Есть ли у воды кожа?

                     План проекта:

Введение: значение воды в жизни человечества.

1. Что такое вода?

1. Поверхностное натяжение воды.
2. Естественная форма жидкости.

2. Так все же есть ли у воды кожа?

1. Опыт с монетами.
2.  Опыт с одной монетой.
3. Опыт с пробкой, которая не всплывает.

2. Сила поверхностного натяжения воды в природе и жизни человека.

Приложения:

          1. Расширение воды при замерзании.

        2. Температура замерзания пресной и соленой воды.

3.Давление воды.

4.Образование облаков.

5. Образование осадков.

Заключение: почему я выбрал для проекта именно эту тему.

Значение воды в жизни человечества.

называют еще  «голубой планетой».

Почти вся вода на Земле принадлежит Мировому океану, только 3% составляют пресные воды суши.   Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть ею земной шар  слоем в 3 километра.

Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.        

Все животные и растения состоят главным образом из воды, которая необходима для поддержания жизни. Например, тело человека состоит из воды на 80%,  водорослей – 95%, растений суши – 50-70%. Для нормальной работы организма нам необходимо ежедневно пить воду, возмещая потерю жидкости, выделяемой из организма. Без воды человек может прожить не более 4-х суток.

Нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует  другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий , сколько в её свойствах.

С древних времен человек изучал воду – ее состав, ее свойства и природные проявления. Полученные знания человечество использует для своего блага. Рассмотренные в проекте свойства воды помогут нам понять различные природные явления и правильно их использовать.

1.  Что такое вода ?

Чистая вода представляет собой бесцветную  без вкуса и запаха прозрачную жидкость. Как хорошо известно, вода принята за образец меры – эталон для всех  других веществ.                                Шведский физик Андерс Цельсий создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100 , а точка таяния льда 0 . Также, все высоты и глубины на земном шаре  отсчитываются от уровня моря.

Самое поразительное свойство воды заключается в том, что вода принадлежит к единственному веществу на нашей планете, которое в обычных условиях  может находиться в трех  состояниях: в твердом (лед), жидком и газообразном (невидимый глазу пар).

1.1. Поверхностное натяжение воды.

Частицы воды (или назовем их молекулы) испытывают силы взаимного притяжения друг к другу и удерживают молекулы вместе. В толще воды  любая молекулы воды окружена другими, и силы притяжения других молекул действуют на нее со всех сторон и поэтому взаимно уравновешивают друг друга. На молекулы верхнего слоя воды силы притяжения со стороны других молекул действуют только снизу, так что верхний слой воды, подобно резиновой ленте, испытывает воздействие, создающее натяжение.

Этот эффект называется поверхностным натяжением и возникает из-за взаимного притяжения молекул воды.

Сила поверхностного натяжения, которая действует вдоль поверхности воды, приводит к образованию на ней подобия невидимой, тонкой и упругой пленки, напоминающей кожу.

Получается, что для  увеличения площади поверхности воды — ее растяжения — нужно проделать механическую работу по преодолению сил поверхностного натяжения.

2. Естественная форма жидкости.

Если жидкость оставить в покое, она стремится принять форму, при которой площадь ее поверхности окажется минимальной. Такой формой, естественно, является шар(сфера) — вот почему дождевые капли в полете принимают почти сферическую форму. По этой же причине капли воды на кузове покрытого свежим воском автомобиля собираются в бусинки. Капля расплавленного свинца при падении с большой высоту принимает шарообразную форму.

2. Так все же есть ли у воды кожа?

 «Что за странный вопрос? - скажете вы. – Конечно, нет!»

Но попробуем проделать опыты с водой и убедиться так ли это.

2.1. Опыт с монетами.

Нальем в стакан воду до самых краев. Наберем мелких монет и будем их опускать в стакан одну за другой. Если погружать монеты осторожно, без всплеска, немало их поместится в «полном» стакане, прежде чем вода польется через край.

Куда же девается избыток воды?  Опустив в стакан несколько монет, надо присесть так, чтобы глаза оказались на уровне краев стакана. Тогда можно увидеть удивительную вещь. Поверхность воды стала выпуклой, поднялась горбом. И  чем больше опускать монет, тем выше поднимется горб. Он вздувается, словно воздушный шарик. Но у шарика есть кожа. Это его резиновая оболочка.

А у воды? У нее ведь  кожи нет?

