Проектная работа "Какая вода закипает быстрее"

Школьный конкурс
исследовательских работ и проектов младших школьников
«Открытый мир»

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

«Какая вода закипает быстрее»

Работу выполнил:

Барабанкин Илья

ученик 4 «Б» класса

муниципального бюджетного образовательного учреждения муниципального образования «Город Архангельск» «Средняя школа № 14
с углубленным изучением отдельных предметов имени Я.И. Лейцингера»

Архангельск

2018

Введение

Однажды я заметил, как мама посолила воду перед приготовлением пищи. Я спросил её – зачем? Она ответила, что так вода закипит быстрее.  Мне стало интересно, а правда ли, что соленая вода закипает быстрее и почему у воды может быть разное время закипания? Я решил узнать, какая вода закипает быстрее, какие факторы влияют на процесс кипения воды и попробовать ответить на этот вопрос опытным путём.

Актуальность темы:

Все мы на 70% состоим из воды, вода является источником жизни и средой обитания для большинства живых организмов на планете. Сегодня на Земле осталось не так много запасов чистой питьевой воды вследствие технического прогресса, загрязнения окружающей среды сточными водами и других результатов человеческой деятельности. Жидкость изучается в различных учебных предметах (физика, география, биология, химия), человек тоже использует воду. Вода один из важнейших компонентов в процессе приготовления пищи. Но большая часть воды не пригодна для питья в «чистом» виде и пищу тоже нельзя есть грязной. Поэтому для чистоты продуктов нужна правильная обработка. А ещё в наше время надо чтобы эта обработка занимала как можно меньше времени. В повседневной жизни очень важно знать свойства кипящей воды, а также те факторы, которые влияют на процесс кипячения воды.

Область знаний: физика.

Объект исследования: вода.

Предмет исследования: процесс кипячения.

Цель работы: выявить зависимость времени закипания воды от факторов, влияющих на процесс кипения путем экспериментов.

Задачи:

1. Изучить значение воды в жизни человека.
2. Изучить процесс кипячения воды и узнать, какие факторы влияют на этот процесс.
3. Экспериментально выявить зависимость времени закипания воды от факторов, влияющих на ее закипание.
4. Проанализировать результаты эксперимента.
5. Сделать выводы.

Методы исследования:

1. изучение литературы;
2. эксперимент;
3. анализ полученных результатов.

Гипотеза: предположим, что вода закипает за разное количество времени при определённых факторах, влияющих на этот процесс.

Теоретическая часть

Значение воды в жизни человека

Вода – жидкость, не имеющая вкуса, цвета или запаха.

Вода является одним из самых распространенных веществ на Земле. Примерно ¾ поверхности планеты занимают реки, моря, океаны и другие водоемы. Вода может быть в твердом (лед), жидком и газообразном состоянии. По оценкам ученых на Земле находится порядка 1500 млн. кубических километров воды и только 10% из нее является пресной и пригодной для питья.

Вода – важнейшая составляющая среды нашего обитания. После воздуха, вода второй по значению компонент, необходимый для человеческой жизни. Упитанный человек может прожить без пищи 3-4 недели, а без воды – лишь несколько дней.

Насколько важна вода свидетельствует тот факт, что ее содержание в организме человека составляет 70 - 90%. С возрастом количество воды в организме меняется. Трехмесячный плод содержит 90% воды, новорожденный 80%, взрослый человек - 70%. Вода присутствует во всех тканях нашего организма, хотя распределена неравномерно.

Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет примерно 2/3 массы тела.

Вода переносит отходы нашего тела, доставляет смазку к суставам, стабилизирует нашу температуру, и она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела.

Вода необходима для поддержания всех обменных процессов, она принимает участие в усвоении питательных веществ клетками. Пищеварение становится возможным только тогда, когда пища приобретает водорастворимую форму. Потребление чистой воды обеспечивает нормальную работу внутренних органов.

Вода является теплоносителем и терморегулятором. Она поглощает излишки тепла и удаляет его, испаряясь сквозь кожу и дыхательные пути. Вода увлажняет слизистые оболочки и глазное яблоко. В жару и при физических упражнениях происходит интенсивное испарение воды с поверхности тела.

Потребление прохладной чистой воды, которая всасывается в кровь из желудка, обеспечивает своевременное охлаждение организма, предохраняя от перегрева. В течение тренировок, для нормального функционирования организма, необходимо выпивать небольшими порциями примерно 1 литр за час.

Количество воды, требуемое для поддержания водного баланса, зависит от возраста, физической активности, окружающей температуры и влажности.

Суточная потребность взрослого человека составляет около 2,5 л. При резком сокращении потребления воды человек заболевает или его организм начинает хуже функционировать.

