Исследовательский проект по теме:"Физические свойства воды"

МБОУ «Полх-Майданская средняя школа»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

на тему «Физические свойства воды»

Выполнила

Ученица 10 класса:Авдюкова Татьяна

Руководитель:Козина Т.И.

.

                2021г        

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Тема исследовательской работы «Физические свойства воды».Вода – самое простое и привычное вещество на планете. Кажется, что проще воды ничего не бывает. Вода сопровождает каждое мгновение нашей жизни. Мы узнаём её в виде жидкости и твёрдого тела, мы любуемся её парами, проплывающими над нами в виде белых облаков.  

Вода – самое распространённое, знакомое и необходимое вещество для человека на Земле: сам человек на 3/4 состоит из воды; воду мы пьём; водой мы моемся; на воде готовим пищу; используем её в системе отопления; на основе воды изготавливаются множество необходимых для человека веществ (кремы, шампуни и многое другое).

Вода согревает нас, она поглощает солнечное тепло и, медленно остывая, отдает его понемногу атмосфере. Поэтому на Земле не бывает резких перепадов температур и жить вполне приятно. Если бы атмосфера не содержала водяных паров, космический холод заморозил бы все на земле.  

Но как ни странно, о воде, веществе таком привычном и знакомом, мы знаем далеко не все. Вода таит в себе множество загадок. Ее до сих пор продолжают исследовать ученые, находя все больше интересных данных о свойствах воды, некоторые из которых настолько любопытны, что порой все еще не поддаются объяснению. То есть их не должно быть. Но они есть. Чудо! Или загадка…

Цель работы:Выяснить особенности, некоторые физические свойства воды и возможности их использования в жизни человека.

Методы исследования:

1)наблюдение.

2)опыты.

3)сравнение.        

Объект исследования:вода и её различные состояния.

Предмет исследования: свойства воды, присущие только ей и совсем неочевидные в природе.

Задачи работы:

1. Изучения литературы по теме исследования.
2. Поставить занимательные эксперименты.
3. Отработать поставленные опыты, сделать вывод.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Что такое вода?

Такой вопрос может показаться не только странным, но и немного невежливым. Кто же этого может не знать? Всякий знает, что вода — это соединение водорода и кислорода. Вот ее всем известная формула: Н2О. С водой очень хорошо знаком каждый, кто привык умываться по утрам, пьет чай, умеет плавать, любит бегать под дождем, не боясь промокнуть, кататься на коньках и ходить на лыжах.

И всё же за ответом на этот вопрос я отправилась в библиотеку.

Из книг я узнал, что название воды произошло еще с незапамятных времен и с того времени водой называют любую «живую» влагу, которая так необходима для жизни людей, животных и окружающей нас природы. Точного определения, почему воду назвали водой, не существует, так как каждый народ имеет свое название, которое определяет значение воды для окружающих.

Вода образует водную оболочку нашей планеты – гидросферу (от греческих слов “гидр” – вода, “сфера” – шар).

Пожалуй, на Земле нет более распространенного и в то же время более загадочного вещества, чем вода. Известный советский ученый академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самое необыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наукБ.Ф.Сергеев начал свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество, которое создало нашу планету”.

Вывод: вода – вещество привычное и необычное.

1.2. Физические свойства воды

Мы знаем, что вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе в трёх состояниях:

1. Твёрдое - лёд.
2. Жидкое - вода.
3. Газообразное - водяной пар.

Вода – такое уникальное вещество, которое может переходить из одного состояния в другое, и обратно при незначительных изменениях. При переходах из одного состояния в другое могут происходить различные процессы: испарение (вода из жидкого состояния постепенно переходит в воздух в виде пара), конденсация (водяной пар переходит в жидкое или твёрдое состояние), заиндевение

(образование инея – переход газообразной воды в твёрдое состояние), замерзание (жидкая вода превращается в снег, лёд). Таким образом, вода может осуществлять не только постепенные переходы из одного состояния в другое (лёд – вода – пар – вода – лёд), но и скачкообразные, минуя некоторые фазы (лёд – пар или пар – иней). При переходах воды из одного состояния в другое существенно изменяются её свойства.

Однако в энциклопедии я прочитала, что ученые выделяют 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.

Так же возможны состояния - пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивым состоянием происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0°C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

При атмосферном давлении вода замерзает при температуре 0°C и кипит при температуре 100°C.

«Стеклянная» вода. При температуре -38 °C даже самая чистая сверх охлаждённая вода внезапно превратится в лед. При -120 °C вода становитсясверх вязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.

Сверхохлаждения воды. Этим свойством обладает очень чистая вода. При охлаждении ниже точки замерзания такая вода остается жидкой. Её кристаллизация может быть спровоцирована пузырьками газа, примесями, неровной поверхностью емкости. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверх охлаждённая вода моментально превращается в лед.

Вода – удивительное вещество. В отличие от других аналогичных соединений она имеет много аномалий. К ним относятся необычно высокая температура кипения и теплота парообразования. Вода характеризуется высокой теплоемкостью, которая позволяет использовать ее в качестве теплоносителя. Необычно высокое поверхностное натяжение воды обусловило ее хорошую способность смачивать поверхности твердых тел и проявлять капиллярные свойства, что дает ей

способность подниматься вверх по порам и трещинам пород и материалов вопреки земному притяжению.

