МОУ «Средняя общеобразовательная школа» №40 Городской «Конкурс исследовательских работ» Тема исследования:

МОУ «Средняя общеобразовательная школа» №40
Городской «Конкурс исследовательских работ»
Тема исследования:
Руководитель: Лактионова Е.Е.
Выполнил: ученик 2 кл «Г»
Алексеев Владислав
г. Белгород, 2011
Тема исследования: «Вода – главное чудо природы»
План
1. Причина возникновения исследования.
2. Тема исследования.
3. Практические и теоретические исследования.
Что такое вода и имеет ли она запах?
Когда вода бывает в трех состояниях: жидкой, лед и пар?
Как происходит круговорот воды в природе?
Что держит предметы на воде?
Почему лед не тонет в воде?
Какова роль воды в природе?
4. Продукт исследовательской деятельности.
5. Вывод из исследования.
Причина возникновения исследования
Каждое лето мы с родителями ходим на дачный пруд купаться. Я пока только
учусь плавать под присмотром взрослых. Но очень люблю возиться с водой.
Однажды я обратил внимание на плавающий кусок пенопласта. И удивился, почему
он не тонет. Я не раз замечал, что привычная вода, без которой мы не можем
обойтись, может принимать форму льда, пара, снега, града, дождя. И всегда
удивлялся, отчего так происходит. В процессе наблюдения у меня было много
вопросов. Меня удивляло, почему вода может быть одновременно в трех
состояниях: жидкой, лед и пар? Имеет ли она запах? Что держит предметы на воде?
Как происходит круговорот воды в природе?
В школе я задал эти вопросы учительнице. И она предложила мне исследовать
эту проблему, найти ответы на интересующие вопросы, и познакомить с этой
информацией своих одноклассников.
Тема исследования
Когда я начал искать информацию о воде, я обратился к энциклопедиям и
справочникам, а так же посмотрел фильм «Великая тайна воды». Мне захотелось
узнать, что такое вода, откуда она берется, есть ли у неё запах, почему она бывает в
трех состояниях, что держит предметы на воде, почему лед не тонет в воде и какова
роль воды в природе.
Практическое и теоретическое исследование
В справочниках и Энциклопедиях я выяснил, что
Вода́ — это химическое вещество (химическая формула Н2О) в виде
прозрачной жидкости, не имеет цвета, запаха и вкуса. Недавно ученые выяснили,
что слово «ВОДА» - на древнерусском языке значит «Знает образ добра».
В состав воды входят водород, кислород, примеси и минеральные соли. Около
71 % поверхности Земли покрыто водой. В природе ею заполнены чаши океанов,
моря, озера, реки, болота. Есть и искусственные водоемы – пруды, водохранилища и
каналы. Она есть в глубине Земли и в ее атмосфере. В составе мантии Земли воды
содержится в 10-12 раз больше, чем количество воды в Мировом океане.
Человек тоже состоит из воды. В каждом растении и животном есть вода, даже
камень, лежащий у дороги, имеет воду в невидимых глазом трещинах. Если бы на
Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю, и её толщина
была бы 3 км. Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около
85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света. Вода может гореть,
если ее поместить в атмосферу с фтором, иногда даже с взрывом. При этом
выделяется кислород.
Ученые доказали, что вода имеет ещё и память. Она запоминает добрые слова и
лечебно влияет на человека, пьющего эту воду. Если вода запомнит злое слово, то
может погубить пьющего воду человека (это сказано учеными из документального
фильма о воде).
Вывод: Это не просто обычная жидкость. Это главная составная часть
всех живых организмов.
Когда вода бывает в трех состояниях: жидкой, лед и пар?
Вода – единственное вещество на Земле, которое может существовать сразу в
нескольких состояниях (см. презентацию №1 «Вода – главное чудо природы»).
Природные явления, ежедневно наблюдаемые нами – облачность, туман, дождь,
снег – это и есть различные состояния воды жидкое, газообразное и твердое. Ведь
облако – это скопление множества мельчайших капель воды или кристалликов льда,
которые выпадают в виде осадков – дождя (жидкое состояние воды) или снега и
льда (твердое состояние воды). Газообразное состояние воды принято называть
паром. В природе влажность воздуха подразумевает содержание количества
водяных паров в воздухе (большое содержание паров – повышенная влажность
воздуха).