Чистая питьевая вода также повышает защиту организма от стресса. Она разжижает кровь, борется с усталостью, помогает сердечно-сосудистой системе.

Таким образом, вода имеет следующее значение для жизни человека:

 - регулирует температуру тела;

- увлажняет воздух при дыхании;

- обеспечивает доставку кислорода и питательных веществ ко всем клеткам и органам;

- помогает преобразовать пищу в энергию;

- защищает жизненно важные органы;

- помогает усваиваться питательным веществам;

- выводит шлаки и отходы жизнедеятельности.

При таком большом значении воды для человека, вода должна быть соответствующего качества, если же вода содержит какие-либо вредные вещества, то они будут неизбежно распространены по всему организму. Поэтому большинство людей, чтобы очистить воду, либо покупают фильтры для воды или бутилированную воду, либо пытаются очистить воду кипячением и отстаиванием.

Кипячение воды

Кипячение — процесс доведения воды до кипения (получения кипятка), также процесс обеззараживания (в такой воде) пищевых продуктов и очистки (стирки) от жировых загрязнений сильно загрязнённой одежды и предметов.

Кипение – это процесс, когда пузырьки пара внутри жидкости расширяются и всплывают на поверхность, если давление насыщенного пара равно внешнему давлению или превышает его.

Кипячение  воды представляет собой сложный процесс, состоящий из трёх стадий:

Первая стадия начинается с проскакивания со дна ёмкости маленьких пузырьков воздуха, а также появления групп пузырьков на поверхности воды у стенок ёмкости. Затем постепенно количество пузырьков, возникающих в воде и рвущихся на поверхность, всё более увеличивается.

Вторая стадия характерна массовым стремительным подъёмом пузырьков, которые вызывают сначала легкое помутнение, а затем даже побеление воды, напоминая собой быстро бегущую воду родника. Это так называемое кипение «белым ключом» (отсюда название белый кипяток), оно крайне непродолжительно и вскоре сменяется третьей стадией;

Третья стадия характерна интенсивным бурлением воды, при котором поверхности достигают большие пузыри, происходит разбрызгивание воды.

При этом процесс сопровождается выделением пара, уничтожаются почти все болезнетворные микробы и вирусы.

Кипячение действительно помогает в некоторой степени очистить воду, однако данный процесс имеет ряд побочных эффектов:

При кипячении изменяется структура воды, т.е. она становится "мертвой", поскольку происходит испарение кислорода. Чем больше мы кипятим воду, тем больше погибает в ней патогенов, но тем более она становится бесполезной для организма человека;

Поскольку при кипячении происходит испарение воды, то концентрация солей в ней увеличивается. Они отлагаются на стенках чайника в виде накипи и извести и попадают в организм человека при последующем потреблении воды из чайника.

Кипение воды зависит от следующих факторов:

качество воды;

атмосферное давление;

наличие в воде примесей;

изначальная температура воды;

наличия в воде химических веществ.

Практическая часть

Данное исследование заключалось в выявлении зависимости времени закипания воды от факторов, влияющих на ее закипание. Для достижения поставленной цели я использовал воду из разных источников:

• вода из-под крана неочищенная;
• вода, из-под крана, отстоявшаяся в течение 8 часов;
• вода, из-под крана, пропущенная через фильтр «Барьер»;
• бутилированная вода «Фрутоняня».

Эксперимент 1

Для определения того, как на время закипания воды влияет ее качество и содержащиеся в ней примеси, я использовал:

воду из-под крана неочищенную;

воду из-под крана, отстоявшуюся в течение 8 часов;

воду из-под крана, пропущенную через фильтр «Барьер»;

бутилированную воду «Фрутоняня».

В ходе эксперимента воду из разных источников объёмом 1 л, взятую при начальной температуре 200 C, поочередно нагревал до температуры кипения в электрическом чайнике. Замерял время закипания воды секундомером. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Исходя из указанных в таблице данных видно, что самым маленьким временем закипания обладает бутилированная вода «Фрутоняня», самым большим, по результатам исследований, - вода из-под крана неочищенная. Таким образом, можно сделать вывод, что время закипания воды возрастает в зависимости от качества воды и содержащихся в ней примесей.

Следовательно, что бутилированная вода «Фрутоняня» обладает наилучшим качеством, чем другие опытные образцы и имеет наименьшее количество примесей.

Эксперимент 2

Для определения того, как на время закипание воды влияет ее изначальная температура, я использовал воду из-под крана неочищенную.