Весьма редкое свойство воды проявляется при ее превращении из жидкого состояния в твёрдое. Этот переход связан с увеличением объёма и с уменьшением плотности.

Ученые доказали, что строение воды в твердом состоянии имеет полости и пустоты. При плавлении они заполняются молекулами воды, поэтому плотность жидкой воды оказывается выше плотности твердой. Поскольку лед легче воды, то он плавает на ней, а не опускается на дно.

Способность воды расширяться при замерзании приносит много хлопот в быту и технике. Практически каждый человек был свидетелем того, что замерзшая вода разрывает стеклянную емкость, будь то бутылка или графин.

Ещё одно интересное свойство воды: увеличение давления приводит к плавлению льда. Это можно наблюдать на практике, например, скольжение коньков на льду. Площадь лезвия конька невелика, поэтому давление на единицу площади большое и лед под коньком подправляется.

Интересно, что если над водой создать высокое давление и затем ее охладить до замерзания, то образующийся лед в условиях повышенного давления плавится не при 0°C, а при более высокой температуре.

Так, лед, полученный при замерзании воды, который находится под давлением 20000 атм., в обычных условиях плавится только при 80°C.

Еще одна аномалия жидкой воды связана с неравномерным изменением ее плотности при изменении температуры. Уже давно установлено, что наибольшей плотностью вода обладает при температуре +4°C. При охлаждении воды в водоеме более тяжелые поверхностные слои тонут, в результате чего происходит хорошее перемешивание теплой и более легкой глубинной воды с поверхностной.

Вывод: вода удивительна своими самыми обычными свойствами. И эти свойства мы рассмотрим в практической части и продемонстрируем некоторые наиболее интересные опыты.

                                               2.Практическая часть

2.1. Исследования свойства воды

Цель: нашей практической работы – не столько добиться собственных научных результатов, сколько получить основные знания, умения, навыки в области методов научного исследования.

Для того что бы наглядно увидеть удивительные свойства воды можно провести следующи опыты.

2.2. Проверим силу воды.

Оборудование:стакан, вода, монеты, пластиковая карточка.

1.Сначала кладём карточку на пустой стакан и пробуем положить на её край монету.

Результат: карточка падает.

2.Теперь доверху нальём воду в стакан и повторим опыт. Аккуратно будем класть по одной монетке на край карточки.

Результат: вода удержала 5 монет.

Вывод: Чем больше площадь соприкосновения поверхности воды с карточкой, тем больше нужно приложить силы, чтобы нарушить эту связь.

2.3.  Проверяем оптические свойства воды.

Оборудование: банка с водой, яйцо, монета и карандаш.

В процессе работы мы выявляли свойство воды увеличивать предметы. Для этого мы опускали в банку с водой сначала яйцо, затем карандаш, а в конце под дно банки подкладывали монетку.  

Результат: каждый раз вода выполняла роль увеличительного стекла.  

Вывод: предмет, погружённый в воду, кажется больше своих реальных размеров из-за преломления лучей света при прохождении из одной оптической среды (воздух) в другую (вода).

2.4. Горка из воды.

Оборудование: стакан, вода и монеты.

Наливаем в стакан прохладную воду до краёв. Затем аккуратно опускаем  по одной монетке в воду.

Результат: вода в стакане поднялась над поверхностью, но не вылилась на стол, а поднялась горкой, своеобразной водяной линзой, над краями стакана.

Вывод: «виновато» поверхностное натяжение воды. Эта сила возникает на границе воды и воздуха. Так как поверхность воды чуть более плотная, чем остальная её часть, образуется своего рода «плёнка», которая не даёт воде перелиться через край стакана.

2.5. Тонет – не тонет.

Оборудование: банка с водой, яйцо, соль.

Банку наполняем чистой водой и опускаем в неё яйцо.

Результат: яйцо опустилось на дно, «утонуло».

Затем в банку насыпаем поваренной соли (2 столовые ложки на 0,5 л воды) и опускаем туда яйцо.  

Результат: яйцо осталось на поверхности.

Вывод: это объясняется тем, что солёная вода плотнее, поэтому и плавать в море легче, чем в реке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ученые правы: 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 и аномалий, сколько в её свойствах.

В исследовательской работе я нашла информацию о воде и её физических свойствах из разных источников - из книг, научно - популярных статей и фильмов из Интернета. Я постарался описать некоторые необычные свойства воды: ее физические свойства, способность воды воспринимать и сохранять информацию.

Во-первых, вода может течь не только вниз. Она самопроизвольно может подниматься вверх. Во-вторых, благодаря поверхностному натяжению, вода, даже в переполненном стакане не прольётся, а поднимется своеобразной «горкой». Подводя итог хочется сказать, найдя ответы на интересующие нас вопросы, я сделала первый вывод, что вода – действительно чудо природы. Вода – это жизнь и заменить её ничем нельзя. Она волшебница: она и туча, и туман, и ручей, и океан, и летает, и бежит, и стеклянной может быть.  

Используемая литература.

1. https://www.nkj.ru/
2. https://www.youtube.com/watch?v=_9yOLKiT_RQ
3. https://www.youtube.com/watch?v=a8GKutAvKDA
4. https://www.youtube.com/watch?v=38hTiTONiqU
5. https://obuchonok.ru/