При таянии льда его плотность увеличивается. При нагревании от 0 °C до 4 °C
вода сжимается. Соответственно, при остывании — плотность падает. Благодаря
этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже
4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а
подо льдом сохраняется положительная температура.
Опыт №1 Свойства жидкой воды
Нальем в один стакан воду, а в другой – молоко. Сравним при помощи органов
чувств воду и молоко, определим цвет, вкус и запах воды. Вода бесцветна, без
вкуса, без запаха.
Опустим одну ложку в стакан с водой, другую – в стакан с молоком. Сделаем
вывод о прозрачности. Вода прозрачна.
Капнем воду на любую поверхность. Посмотрим на ее форму. Добавим еще
три-четыре капли. Что произошло? Большая капля воды растеклась. Это свойство
воды называется текучестью. Им обладают все жидкости.
Нальем в стакан воды, добавим ложку сахарного песка и размешаем. Вода
станет сладкой. В воде растворяются другие вещества. Минеральные вещества
могут всасываться корнями растений, только растворившись в воде. Значит, водарастворитель. Вода не имеет формы. Она принимает форму того сосуда, который
заполняет.
Поставим пустой металлический ковшик на газовую плиту. Через 10 секунд его
нельзя будет взять в руки – он будет раскаленный. В тот же холодный ковшик
нальем стакан воды и поставим на газовую плиту. Доведем воду до кипения, на что
потребуется уже больше времени. Перельем горячую воду из ковша в стакан,
предварительно положив в него ложку. Через десять минут ковш остынет, а стакан
нельзя будет взять в руки.
Вода нагрела и ложку и стенки стакана. Способность воды долго удерживать
тепло – это свойство теплоемкость. Это свойство помогло зародиться и развиться в
ней живым организмам. Они не испытывали резкого перегрева летом и резкого
переохлаждения зимой.
Опыт №2 Газообразное состояние
Наливаем в чайник воды и доводим до кипения. Вода при кипении
превращается в прозрачный водяной пар, который мы не видим. Этот процесс
перехода жидкой воды в газообразное состояние называется испарением.
Невидимый водяной пар находится над кипящей водой, у самого основания
носика. Остывая на воздухе пар, превращается в туман. А туман – это мельчайшие
капельки жидкой воды. Его то мы и видим, когда он струей вырывается из носика
чайника вверх.
К носику чайника поставим холодную ложку. Она мгновенно покрывается
мельчайшими капельками воды. Выносим ложку с каплями на мороз или положим
ее в морозильник – ложка покроется ледяной коркой. Вносим ее в теплую комнату –
в ложке вновь окажется вода. Мы вернули воду в начальное состояние. Везде, где
есть вода, при любой температуре воздуха происходит процесс испарения – ее
превращения в водяной пар.
Опыт №3 Твердое состояние
Если налить в бутылочку воду по горлышко, плотно закрыть и выставить на
мороз. Бутылочка лопнет. Значит, при замерзании воды стало не меньше, а больше!
Увеличилось расстояние между молекулами замерзшей воды, и лед стал занимать
больше места, чем жидкая вода. При этом он стал и легче. Проверим это. Бросим в
стакан воды кусок льда. И что мы увидим? Лед плавает в воде.
Ещё я нашел загадки, отгадав которые получится портрет воды в разных
состояниях:
На дворе переполох,
С неба сыплется горох.
Съела 6 горошин Нина,
У неё теперь ангина. (Град)
Бел как мел, с неба прилетел.
Зиму пролежал, в землю убежал. (Снег)
Без крыльев летят,
Без ног бегут,
Без паруса плывут. (Облака)
И не снег, и не лёд,
А серебром деревья уберёт. (Иней)
Растёт она вниз головою,
Не летом растёт, а зимою.
Но солнце её припечёт –
Заплачет она и умрёт. (Сосулька)
Вечером родится,
Ночью живёт, утром умирает. (Роса)
Молоко над речкой плыло,
Ничего не видно было.
Растворилось молоко –
Стало видно далеко. (Туман)
Не пешеход, а идёт.