И все-таки   вода ведет себя так, будто у не тоже есть оболочка. Упругая, словно резиновая. На какой-то монете эта невидимая оболочка разрывается. Струйка воды сбегает по стенке стакана, и водяной горб сразу опадает. Словно лопнул шарик….

2.2 Опыт с одной монетой.

Сделаем еще опыт. Возьмем монетку и осторожно положим ее на поверхность воды. Легче всего класть при помощи вилки. Уложим монетку на вилку и погружаем вилку в воду. Когда уберем вилку, металлическая монетка останется на поверхности. Но разве такое может быть, ведь металл тяжелее воды. Если присесть так, чтобы глаза оказались на уровне монеты, то можно увидеть что поверхность воды вогнулась под тяжестью  иголки. Получается, что монета лежит на поверхности воды,  как на упругой пленке. Достаточно одного неосторожного движения, толчка – и пленка прорывается. Монета падает на дно.

Очень уж непрочная у воды кожа. Непрочная, а все-таки она есть.  Невидимая, упругая пленочка.

2.3 Опыт с пробкой, которая не всплывает.

Из тонкой проволочки согнули колечко диаметром 6 см. С помощью 2-х проволочек укрепили его на пробке. Потом положили колечко на ровный стол и аккуратно выправили, чтобы колечко прилегало к столу по всей окружности. Снизу к пробке прикрепили грузик так, чтобы колечко поплавка стояло выше поверхности воды.

Теперь погрузим поплавок в воду полностью. Он будет стремиться снова всплыть – но не тут-то было. Его будет удерживать под водой поверхностная пленка воды.

Сделаем вывод, что невидимая пленка воды сопротивляется давлению не только сверху, но и снизу.

3. Сила поверхностного натяжения воды

       в природе и жизни человека.

Роль поверхностного натяжения в жизни очень разнообразна. В природе поверхностная пленка воды играет роль опоры для многих организмов.  Например, существуют целые виды мелких насекомых и паукообразных, передвигающихся за счет поверхностного натяжения. Наиболее известны водомерки, которые опираются на воду кончиками лапок. Сама же лапка покрыта водоотталкивающим налетом. Поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, но за счет силы поверхностного натяжения водомерка остается на поверхности. Водомерка не только скользит по воде, но и делает громадные прыжки, не прорывая поверхностного слоя.

Личинка комара, например, подвешивается снизу к поверхностной пленке с помощью особых крючков, окружающих ее органы дыхания.

Под воздействием ветра на поверхности океанов, морей и озер образуется рябь, и эта рябь представляет собой волны, в которых действующая вверх сила внутреннего давления воды уравновешивается действующей вниз силой поверхностного натяжения. Две эти силы чередуются, и на воде образуется рябь.

Силы поверхностного натяжения используются в промышленности — в частности, при отливке сферических форм, например ружейной дроби. Каплям расплавленного металла просто дают застывать на лету при падении с достаточной для этого высоты, и они сами застывают в форме шариков, прежде чем упадут в воду приемного контейнера.

Человек использовал поверхностное натяжение воды и изобрел суда на воздушной подушке, у которых сильный поток воздуха отталкивает судно от поверхности воды.

Когда моем посуду, сила поверхностного натяжения на поверхности тарелок собирает воду в капли, которые, высыхая, образуют подтеки, разводы. Как же ослабить силу натяжения? Ученые нашли выход и создали вещества, которые ослабляют силу поверхностного натяжения воды. Это жидкие моющие средства – например, АОС, «Капелька». Попадая в поверхностный слой воды, молекулы таких моющих средств заметно ослабляют силы поверхностного натяжения, вода не собирается в капли и не оставляет на поверхности грязных разводов после высыхания.

Приложения к проекту:

 Приложение №1: Расширение воды при замерзании.

Вода замерзает при температуре  ниже 0 С. При замерзании вода расширяется, то есть занимает больший объём. Для проверки этого факта проведём следующий опыт: в стеклянную бутылку  нальём доверху холодной воды и выставим на улицу, где температура  воздуха -15 С градусов. Через сутки  бутылка лопнет потому, что при замерзании вода превращается в лед и при ее расширении места в бутылке становится мало.

Приложение №2: Температура замерзания пресной и соленой воды.

Соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная. Следующий опыт доказывает это. Возьмем два пластиковых стакана с одинаковым объемом воды. В один из стаканов добавим соли и размешаем. Поставим оба стакана в морозильную камеру холодильника при температуре - 1800С градусов. Через два часа проверили: в стакане с пресной водой образовался твердый лёд, в стакане с соленой водой – «ледяная каша», которая не замерзла и через 2-е суток.  Данное свойство замерзания воды используют зимой, когда дороги посыпают солью, чтобы не образовалась корка льда.