В ходе эксперимента воду объёмом 1 л, взятую при начальной температуре 200 C и начальной температуре 400 C, я поочередно нагревал до температуры кипения в электрическом чайнике. Замерял время закипания воды секундомером. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Исходя из указанных в таблице данных видно, что вода из-под крана неочищенная 400 C закипела быстрее воды из-под крана неочищенной 200 C. Из этого можно сделать вывод, что теплая вода закипает быстрее, ведь холодную воду сначала нужно нагреть до той температуры, которую уже имела теплая вода, а на это уйдет какое-то время.

Эксперимент 3

В этом эксперименте я попытался определить какая вода закипает быстрее: пресная или соленая. Для этого я использовал воду из-под крана неочищенную, в которую я добавил поваренную соль.

В ходе эксперимента я в воду объёмом 1 л, взятую при начальной температуре 200 C, добавил половину столовой ложки поваренной соли и подождал пока она раствориться, затем я перелил воду в электрический чайник и стал ее нагревать до температуры кипения. Замерял время закипания воды секундомером. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3

Исходя из указанных в таблице данных видно, что вода из-под крана неочищенная закипела чуть-чуть быстрее воды из-под крана неочищенной с добавлением поваренной соли. Получается, что моя мама заблуждается, когда подсаливает воду, чтобы она быстрее закипела. И это заблуждение многих хозяек.

В ходе изучения источников литературы и интернета мне удалось установить, что соль, растворенная в воде, увеличивает температуру кипения. Раствор соли в воде кипит при температуре 1040 C при концентрации 20 гр. на 100 гр. воды и при 1200 C градусах если в 100 гр. воды растворить 60 гр. соли, но никто так солить воду для приготовления пищи никогда не будет. Следовательно, время закипания соленой воды будет дольше, чем пресной.

 Поэтому, если есть необходимость варить что-то быстро, то солить воду необходимо уже после закипания, это немного ускорит процесс варки, так как  температура кипения воды в этом случае будет выше.

Заключение

В ходе исследовательской работы я узнал, что вода – это жидкость, не имеющая вкуса, цвета или запаха, которая имеет огромное и очень важное значение в жизни человека. Познакомился с процессом кипячения воды и узнал, какие факторы влияют на этот процесс.

 Я выявил зависимость времени закипания воды от факторов, влияющих не ее закипание и подтвердил свою гипотезу о том, что вода закипает за разное количество времени при определённых факторах, которые влияющих на этот процесс. Я смог ответить на свой вопрос о том, какая вода закипает быстрее.

К сожалению, в домашних условиях мне не удалось исследовать такой фактор, влияющий на закипание воды, как атмосферное давление.

В ходе исследования выявлено, что самым меньшим по времени закипания обладает бутилированная вода, а самым большим вода из-под крана неочищенная. Из этого следует, что бутилированная вода имеет намного меньше примесей, ее качество (запах, цвет, мутность, жесткость и др.) лучше, а вода из-под крана неочищенная имеет намного больше различных примесей.

По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1. Наибольшим качеством обладает бутилированная вода и в ней меньше всего примесей.
2. Наиболее экономически выгодным является кипячение фильтрованной воды, так как она имеет самое меньшее время закипание воды после бутилированной воды и наименьшую стоимость.
3. Теплая вода закипает быстрее.
4. Время закипания соленой воды дольше, чем пресной, так как температура кипения соленой воды выше.

Анализируя полученные результаты, можно также сделать вывод, что с точки зрения экономии газа или электроэнергии (если использовать электрические чайник и электроплиты) наиболее выгодно использовать воду, пропущенную через фильтр, так как, чем меньше времени требуется для нагревания воды, тем меньше расходуется электроэнергии или газа, что приводит в итоге к уменьшению суммы расходов при оплате коммунальных услуг.

Также хотелось бы отметить, что знание факторов, которые влияют на процесс кипячения (время закипания воды), каждая хозяйка сможет более рационально распределить свое время и сократить время приготовления многих блюд.

В будущем я хочу продолжить свое исследование и попытаться выявить как все-таки атмосферное давление влияет на время закипание воды. Для этого я уже начал планировать свой поход в горы. Также я хочу проверить какое время требуется для закипания минеральной и газированной воды.

Список литературы:

1. Кабардин О.Ф. Физика: Справочные материалы: Учеб. Пособие.-М.,1991.- 367с.
2. http://gardenweb.ru/kachestvo-vody

3. http://www.refbzd.ru/viewreferat-1906-3.html

4. http://life.mosmetod.ru/index.php/item/ot-chego-zavisit-kipenie-vody

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Кипячение

6. http://pro-vodu.blogspot.ru/p/blog-page_9867.html

7. http://открытыйурок.рф/статьи/590923/