Мокнут люди у ворот.
Ловит дворник его в кадку.
Очень трудная загадка. (Дождь)
Вывод: вода бывает в трех состояниях: жидкой, газообразной и твердой изза смены температуры. Потому, что при нагревании все вещества
расширяются, а при охлаждении – сжимаются.
Что держит предметы на воде?
Те, кому доводилось купаться в море, замечали, что соленая вода держит
пловца лучше, чем пресная. Оказывается способность тела удерживаться на воде, не
опускаясь в глубину, называется плавучестью. Ее создает подъемная сила,
происхождение которой более двух тысяч лет назад объяснил древнегреческий
ученый Архимед: «Тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько
весит вытесненная им жидкость», или, иными словами, «на погруженное в
жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости».
Плавучесть человека зависит от степени развития скелета и мускулатуры, и
умения глубоко дышать: ведь, совершая вдох, мы увеличиваем объем грудной
клетки, а это при неизменном весе ведет к уменьшению средней плотности тела.
Так, при обычном, неглубоком вдохе, который делает каждый из нас в покое,
тело бывает чуть «тяжелее» пресной воды. Глубокий вдох способствует тому, что
тело становится более «легким», и тогда нетрудно удержаться на воде без движения
— в плавучем состоянии. Вышесказанное подтверждает следующий опыт.
Опыт№4: Почему яйцо не тонет в соленой воде?
Для проведения опыта понадобятся: сырое яйцо, стакан с водой, несколько
столовых ложек соли.
1. Положим сырое яйцо в стакан с чистой водопроводной водой - яйцо опустится
на дно стакана.
2. 2. Вынем яйцо из стакана и растворим в воде несколько ложек соли.
3. 3. Опустим яйцо в стакан с солёной водой - яйцо останется плавать на
поверхности воды.
Вывод: Соль повышает плотность воды. Чем больше соли в воде, тем сложнее
в ней утонуть. В знаменитом Мёртвом море вода настолько солёная, что
человек без всяких усилий может лежать на её поверхности, не боясь утонуть.
Почему лёд не тонет в воде?
В том, что лёд плавает на воде, никто не сомневается; каждый это видел сотни
раз и на пруду, и на реке. Но немногие задумывались, почему так происходит? В тот
момент, когда вода превращается в лёд, объём её внезапно увеличивается примерно
на 10 процентов, и лёд оказывается менее плотным, чем вода. Поэтому он и плавает
в воде. Если считать плотность воды равной единице, то плотность льда будет
составлять только 0,91. Эта цифра позволяет узнать толщину плывущей по воде
льдины. Если высота льдины над водой равна, например, 2 сантиметрам, то мы
можем заключить, что подводный слой льдины в 9 раз толще, то есть равен 18
сантиметрам, а вся льдина имеет 20 сантиметров толщины.
В морях и океанах встречаются иногда огромные ледяные горы — айсберги,
состоят из пресной воды. Это сползшие с полярных гор и унесённые течением и
ветром в открытое море ледники. Высота их может достигать 200 метров, а объём –
нескольких миллионов кубических метров. А морская вода, хоть и не намного, но
плотнее - около 1025 кг/м³. Из-за этого айсберг и не тонет полностью. Большая часть
всей массы айсберга спрятаны под водой. Встреча с ним весьма опасна. Если судно
во время не заметит движущегося ледяного гиганта, оно может при столкновении
погибнуть.
Внезапное увеличение объёма при переходе жидкой воды в лёд представляет
важную особенность воды. Если оставить бочку с водой на морозе, то вода,
замёрзнув, разорвёт бочку. Замерзая в трещинах скал, вода нередко является
причиной горных обвалов.
Будь вода нормальной жидкостью, мы вряд ли бы испытывали удовольствие от
катанья на коньках по льду. Это было бы то же самое, что и катанье по совершенно
гладкому стеклу. Коньки не скользят по стеклу. Совсем другое дело на льду.
Кататься на коньках по льду очень легко. Почему? Под тяжестью нашего тела
тонкое лезвие конька производит на лёд довольно сильное давление, и лёд под
коньком тает; образуется тонкая плёнка воды, которая служит превосходной
смазкой.
