секреты воды

СЕКРЕТЫ ВОДЫ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
Авторы: Апенышева Анастасия Максимовна, 5 «В»
Бабкина Валерия Николаевна, 5 «В»
Петрова Анастасия Андреевна, 5 «В»
Государственное бюджетное образовательное учреждение средняя
общеобразовательная школа № 2025
Научный руководитель: Кузьменко Ирина Ивановна, учитель химии
г. Москва
2014 г
АННОТАЦИЯ
В данной работе рассматриваются физические и химические свойства воды.
В практической части осуществляются опыты, которые иллюстрируют
изученные свойства воды, проводится видеозапись опытов. Результатом
работы явилось создание фото- и видеопособия для изучения свойств воды,
которое можно использовать на уроках окружающего мира, физики и химии.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………. 4
Роль воды в природе и жизни человека……………………………………….. 5
Физические и химические свойства воды…………………………………….. 7
Практическая часть…………………………………………………………….. 10
Вывод…………………………………………………………………………… 20
Список использованных источников…………………………….…………… 21
3
ВВЕДЕНИЕ
Вода – одно из самых распространенных и в то же время самых удивительных
химических соединений на Земле. Без воды жизнь на Земле невозможна. Сама
жизнь, как полагают ученые, зародилась в воде. Вода – есть начало всему
живому. Мы настолько привыкли к постоянному присутствию воды в нашей
жизни, что не обращаем на нее никакого внимания. Мы начинаем
задумываться о ней только тогда, когда ее не хватает, и только тогда
понимаем, как она важна для нас.
В своей работе мы хотим рассмотреть удивительные свойства воды,
показывающие ее уникальность и позволяющие по-новому взглянуть на
привычные явления.
Цель работы: изучить физические и химические свойства воды.
Задачи:
- найти в Интернете и других источниках информацию о свойствах воды;
- проанализировать свойства воды;
- исследовать видео из Интернета, иллюстрирующие свойства воды;
- провести опыты с водой, иллюстрирующие физические и химические
свойства воды;
- снять видеоролики с опытами, которые раскрывают необычные свойства
воды;
- создать пособие для изучения особых свойств воды для учащихся с ранним
изучением физики и химии.
Объект исследования: вода.
Предмет исследования: физические и химические свойства воды.
Гипотеза: если мы изучим физические и химические свойства воды, мы
сможем проводить опыты с водой.
Актуальность: создание учебного проекта для изучения физических и
химических свойств воды.
4
РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Вода — активный созидатель нашей планеты, один из ее основных
«строительных материалов».
А начиналось всё миллиарды лет назад, в холодном газопылевом облаке,
со временем сгустившемся, уплотнившемся и ставшем Землей. Там уже
содержалась вода. Скорее всего, она была в виде ледяной пыли. Это
подтверждают исследования Вселенной. Установлено, что исходные
элементы для образования воды — водород и кислород — в нашей Галактике
принадлежат к шести самым распространенным веществам космоса.
Ученые подсчитали, что 97,5% всех запасов воды на планете Земля
приходится на соленые воды морей и океанов. Иными словами, пресная вода
составляет только 2,5% мировых запасов.
Учитывая, что 75% пресной воды является замороженной в горных
ледниках и полярных шапках, 24% находится под землей в виде грунтовых
вод, а еще 0,5% распределено в почве в виде влаги, то получается, что на
наиболее доступный и дешевый источники воды — реки, озера и прочие
наземные водоемы приходится чуть больше 0,01% мировых запасов воды.
Принимая во внимание то значение, которое вода имеет для
жизнедеятельности человека и всего живого на Земле, приведенные цифры
наглядно подтверждают истину: самые ценные ресурсы – водные.
Несмотря на свой, казалось бы предельно простой химический состав,
вода — одно из самых загадочных и аномальных веществ на Земле.
Достаточно упомянуть, что это одно из редких химических веществ, которое
существует при нормальных условиях одновременно в трех агрегатных
состояниях — газообразном, жидком и твердом. Но именно благодаря всем
этим еще до конца не изученным аномалиям воды и возможно существование
жизни.
