Введение
Вода – одно из самых удивительных веществ в
природе.
Общеизвестно, что жизнь на планете Земля
возникла благодаря наличию воды. В воде
зародилась жизнь, вышла из нее, постепенно
заселив сушу и воздух. Вода образует водную
оболочку нашей планеты – гидросферу (от
греческих слов “гидро” – вода, “сфера” – шар).
Вода занимает три четверти поверхности
Земли. В природе ею заполнены чаши океанов, моря,
озёра, реки, болота. Есть и искусственные водоёмы
для хранения воды – пруды, водохранилища и
каналы. Вода есть также и в глубине Земли, и в её
атмосфере.
Без воды немыслима жизнь на планете Земля,
немыслима жизнедеятельность человека. Вода –
наиболее распространенное, доступное и дешевое
вещество. Именно доступность и незаменимость
воды обусловила ее широкое применение в быту,
промышленности и сельском хозяйстве, медицине –
во всех сферах человеческой деятельности. Трудно
вспомнить, где вода не применяется.
Вода – это самая большая и удобная дорога. По ней
день и ночь плывут суда, везут разные грузы,
пассажиров.
Вода ещё и кормит, являясь средой обитания промысловых животных.
Вода “добывает” электрический ток, работая на гидроэлектростанциях.
В химии вода – растворитель; один из составных
частей некоторых химических реакций. В конечном
итоге, вывод в окружающую среду жидких отходов
производства осуществляется тоже в виде водных
растворов.
В медицине вода – растворитель, лекарственное
средство, средство санитарии и гигиены.
В сельском хозяйстве вода – "транспортное
средство" питательных веществ к клеткам
растений и животных, участник процесса
фотосинтеза, регулятор температуры живых
организмов. Объемы воды, которые затрачиваются
для полива сельскохозяйственных растений, при
кормлении животных, птицы, не уступают объемам,
используемым промышленностью.
В быту вода – средство санитарии и гигиены,
участник химических реакций, протекающих при
приготовлении пищи. Вода моет всех людей, машины,
дороги.
Норма водопотребления на одного человека
существенно отличается по отдельным городам.
Вспомним о приблизительно 6 миллиардах человек,
населяющих планету Земля и нам станет ясно,
почему время от времени возникают разговоры о
все возрастающих проблемах с питьевой водой даже
в регионах планеты, где очень много воды.
Без воды не замесить тесто для хлеба, не
приготовить бетон для стройки, не сделать ни
бумагу, ни ткань для одежды, ни резину, ни металл,
ни конфеты, ни пластмассу, ни лекарств – ничего
не сделать без воды.
Всем растениям и животным жизненно необходима
вода. Наши организмы примерно на 75% состоят из
воды. Без воды наш организм просто не сможет
функционировать.
Цель работы: исследовать некоторые свойства воды.
Задачи:
- найти информацию в различных источниках,
- провести опыты, наблюдения,
- сделать выводы.
Актуальность темы обусловлена тем, что в настоящее время остро ощущается дефицит чистой воды. Задача человека использовать воду и ее свойства в свое благо, не создавая проблем в водной экосистеме, которые могут привести к катастрофе – загрязнению и сокращению объемов пресных вод и вод морей и океанов.
Данное исследование можно использовать на уроках окружающего мира в начальной школе.
1. Краткая характеристика основных свойств воды
Вода – это прозрачная бесцветная жидкость, не имеющая запаха, расширяющаяся при нагревании и сжимающаяся при охлаждении, способная растворять многие вещества.
1.1. Прозрачность
Свойство прозрачности воды можно доказать,
положив картинку в тарелку в водой. Мы легко
увидим через воду изображение на картинке.
Свойство прозрачности воды используется
человеком очень широко: например, аквариумы с
диковинными рыбками и водорослями, бассейны и
фонтаны с красивым дизайном дна и стен.
1.2. Отсутствие запаха
Чистая вода не имеет запаха. Можно понюхать и убедиться в этом.
1.3. Способность растворять вещества
Вода может растворять разные вещества. Если в пробирку насыпать смесь поваренной соли и песка (или сахара и песка), залить небольшим количеством воды, то можно наблюдать растворение соли (сахара) и нерастворимость песка. Именно поэтому невозможно встретить в природе "чистую" воду, то есть воду, в которой не растворены какие-либо вещества. Затем фильтрованием можно разделить песок и раствор соли. При наличии технической возможности выпарить раствор соли, получив ее кристаллы. Воду можно очистить с помощью фильтра. Если положить в воронку бумажную салфетку или вату и пропустить через нее воду, в которой растворен мел, то можно увидеть, что вода стала более чистой. Если сделать это еще несколько раз, вода станет совсем прозрачной. Но вода способна растворить не все вещества. Если влить в пробирку с водой растительное масло, оно не смешается с водой, а будет плавать на ее поверхности.
1.4. Способность расширяться и сжиматься
Вода расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Это свойство используется в термометре.
1.5. Три состояния воды
Вода – единственное вещество на Земле, которое существует сразу в разных состояниях: вода может быть жидкой, при охлаждении переходит в твердое состояние – лед, а при нагревании превращается из жидкости в пар.