Вывод: При замерзании воды, объём её увеличивается примерно на 10
процентов, и лёд оказывается менее плотным, чем вода. Поэтому он и плавает
в воде, как плавает любое тело в жидкости, имеющей большую плотность.
Как происходит круговорот воды в природе?
Значение круговорота воды велико, так как он связывает между собой
все оболочки Земли: атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Вода переносит
огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле (см. Презентацию
№2 «Круговорот воды в природе»).
Под действием солнечных лучей океан и суша нагреваются. Вода поглощает
почти всю энергию попадающих на нее солнечных лучей и испаряется. Вода —
лучший теплоноситель. Вода — гигантский двигатель и в природе. Каждую минуту
миллиард тонн водяного пара вместе с восходящими потоками нагретого воздуха
поднимается в верхние слои атмосферы. На большой высоте, где давление мало,
воздух расширяется, его температура сильно понижается, и водяной пар
конденсируется, снова превращаясь в воду — ее мельчайшие капельки образуют
облака.
Энергия Солнца, поднятая с водяным паром вверх, неминуемо должна
выделиться обратно, когда пар превращается в облака. Каждую минуту водяной пар
отдает атмосфере Земли огромное количество энергии. Это та энергия, которая
переносит сотни миллиардов тонн воды по воздуху в облаках и орошает дождями
всю поверхность Земли. Это та энергия, за счет которой дуют ветры, возникают
бури, рождаются ураганы и штормы.
Океан поставляет 86% влаги в атмосферу, и лишь 14% парообразной влаги
образуется за счет испарений с суши. Вода, испаряющаяся с поверхности океана,
является пресной. Таким образом, океан можно считать колоссальной фабрикой
пресной воды, без которой невозможно существовать жизни. С высотой
температура в атмосфере понижается. Пары воды, встречаясь с холодными
слоями воздуха, начинают остывать и образовывать облака. На суше испарение
воды идет не только с поверхности ручьев, рек и озер. Пары воды попадают в
атмосферу и в результате вулканической деятельности, и испаряются с поверхности
растений.
Часть воды, испарившиеся с океана, возвращаются в него в виде осадков,
которые выпадают из облаков, расположенных над морями и океанами. Другая
часть облаков под воздействием ветра переносится на материк. Там из них тоже
могут выпадать осадки в жидком или твердом виде. Часть атмосферных
осадков попадает в реки. Они, извиваясь, и впадая друг в друга, несут воды в моря
Мирового океана или в замкнутые водоемы морей. Другая часть воды, выпавшая
на землю, просачивается вниз с поверхности суши и с подземными водами стекает
опять в Мировой океан или реки.
Третья часть воды, выпавшая на землю в виде осадков, может проникать в
почву, а оттуда по корням подниматься вверх растения и испаряться через листья.
Этот этап круговорота очень важен для растений, так как с водой из почвы через
корни поступают растворенные минеральные вещества, необходимые для
жизнедеятельности растений. Питаться «всухомятку» растения не умеют. Не вся
вода возвращается с суши в океан одновременно. Дольше всего (на тысячи лет)
задерживается она в ледниках.
Вода является растворителем для многих веществ. Она используется для
очистки
различных
объектов
человеческой
деятельности.
В
качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях, для передачи тепла
по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда
используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине.
В пожаротушении вода используется не только как охлаждающая жидкость, но и
для изоляции огня от воздуха в составе пены.
Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже
резки пород и материалов в добывающей промышленности, горном деле. Вода
применяется и как смазочный материал для смазки подшипников из древесины,
пластиков. Воду также используют в эмульсионных смазках.
Часть воды, которую использует человек, надолго выпадает из всеобщего
круговорота, поэтому ее называют «безвозвратно изъятой». Остальная вода после
использования сбрасывается в водоемы в виде сточных вод. Они загрязнены и
приводят в негодность больший объем чистой воды. Именно угроза
загрязнения воды представляет сейчас главную опасность, чем угроза нехватки
воды.