Так, например, задумывались ли вы, что жизнь возможна на Земле
именно в таком виде, как она есть, лишь потому, что лёд легче жидкой воды?
Представьте себе, что было бы, если было наоборот — наступает зима, вода
на поверхности водоёма замерзает, и лёд не плавает, как он это делает обычно
— а опускается на дно. Тогда замёрзнет новая порция воды — и отправится на
дно. И так далее — пока водоём не замёрз бы полностью. Соответственно,
рыба, рачки, планктон и так далее не смогли бы выживать зимой. Возможно,
существовали бы какие-нибудь другие организмы, впадающие в водно5
зимнюю спячку. Но факт остаётся фактом: если бы вода обладала другими
свойствами, жизнь была бы совершенно другой.
Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является
непременной составной частью всего живого. В растениях содержится до 90%
воды, в то время как тело взрослого человека состоит из нее примерно на 60
— 65%. Кости содержат 22% воды, мозг 75%, в то время как кровь состоит из
нее на целых 92%.
Первостепенная роль воды в жизни всех живых существ, и человека в
том числе, связана с тем, что она является универсальным растворителем
огромного количества химических веществ. Т.е. фактически является той
средой, в которой и протекают все процессы жизнедеятельности.
При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава
нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения и пр. Без
воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и
поддержание температуры тела.
Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в
своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере
воды в количестве менее 2% веса тела (1-1,5л) появляется чувство жажды, при
утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% — галлюцинации,
нарушение глотания. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Животные
погибают при потере 20-25% воды.
Избыточное же потребление воды приводит к перегрузке сердечнососудистой
системы,
вызывает
изнуряющее
потоотделение,
сопровождающееся потерей солей, ослабляет организм.
Таким образом, мы видим, что вода – это уникальное химическое
соединение, без которого невозможна жизнь на нашей планете.
6
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
Некоторые свойства воды больше похожи на чудеса. Например, секрет
«молодой» воды. Толочь воду - не такое уж бесперспективное занятие, как
выяснили эстонские ученые. Правда, вместо допотопной ступы они
использовали дезинтегратор - своеобразную мельницу со стремительно
вращающимися роторами.
Оказалось, что в активированной таким образом воде форель, например,
растет в полтора раза быстрее. Из каждой сотни икринок форели обычно
появляются лишь 50 мальков, а в активированной воде - 90. Повышает она и
урожаи различных культур.
Ученые пока не могут вполне научно объяснить это явление.
Предполагают, что молекулы воды объединяются в некие цепоч­ки, которые с
течением тысячелетий удлиняются. Вода как бы стареет, медленнее протекает
в ткани растений и животных. А вот сотни миллионов лет назад, когда на земле
бушевали смерчи и ураганы, вода была богаче энергией, моложе. Рыбы в ней
лучше развивались, поэтому и достигали огромных размеров. Дезинтегратор,
по-видимому, проделывает ту же работу - разрушает цепочки молекул.
Но мы в своей работе остановимся на общеизвестных свойствах воды и
покажем, что эти свойства позволяют проводить удивительные эксперименты
с водой.
Обычно среди свойств воды называются такие, как
 прозрачная,
 бесцветная,
 текучая,
 без запаха,
 принимает любую форму, в которую её налить,
 растворяет вещества,
 может замерзать,
 может испаряться,
 вода
расширяется
и
сжимается.
Рассмотрим более подробно те свойства, которые особенно важны для
нашей жизни.
Начнём с того, что в воде хорошо растворяются разнообразные
вещества — и поэтому в воде бывает много солей, в том числе, золото,
серебро, платина (говорят, одна тонна морской воды содержит примерно
грамм золота). Соответственно, чем больше солей, тем больше солёность
воды. Чем меньше солей, тем меньше солёность воды.
7
Далее, нужно учитывать, что чем больше солей в воде, тем более вода
тяжёлая. Чем вода тяжелее, тем быстрее она опускается на дно. Это позволяет
организмам в океане жить именно в таких условиях, каких они живут. Если бы
такого свойства воды не было, эволюция пошла бы по-другому. И мы с вами
имели бы совершенно другой облик.