В данной главе кратко описаны свойства воды, уже известные из школьной программы. Рассмотрим и другие её свойства.
2. Движение частиц воды
Вода течет. Например: если вылить ее на плоский поднос – она растекается в лужу.
Происходит это потому, что вода состоит из
невидимых частиц – так называемых молекул,
которые движутся.
Зависит ли скорость движения частиц воды от ее
температуры? Сделаем предположение, или говоря
научным языком: выдвинем гипотезу, что горячая
вода течет быстрее, чем холодная.
Проведем эксперимент, для которого нам
понадобятся два бумажных стакана, булавка, два
стеклянных стакана, вода, кубики льда.
Проведение эксперимента:
1. В середине донышка двух бумажных стаканов протыкаем булавкой крошечные отверстия одинакового размера (рисунок 1). Ставим бумажные стаканчики в стеклянные.
Рисунок 1
2. Наливаем полстакана очень холодной воды в один бумажный стаканчик. Чтобы вода действительно была холодной, добавляем несколько кубиков льда (рисунок 2).
Рисунок 2
3. Наливаем полстакана горячей воды в другой бумажный стаканчик (рисунок 3). Наблюдаем как вода капает из бумажных стаканчиков в стеклянные.
Рисунок 3
Мы видим, что горячая вода капает быстрее, чем холодная (рисунок 4).
Горячая вода холодная вода.
Рисунок 4
Из проведенного эксперимента можно сделать вывод, что в горячей воде молекулы движутся быстрее, чем в холодной. Чем быстрее они движутся, тем легче им проскользнуть друг мимо друга. Вот почему горячая вода течет (а в нашем эксперименте капает) быстрее, чем холодная, что подтверждает правильность выдвинутой нами гипотезы.
3. Особенности смешивания горячей и холодной воды
Мы узнали, что вода состоит из невидимых частиц
– молекул, которые движутся, и что молекулы
горячей воды движутся быстрее, чем молекулы
холодной. Что произойдет с частицами горячей и
холодной воды, если их смешать? Предположим, что
они сразу легко смешаются, проникая, в свободное
пространство друг друга. Это и будет нашей новой
гипотезой, для подтверждения которой проведем
еще один эксперимент.
Нам понадобятся: две чистые банки одного размера,
пищевые красители – красный и синий, картонка
размером с горлышко банки, вода, раковина, друг.
Проведение эксперимента:
1. Смешиваем холодную воду и несколько капель синего пищевого красителя в банке 1. Медленно добавляем воду, пока круги на воде не достигнут края горлышка банки (рисунок 5).
Рисунок 5
2. Просим взрослых вскипятить немного воды и наполнить горячей водой банку 2. Добавляем несколько капель красного красителя во вторую банку (Рисунок 6)
Рисунок 6
3.Аккуратно накрываем картонкой первую банку (Рисунок 7).
Рисунок 7
4. Дальнейшая часть эксперимента посложнее. Пожалуй, стоит проводить ее над раковиной! Поднимаем банку 1. Переворачиваем ее вверх дном. Ставим на банку 2. Картонка должна лежать плашмя, чтобы вода не выливалась. Придерживать картонку рукой не нужно, вода сама удержит ее на месте (Рисунок 8).
Рисунок 8
5. Соединяем горлышки обеих банок. Просим друга придержать обе банки и осторожно и медленно вытягиваем картонку (Рисунок 9).
Рисунок 9
Красная горячая вода поднимается в банку с холодной водой, при этом она смешивается с холодной водой и становится фиолетового цвета (Рисунок 10).
Рисунок 10
6.Сливаем воду из обеих банок. Ополаскиваем их. Повторяем шаги с 1 по 5, но ставим банку с холодной водой в раковину, а картонкой накрываем банку с красной горячей водой. Переворачиваем банку с горячей водой вверх дном и ставим ее на банку с холодной водой.
Смешения не происходит. Горячей воде не нужно подниматься – она и так сверху. Горячая вода остается на месте (Рисунок 11).
Рисунок 11
Из проведенного эксперимента можно сделать вывод, что:
– холодная вода тяжелее горячей;
– холодная вода опускается на дно, выталкивая
горячую воду наверх тонкой струйкой;
– при нагревании воды ее молекулы начинают
двигаться все быстрее и быстрее, они
сталкиваются друг с другом и разлетаются в
стороны;
– определенный объем горячей воды весит
немного меньше, чем тот же объем холодной воды,
так как расстояние между молекулами горячей воды
больше, а значит число молекул меньше. Поэтому,
горяча вода менее плотная, чем холодная;
– при объединении двух банок, когда банка с
горячей водой находится снизу, горячая вода
поднимается вверх;
– при этом она смешивается с холодной водой и
становится фиолетового цвета;
– если снизу находится банка с холодной водой,
смешения не происходит. Горячей воде не нужно
подниматься – она и так сверху.
Значит, наша гипотеза, что частицы горячей и холодной воды легко и быстро перемешаются друг с другом, не совсем точна. Если горячая вода окажется сверху холодной, то смешения не произойдет, пока горячая вода не остынет.
