раньше десятиградусный мороз на улице отделяло от двадцатиградусного тепла в помещении всего одно тонкое стекло. Температура этого стекла с его внутренней стороны была примерно минус один градус. Когда вечером прекращали топить печь, она опускалась еще ниже. На нем замерзали капельки воды. Они образовывали кристаллы вокруг мелких частиц грязи на стекле. Затем кристаллы росли, предпочитая углы и края, и разветвлялись. Так возникали ледяные цветы, ни один из которых не был похож на другой.

                На двойном стеклопакете не могут возникнуть морозные узоры, говорит Вернер Вери, метеоролог из Свободного университета Берлина. "Наружный холод уже не достигает внутренних стекол". При минус 10 на улице и плюс 20 в помещении внутренняя поверхность той стороны двойного стекла, которая находится в комнате, превышает восемь градусов. При использовании специальных теплозащитных стекол она выше еще на пять градусов.

"Вот и исчезли великолепные картины", - писала Евгения Марлитт.

        Но мы не должны слишком горевать об этом.

Объект исследования: морозные  узоры на стекле.

Цель исследования: выяснить, почему зимой на окнах часто появляются причудливые морозные  узоры.

Задачи:

изучить дополнительную литературу и отобрать интересные сведения, о том - как появляются морозные узоры на окнах;

выяснить, почему морозные  узоры бывают разные по форме;

наблюдать за появлением и исчезновением морозных  узоров на окнах;

представить убедительные доказательства, что морозные узоры на окнах появляются не случайно;

сделать выводы и обобщить результат наблюдений.

Гипотеза: предположим, что по форме снежных узоров можно предсказывать погоду.

        Зима у нас длится долго. В природе господствует двухцветная зимняя графика: белое и чёрное.

Но нельзя сказать, что нет в это время года ничего красивого, необыкновенного.

А иней на деревьях, инеевые цветы на замерзающих реках и озёрах

а, морозные узоры, которые создаёт природа?

Фотография  1                                                                 Фотография  2

                                             Фотография  3

Они так хорошо всем известны и так обычны, что на них почти не обращают внимания и даже  принимают меры, чтобы эти узоры не появлялись на окнах.

        Сегодня прогресс лишил жителей возможности любоваться морозными узорами.

        На переменах в школе, я обратил внимание на морозные узоры на окнах в коридоре и в классе. И я решил узнать, почему они образуются и почему они  такие разные.

        Пожалуй, не встретишь человека, которому не приходилось, любоваться зимой тончайшими ледяными узорами на оконных стеклах. Поэтому первое, что я решил выяснить у одноклассников, наблюдали ли они снежные узоры и интересно ли им узнать, как они появляются. Я провел анкетирование.

 Сначала я загадал им загадку:

Побелело за ночь всюду,

 А у нас в квартире чудо!

 За окошком лес исчез -

 Там волшебный вырос лес!

 Выяснил, о каком волшебном лесе идет речь. Затем предложил заполнить анкету. В анкетировании приняли участие 16 одноклассников.

Анкета

 1. Наблюдал (а) ли ты когда-нибудь морозные узоры на окне?

 2. Если наблюдал (а), то, в какое время года?

 3. Мороз рисует одинаковые узоры или нет?

 4. На что они похожи?

 5. Хотел (а) ли бы ты узнать, как появляются морозные узоры на стекле?

         По результатам анкет сделал вывод: все дети наблюдали морозные узоры на окнах. Знают, что такие волшебные узоры бывают только зимой и могут быть самыми разными, похожими на веточки деревьев, на лес, на листья, на цветы, на перья. А самое главное, что все одноклассники хотят узнать, как появляются морозные узоры на стекле. Думаю, что и другим детям тоже будет интересно узнать об этом.

2. Мои наблюдения за причудливыми узорами

Мои наблюдения за узорами были  в январе 2013 года. За ночь сильно похолодало. Настало морозное утро. Стоя на перемене, я смотрел в окно. На стекле причудливо сверкали на солнце ледяные узоры, которые нарисовал на окне мороз.

        Трудно поверить, что все это нарисовано без помощи человеческих рук. Меня заинтересовали такие узоры. Невозможно отвести глаз от этих замысловатых художеств непревзойденного мастера. Чем дальше вглядываешься в рисунки, тем больше удивляешься мастерству неизвестного художника, которого зовут Мороз. Эти изумительные картины можно рассматривать и рассматривать, и каждый раз видеть что-то новое. Тут волшебное дерево, там павлиний хвост, длинная ветвь пальмы, пушистая ель. Вот распустился чудесный цветок. А на другом окне сказочные звери.

Фотография 4                                                             Фотография 5

         Особенно красиво, когда на окно падает солнечный луч, тогда вся картинка сверкает. Наблюдая за снежными узорами, я заметил, что они цветные: то голубые в пасмурную погоду, то желтые на солнце, то розовые и лиловые – на закате. В вечернее время, когда за окном становится совсем темно и стекло выглядит черным, морозные узоры сверкают, как звезды.

Фотография 6                                                 Фотография 7

Таблица наблюдений за морозными узорами

 3. На всех ли окнах появляются морозные узоры?