Далее, то, что в воде могут растворяться разнообразные вещества, очень
большой плюс — иначе люди не обладали бы кровеносной системой на основе
воды и выглядели бы совершенно иначе.
Другая сторона этого свойства — это то, что другие вещества в воде
совершенно не растворяются. И, возможно, это даже более
основополагающее свойство, так как только благодаря нерастворимости в
воде жиров могут существовать клеточные мембраны — и жизнь.
ИТАК, ТО, ЧТО В ВОДЕ ХОРОШО / ПЛОХО
РАСТВОРЯЮТСЯ РАЗНООБРАЗНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ЭТО ОЧЕНЬ
ВАЖНОЕ СВОЙСТВО ВОДЫ, ПОТОМУ ЧТО ОТ НЕГО
ЗАВИСИТ ЖИЗНЬ В НЫНЕШНЕЙ ФОРМЕ .
Теперь остановим своё внимание на том, что вода может испаряться не
только при кипении, но и просто в жидком состоянии, и даже с поверхности
льда. Из-за этого возможен круговорот воды в природе. В результате, вода не
накапливается в одном месте, а более или менее равномерно расходится по
всей планете, то есть в пустыне Сахара не так жарко и сухо, как могло бы быть,
потому, что в Антарктиде вода испаряется с поверхности ледников. Океаны в
этом играют немаловажную роль.
Соответственно, без круговорота воды в природе жизнь существовала
бы только на очень ограниченном пространстве, а остальные места были бы
засушливой пустыней, где нет ни капли влаги.
И, наконец, основное свойство воды, которое важно не только для
жизни, но и для промышленности: вода достаточно медленно нагревается и
медленно остывает (то есть, может поглотить много тепла). Это свойство
защищает людей и остальных животных, да и Землю, от перегрева. И
переохлаждения. Именно поэтому живые организмы могут выживать при -50
градусах по Цельсию и при + 50 градусах. Если бы мы были устроены на
основе другого вещества, такой диапазон температур нам был бы не по плечу.
Кроме того, нужно учитывать, что тёплая и холодная вода имеют
разный вес — тёплая вода легче, холодная вода тяжелее. Соответственно, в
8
океане происходит расслоение воды — как по солёности, так и по температуре.
И в океане возможна именно такая жизнь, как она сейчас организована. Ну а
поскольку мы все вышли из океана, то если бы не это свойство воды, то мы бы
также были совершенно другими.
Свойство воды поглощать тепло и находиться на поверхности в
нагретом состоянии позволяет существовать таким явлениям, как тёплые
течения — и в частности, Гольфстриму, который обогревает всю Европу.
В практической части своей работы мы хотим остановиться на таких
свойствах воды, которые можно проиллюстрировать интересными и
наглядными опытами, доступными для проведения в домашних условиях.
9
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ОПЫТЫ С ВОДОЙ.
Опыт 1. Воздействие центробежной силы на воду.
Оборудование: пластмассовое ведро, вода.
Ход опыта: Налить воду в ведро, раскрутить ведро. Под воздействием
центробежной силы вода не выливается при любом положении ведра.
10
Опыт 2. Воздействие центробежной силы на воду.
Оборудование: вода, две пластиковые бутылки и изолента.
Ход опыта: соединить горлышки бутылок, закрепить изолентой, раскручивать
бутылки вращательными движениями и потом резко перевернуть. Вода
переливается из верхней бутылки в нижнюю, образуя водяную воронку.
11
Опыт 3. Вода имеет сильное поверхностное натяжение
Оборудование: миска с водой, швейная игла.
Ход опыта: осторожно опустить иглу на поверхность воды. Игла не тонет.
12
Опыт 4. Вода имеет сильное поверхностное натяжение
Оборудование: стаканчик с водой, монеты.
Ход опыта: опускать монеты в стаканчик по очереди до тех пор, пока
поверхность воды не приподнимается над стаканчиком. Образуется как бы
шапка из воды, и вода при этом не проливается через край.