Эту особенность воды я заметила, когда
попыталась добавить в горячий чай холодную воду.
Сделав глоток, я почувствовала, что чай остался
очень горячим. Как оказалось – добавленная мною
холодная вода была на дне кружки, а на ее
поверхности – горячий чай. Точь-в-точь, как в
нашем опыте! Теперь я знаю, почему так происходит!
Перемешав чай и воду, я получила нужный мне
теплый напиток. Спасибо науке!
Оказывается, что реки и озера, при наступлении
морозов, не промерзают до дна благодаря этим же
особенностям воды. Верхний слой воды,
охладившись, становится тяжелым и опускается на
дно водоема, принося кислород его обитателям и
обеспечивая равномерное распределение
питательных веществ. Поднявшиеся к поверхности
более теплые слои воды, при соприкосновении с
морозным воздухом, охлаждаются и в свою очередь
опускаются. Такое "перемешивание"
происходит до тех пор, пока водоем не покроется
плавающим слоем льда. Образовавшийся лед не дает
воде остывать, сохраняет ее температуру и
поэтому надежно защищает зимой глубины водоема
от сквозного промерзания.
Это свойство воды активно используется
человеком в повседневной жизни, например, в
системе отопления. В зимний период тепло в доме
поддерживается при помощи батарей или
радиаторов каждой квартиры, соединенных трубами
между собой. Движение воды в этой цепочке труб
происходит за счет разности температуры воды.
Нагреваясь в котле, горячая вода начинает
подниматься из котла по стояку вверх, так как
кубометр горячей воды весит в среднем на 14
килограммов меньше, чем кубометр теплой. Затем
нагретая вода поступает в более узкие трубы, а
потом – в батареи. По пути вода отдает тепло, и
охладившись, а следовательно – потяжелев,
поступает в обратную линию и снова идет к котлу,
где снова нагревается и поднимается вверх.
Заключение
Вода – одно из главных богатств на Земле. Трудно представить, что стало бы с нашей планетой, если бы исчезла пресная вода. Человеку нужно выпивать в день около 1,7 литров воды. И примерно в 20 раз больше ежедневно требуется каждому из нас для мытья, приготовления пищи. Без воды невозможно растениеводство, животноводство, все отрасли промышленности. Без воды невозможна жизнь на Земле.
Знание о свойствах воды, описанных в данной
работе, позволяет нам более умело использовать
их в повседневной жизни: приготовлении пищи,
гигиенических процедурах, уборке дома, приеме
лекарств и так далее.
Современная наука продолжает изучать и находит
новые свойства воды. Сегодня известно, что вода
обладает «памятью» – вода накапливает и
сохраняет сообщаемую ей информацию. Если воде
при замерзании произнести добрые слова или
красивую музыку, то получаются великолепной
красоты кристаллы, если же слова и музыка были
агрессивными – кристаллы получаются мелкими и
уродливыми. Этими исследованиями более двадцати
лет занимается Японский ученый Масару Емото.
1. Кристалл дистиллированной воды,
не подвергнутый никакому воздействию.
2. Ключевая вода.
3. Антарктический лёд.
4. Так выглядит кристалл воды,
прослушавшей «Пастораль» Бетховена.
5. Кристалл, образовавшийся после
прослушивания тяжелого металлического рока.
6. Кристалл после воздействия слов «Ты —
дурак», очень похож на кристалл после действия
тяжелого рока.
7. Слово «Ангел».
8. Слово «Дьявол».
9. Вода получила просьбу «Сделать это».
10. Вода получила приказ «Сделай это».
11. Слова «Ты надоел мне. Я убью
тебя».
12. Вода получала электромагнитные излучения
любви и благодарности.
13. Образец водопроводной воды Shinagawa, Токио.
14. Тот же образец после того, как 500 инструкторов
ХАДО по всей Японии одновременно послали добрые
мысли ему.
15. Вода, взятая из озера Fujiwara, перед молитвой.
16. Кристалл воды после молитвы буддистского
первосвященника Като.
17. Слова «Любовь и благодарность»,
произнесенные на английском языке.
18. Слова «Любовь и благодарность»,
произнесенные на японском языке.
19. Слова «Любовь и благодарность»,
произнесенные на немецком языке.
Рисунок 12 – Фотографии кристаллов воды Эмото Масару.
А сколько еще неизвестного, неизведанного и
ценного для человека таит в себе, казалось бы,
обычная вода?!
Именно, во имя сохранения одного из главных
богатств на Земле – воды, нам необходимо
расширять о ней свои познания.
Список использованных источников:
- Научные эксперименты / Пер. с англ. А.Филоновой. – М.: Эгмонт Россия Лтд., 2006. – 208с. – с.76-77, 132-133.
- Мир вокруг нас. Учеб. Для 3 кл. нач. шк. В 2 ч. Ч.1 / А.А.Плешаков. – 6-е изд. – М.: Просвещение, 2007. – с.49-61.
- Энциклопедия для детей: Т.3 (География).– Сост. С.Т.Исмаилова. – М.: Аванта+, 1994. – с.377-391.
Приложение
Проведение опытов