Приложение №3:  Давление воды.

Вода бежит из крана под давлением, то есть её выталкивает некоторая сила. Давление воды создают либо насосы, либо вес находящегося  выше слоя воды. Это используется в водонапорных башнях:

Чем больше слой воды, тем больше давление. Проверим это на опыте. Возьмем пластиковую бутылку объемом 1.5 литра и наполним её водой. Если в бутылке сделать 3 одинаковых отверстия, то нижняя струя будет бить дальше, чем из двух остальных, так как вес слоя воды над ним больше.

  Приложение №4:  Образование облаков.

Вода, которая падает на Землю в виде дождя, стекает в реки и моря, испаряется (превращается в пар) и образует облака, а  затем выпадает на Землю дождем – получается круговорот воды в природе. Воздух, как губка, впитывает в себя воду из рек, озёр и морей. Вода содержится в воздухе в виде газа - водяного пара. Поднимаясь вверх от земли, воздух охлаждается, и часть содержащегося в нём водяного пара превращаются в капельки воды. Так и образуется облако.

Чтобы это проверить поставим опыт и создадим облако в пластиковой бутылке. Для этого нальем в пластиковую бутылку доверху горячей воды, пусть она постоит   5 минут. После чего выльем ¾ воды. Положим кубик льда на открытое горлышко бутылки, и можно увидеть, как появляется облако. Почему это происходит? В теплом воздухе часть воды превратилась в пар. Вблизи холодного кубика льда пар снова превращается в капельки воды и образует облако.

Приложение №5:   Образование осадков.

Как образуются осадки? Температура высоко над землёй, там, где создаются облака, достаточно низкая, поэтому вода сначала превращается в кристаллики  льда. Они растут, образуя снежинки. Чем ближе к земле, тем воздух становится теплее. Снежинки, падая на землю, тают и превращаются в капли дождя.  Дождь – это один из видов осадков. Осадки могут выпадать еще в  виде снега или града в зависимости от температуры внутри облака и вокруг него. Снежинки  образуются в облаках при температуре от – 20 С до – 40 С. Покинув облако, они достигают земли в виде снега, только если температура воздуха ниже 0  градусов. Иначе кристаллы льда падают на землю в виде дождя. Бывает, что на крыше небоскреба  идет снег, а на улице внизу - дождь.

Почему я выбрал для проекта

именно эту тему.

Океаны, моря, реки и озера…. Не слишком ли много на свете воды? Нет, как раз столько, сколько нужно, чтобы наша планета не замерзла. Ведь Мировой океан – это что-то  вроде огромного  котла центрального отопления Земли! Солнце все лето греет его воду, а зимой эта прогретая вода постепенно отдает свое тепло Земле. Без этого на Земле наступят такие сильные морозы, что погибнет все живое: и звери, и птицы, и леса, и поля…

Есть у Мирового океана и другая великая забота – поить Землю. Воду пьют все на свете - поля, леса, звери, птицы, люди.

Но вода не только всех поит, но еще и кормит. Рыба, водоросли, морские животные все это кормит человека.

Вода еще и работает на человека – на гидроэлектростанциях добывают электрический ток.

И моет всех тоже вода. Умываются люди, умываются машины, принимают душ города и дороги…

А еще вода – самая широкая и удобная дорога. По многочисленным рекам, по морям и океанам день и ночь плывут суда – везут тяжелые грузы и пассажиров.

Без воды не замесить теста для хлеба, не приготовить бетон для стройки, не сделать ни бумагу для книжек, ни ткань для одежды, ни резину, ни лекарства, ни конфеты – ничего не сделаешь без воды!    

 Вот она какая, интересная и полезная  ВОДА ! 

Список литературы:

1. Л. Гальперштейн «Забавная физика» 1993г. стр. 124-135.

2. Я.И. Перельман «Занимательная физика» 1976г. стр. 77-98.

3. Детская иллюстрированная энциклопедия издательства «Дорлинг Киндерсли» 1998г.  стр. 96-97.

4. Мир физики.Занимательные рассказы о законах физики. Составитель Ю.И. Смирнов 1995г. стр. 37-44.

Водона-порная башня

насос

под давлением вода поступает в дома

 Очистные

сооружения