13
Опыт 5. Преломление света
Оборудование: печатный текст, две пластиковые бутылки: пустая и
наполненная водой.
Ход опыта: расположить текст сзади бутылок, посмотреть на текст сквозь
бутылки. Если смотреть на текст сквозь пустую бутылку, размер шрифта не
меняется. Если смотреть на текст сквозь бутылку, наполненную водой, размер
шрифта увеличивается.
14
Опыт 6. Вода проникает в разные материалы
Оборудование: вода, 3 белые розы, краски для принтера на водной основе
(синяя и красная), емкости для воды.
Ход опыта: растворить краситель в воде, поставить розы в полученный
раствор. Через 24 часа листья и лепестки роз поменяли свой цвет.
Можно продолжить опыт по окрашиванию цветка, используя две краски
одновременно. Разделив конец стебля на две части ножом, поставить цветок
сразу в два окрашенных раствора. Через 24 часа половина розы стала голубой,
половина – розовой.
15
Опыт 7. Вода проникает в разные материалы
Оборудование: вода в стакане, лента из пористой бумаги (бумажного
полотенца), цветные маркеры.
Ход опыта: нанести точки разных цветов на бумагу, затем опустить конец
бумажной ленты в стакан с водой. Цветные точки превратились в цветные
полоски.
16
Опыт 8. Вода удерживается разреженным воздухом.
Оборудование: стакан с водой, лист бумаги.
Ход опыта: Накрыть стакан листом бумаги, перевернуть стакан. Вода не
выливается из стакана и удерживает при этом лист бумаги.
17
Опыт 9. Вода может поглотить много тепла
Оборудование: целлофановый пакет, наполненный водой, горящая свеча.
Ход опыта: Поместить целлофановый пакет с водой над огнем. Пакет остается
целым. Вода охлаждает целлофановый пакет (поглощает тепло, идущее от
пламени), не позволяя ему расплавиться.
18
Опыт 10. Слои воды с разной плотностью не перемешиваются.
Оборудование: вода, сахар, краски для принтера (красная, желтая, синяя),
раствор зеленки, пять прозрачных стаканчиков, шприц.
Ход опыта: насыпать сахар в четыре стаканчика: в 1-ый – 1 ст. ложку, во 2-ой
– 2 ст. ложки, в 3-ий – 3 ст. ложки, в 4-ый – 4 ст. ложки.
Затем добавить в каждый стаканчик по 3 ст. ложки воды, перемешать.
Получились окрашенные растворы с разной концентрацией сахара, т.е. с
разной плотностью. Осторожно с помощью шприца перелить все четыре
раствора в пустой стаканчик так, чтобы слои разных цветов не смешивались.
Раствор с самой сильной концентрацией сахара должен находиться в самом
низу. За счёт разной плотности слои воды не перемешались.
Опыт 11. Трение по поверхности воды имеет звук
Оборудование: стеклянные бокалы разного размера, заполненные разным
количеством воды.
Ход опыта: Смочить палец водой. Водить влажным пальцем по кромке бокала
до тех пор, пока не послышится звук. Звук резонирует внутри бокала и
усиливается. Высота звука зависит от величины бокала и количества воды в
нем.
Проведенные нами опыты проиллюстрировали некоторые свойства воды и
показали ее удивительные способности.
19
ВЫВОД
Мы проанализировали свойства воды, провели опыты, иллюстрирующие эти
свойства и пришли к выводу, что, зная свойства воды, можно демонстрировать
удивительные опыты, доказывающие эти свойства. Наша гипотеза
подтвердилась.
Нами было создано учебное пособие, состоящее из фото- и видеоматериалов,
которое может быть использовано на уроках ознакомления с окружающим
миром, а также на уроках физики и химии.
20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. www.interesko.info.ru
2. www.nattik.ru
3. www.liveinternet.ru
4. www.stranamam.ru
5. www.bolshoyvopros.ru
6. www.glassduo.com
7. www.SimpleScience.ru
8. www.youtube.com
9. www.ru.wikipedia.org
21
22