         Оказывается, нет. Наблюдая за узорами, я выяснил, что узоры не появляются на окне, если открыта форточка. В этом случае температура воздуха в комнате у стекла понижается, став такой же, как и температура самого стекла. При качественной заделке стёкол, узоры на стекле тоже не появляются, т.к. нет перепада температур.

А дома на окнах, морозных узоров нет  так как установлены  пластиковые стеклопакеты.

4. Как появляются снежные узоры на окнах?

         Зимой воздух около оконных стекол сильно охлаждается и часть водяных паров из него оседают на холодные стекла в виде кристалликов льда. Затем эти кристаллики начинают ветвиться и разрастаться, «рисуя» на стекле снежные (морозные) узоры.

        Для того чтобы началась кристаллизация, первым ледяным кристалликам нужно на чем-то осесть. Пусть это будет пылинка. Или след от тряпки, которой протирали окна. Льдинки группируются на неровностях, на еле заметных царапинах на стеклах, и постепенно вырастает ледяной сад на окне с необычайными цветами, сверкающими в лучах зимнего солнца. Получается такая красота, что ни в сказке сказать, ни пером описать. Настоящие цветы! Кстати, в Германии морозные узоры на стекле так и называют – «ледяные цветы».

5. Какие бывают морозные узоры?

 Оказывается, у снежных узоров есть конкретные названия: дендриты и трихиты.

1. Дендриты (древовидные образования). Если охлаждение стекла начинается при положительной температуре и высокой влажности, то образовавшаяся на нем пленка воды при понижении температуры окружающей среды начинает кристаллизоваться.

 Вначале узор появляется в нижней части окна, там, где под действием силы тяжести накапливается больше воды. Здесь за счет большего количества влаги дендриты более выражены, чем в верхней части стекла. При дальнейшем похолодании дендриты обрастают более мелкими отростками и зазубринами льда.  Такие узоры часто образуются зимой на стеклах автобусов и даже в нашем школьном кабинете

 2. Трихиты (волокнистые формы).Трихиты образуются у острых краев царапин на поверхности охлаждающегося твердого тела. При этом вначале кристаллы образуют узкие параллельные полоски инея, вырождающиеся при дальнейшем охлаждении в достаточно плотные ледяные волокна, исходящие от основного стебля. В большинстве случаев, как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты. Такие узоры встречаются в моей комнате на окне, на веранде и даже на стеклах папиной машины.

6. Народные приметы

         Давным-давно по морозным узорам люди определяли погоду:

 если веточки узоров были направлены вниз - погода будет снежной и пасмурной; если вверх – ясной и солнечной.

        Так же согласно народным приметам, прямые рисунки предвещают ещё большие холода, косые – оттепели, а более замысловатые узоры – к снегопаду.

7. Искусственные узоры

         Каждый знает, что узоры на стекле недолговечны – начинает пригревать солнышко и морозные узоры становятся менее четкими, расплываются и стекают струйками воды вниз по стеклу. Они исчезают безвозвратно.

         А можно ли сделать такие узоры самому? Я нашёл ответ на этот вопрос в энциклопедии забавных игрушек. Для начала мы с мамой приготовили коллоидный раствор: в четверть стакана холодной воды добавили 5 г сухого желатина и дали ему хорошо набухнуть. Нагрели воду до 50 градусов на водяной бане и проследили, чтобы желатин полностью растворился. (На таком студне можно сохранить ледяные узоры.) Еще теплый раствор вылили на кусок стекла и сразу поставили в морозилку. (Вода будет кристаллизоваться, как на окнах зимой.) Через три дня достали и дали оттаять желатину. На нем остался четкий рисунок ледяных кристаллов.

Фотография  8                                                         Фотография  9

Фотография  10

8. Анализ наблюдений и выводы

Цель, которую я ставил перед собой, достигнута. Я выяснил, почему зимой на окнах часто появляются причудливые ледяные узоры.

 Сделал следующие выводы:

• Морозные рисунки на стекле – это большие кристаллы льда, растущие из водяного пара на границе тепла и холода;
• Вид узора на поверхности стекла зависит от температуры внутри помещения и снаружи, влажности воздуха в помещении, толщины стекла и загрязненности его поверхности.
• При качественной заделке стёкол узоры на стекле не появляются, т.к. нет перепада температур.
• На современных окнах (стеклопакетах) морозные узоры не образуются.

Мои наблюдения подтверждают гипотезу о том, что по форме снежных узоров можно предсказывать погоду.

Характер узоров легкий воздушный радостный. Ледяные узоры очень красивы и, говорят, они служат образцами для наших северных кружевниц. Эти узоры встречаются в вологодских кружевах в пуховых платках и косынках.

Пейзаж тропического лета

Рисует стужа на окне,

Зачем ей розы? Видно это

Зима тоскует о весне.

(Д. Кедрин)

Литература и интернет источники

1. Ликум А., Шалаева Г.П., Энциклопедия  "Все обо всем" Издательство: Ключ-С, Слово,1994-2001гг.
2. Сергеев И.С., Как организовать проектную деятельность учащихся, М., «Аркти», 2006г.
3. http://сезоны-года.рф/морозные%20узоры.html
4. http://ru.wikipedia.org
5. http://www.booksite.ru/
6. http://vologda-portal.ru/