Вывод: Круговорот воды в природе является основой существования жизни на
Земле. Без воды жизнь невозможна. Поэтому все живое постоянно нуждается
в чистой воде. Природа поставляет нескончаемые запасы чистой воды. Для
этого существует круговорот воды в природе. Вода – вернувшаяся с суши в
океан, благодаря солнышку может снова испариться и опять попасть на сушу в
виде облаков и дождя. Так совершается ее круговорот: океан — атмосфера —
суша — океан.
Какова роль воды в природе?
Вода - самое загадочное вещество. Она обладает множеством жизненно важных
свойств. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2...3 дней, без пищи
он может жить несколько недель. Потеря организмом человека более 10% воды
может привести к смерти.
В организме растений и животных содержится более 50% воды, в теле медузы
ее до 96%, в водорослях 95...99, в спорах и семенах от 7 до 15%. В почве находится
не менее 20% воды, в организме же человека вода составляет около 65%.
В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с водой постоянно: «воду пьем»
и «воду льем».
а)
вода
«пищевая»
в
нашем
организме:
- регулирует температуру тела; - увлажняет воздух;- доставляет в клетки
организма питательные вещества и витамины; - защищает жизненно важные
органы; - помогает преобразовать пищу в энергию; - помогает питательным
веществам
усваиваться
органами;
выводит
шлаки.
б) вода хозяйственно-бытовая в жизнедеятельности человека используется
для: питья и приготовления пищи; личной гигиены; мытья посуды; поливки
цветов; промышленность и производства.
Вывод: вода играет огромную роль в жизни каждого человека и природы в
целом,
а
мы
её
неразумно
тратим
и
загрязняем.
Недаром русские пословицы гласят:
Вода камень точит
Где солнце пригреет, там и вода примелеет.
Не зная броду, не лезь в воду
Нужно наклониться, чтобы из ручья воды напиться.
Под лежачий камень вода не течет
Как рыба в воде!
Стоя у ручья, не ценят воду.
Вилами по воде писано.
Продукт исследовательской деятельности
Во время работы над темой я узнал много нового о свойствах воды. Этими
сведениями я и хочу поделиться со своими одноклассниками. Я сделал презентацию
с опытами «Вода - главное чудо природы» и презентацию «Круговорот воды в
природе», которые помогут лучше раскрыть тайны воды .
Вывод из исследования:
Изучив материал по данной теме, я убедился, что вода - самое драгоценное
ископаемое. Она уникальна, бесцветна, без вкуса, без запаха, прозрачна, не имеет
формы, текуча, обладает теплоемкостью и хороший растворитель.
Туман. Облака. Роса. Дождь. Град. Иней. Снег. Гололед и изморозь - все это
вода в разных состояниях. Без нее не обходятся ни в одном уголке нашей планеты.
Ее влияние поистине огромно.
Наша Земля на три четверти покрыта водой. И большая часть этой воды –
соленая. Существует три состояния, в которых может находиться вода: жидкое,
твердое и газообразное. От того, в каком из состояний пребывает вода, зависит
скорость ее движения и время, через которое совершается круговорот воды в
природе. Пар быстро переносится ветром, конденсируется и выпадает в виде
осадков. Вода, чтобы проделать этот путь, должна испариться. А лед – растаять.
Круговорот воды в природе в разных местах происходит с разной скоростью.
Быстрее всего вода обновляется внутри живых организмов. Чтобы восстановить
запас чистой воды внутри себя, человеку надо несколько часов. А вот ледники
полностью обновляются лишь один раз в 9700 лет. Вода, содержащаяся в почве,
очищается каждый год, а та, что в облаках – раз в восемь дней. Весь Мировой океан
способен полностью очиститься за 2700 лет. Это очень долго.
Жидкие отходы производства, сбрасываемые в реки, отравляют все живое и
представляют опасность для людей, если попадают в водопровод. А попавшие в
воду удобрения могут вызвать бурный рост водорослей, поглощающих из воды
кислород, отчего другие растения и животные гибнут.
Поэтому следует понимать – чем больше мы загрязняем воду
промышленными стоками, тем скорее рискуем столкнуться с нехваткой
чистой пресной воды. Зная это мы, люди, должны бережно относиться к воде, и
не загрязнять её. Ведь «…вода – это и есть жизнь…» – писал А. Де СентЭкзюпери.