ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ
«НЕОБЫЧНЫЕ
СВОЙСТВА ОБЫЧНОЙ ВОДЫ»
Автор проекта:
Бессалый Данил Юрьевич
Ученик 9 класса МКОУ СОШ №13 имени Федора Ивановича Фоменко
Руководитель: Князев Олег Анатольевич, учитель физики и информатики МКОУ СОШ №13 имени Федора Ивановича Фоменко
2020г.
СОДЕРЖАНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ | 3 |
| ЧАСТЬ 1. ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫДЛЯ ЧЕЛОВЕКА 1.1.ФУНКЦИИ ВОДЫ 1.2 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ 1.3.ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫО ВОДЕ | 4 4 5 6 |
| ЧАСТЬ 2. ОПЫТЫПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ВОДЫ | 7 |
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ | 13 |
| ЛИТЕРАТУРА | 14 |
ВВЕДЕНИЕ
Самое привычное и самое невероятное вещество на Земле — вода. Значение воды невозможно переоценить в жизни всего живого на планете, она присутствует в каждом мгновении нашей жизни. Человечество на протяжении всего существования пытается разгадать тайну этой удивительной и противоречивой стихии. Как она возникла, как попала на нашу планету? Наверное, никто так и не сможет ответить на эти вопросы, зато каждый знает, что значение воды в природе и жизни человека, животного и других живых организмов невообразимо велико. В своей работе я задался целью исследовать свойства воды.
Актуальность данной работы состоит в том, что исследование свойств воды необычайно важно для человечества. Данная работа позволит узнать немного больше об этом невероятном веществе - воде. В данной работе исследуются интересные факты, связанные с использованием воды, свойства воды и множество любопытных опытов, которые можно выполнить в домашних условиях.
Задачи:
1. Ознакомиться с интересными фактами о воде, основными известными свойствами воды, ее химическими качествами, функциями, а также со значением воды в жизни человека в целом.
2. Опытным путем раскрыть свойства обычной воды.
ЧАСТЬ 1. ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫДЛЯ ЧЕЛОВЕКА
ФУНКЦИИ ВОДЫ
Вода — главный регулятор температуры тела. Ее роль подобна роли воды в радиаторе автомобиля. Выделяясь с потом, вода испаряется и, охлаждая тело, предохраняет его от перегрева.
Вода - смазочный материал, она помогает защищать ткани от повреждения и придает гибкость мышцам, сухожилиям и хрящам. Вода предотвращает износ тканей. Вы не согнёте локоть или колено без смазки. Вы моргаете — вода смачивает глазные яблоки. Вы глотаете - вода увлажняет пищевод. Каждая ткань, каждый орган, каждая система работает в жидкой среде.
Вода является важнейшим компонентом крови, слизи и пищеварительных соков. Она находится даже в костях (22 %). Мышцы состоят из воды почти на 75 %. Мозг с его миллиардами клеток на 70 - 85 % состоит из воды [1].
Вполне понятно, какое важное значение имеет для человека вода. Без нее функционирование организма просто невозможно. Нормальная жизнедеятельность человека находится в прямой зависимости от количества выпиваемой им воды. Наш организм будет плохо работать при наличии малого количества воды. Ваш организм находится даже в большей зависимости от воды, чем аккумулятор. Обезвоживание приводит к нарушению функционирования клеток и тканей. Когда дело касается высохшей батареи, ее работу можно восстановить, добавив воды. Когда же организм человека теряет около 20 процентов воды, прекращается жизнь.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
1) Вода реагирует со многими металлами с выделением водорода:
2Nа + 2Н2О = Н2 + 2NаОН (бурно)
2К + 2Н2О = Н2 + 2КОН (бурно)
ЗFе + 4Н2О = 4Н2+ Fе3О4 (только при нагревании)
Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:
С + Н2О = Н2 + СО (при сильном нагревании)
СН4 + 2 Н2О = 4 Н2+ СО2 (при сильном нагревании)
2) Вода реагирует со многими оксидами неметаллов
SО2+ Н2О= Н2SО3 сернистая кислота
SО3+ Н2О= Н2SО4 серная кислота
СО2+ Н2О= Н2СО3 угольная кислота
3) Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой СаО+ Н2O= Са(ОН) 2 гидроксид кальция (гашеная известь)
Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Мы уже встречались с такими оксидами. Это ZnО‚ ТiО2, Сг2О3, из которых готовят, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.
4) Вода образует многочисленные соединения, в которых ее молекула полностью сохраняется. Это так называемые гидраты.
СuSО4+5Н2О= СuSО4*5Н2О - Кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы
Приведем другие примеры образования гидратов:
Н2SО4 + Н2О = Н2SО4* Н2О (гидрат серной кислоты)
NaОН + Н2О = NаОН* Н2О (гидрат едкого натра)
5) Фотосинтез. Особая реакция воды - синтез растениями крахмала.
6nСО2 + 5Н2О = (С6Н10О5)n + 6nО2 (при действии света)[2].
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫО ВОДЕ
1. Вода, бесспорно, — основа всей жизни. Все живые существа состоят из воды: рыбы — на 75%, животные — на 75%, картофель — на 76%‚ медузы — на 99%, помидоры — на 96%, яблоки — па 85%. Даже человек, и тот, состоит из воды: у новорожденного в теле содержится 86%, у старого же человека — не более 50%.
2. Оказывается, что вода в трубопроводе может замерзнуть даже при +20 С, но с одним условием: если в этой воде содержится много метана. Молекулы этого газа «расталкивают» воду, это в итоге приводит к понижению давления жидкости и повышению температуры замерзания.
3.Самая чистая вода обнаружена в Финляндии. Всего во всем исследовании приняло участие 122 государства. При всем этом, более миллиарда людей не имеют вовсе доступа к безопасной и чистой воде.
4.Испарившаяся молекула воды проведет в воздухе около 10 дней, прежде чем упасть с неба в виде осадков и заново повторить цикл.
5.Никогда не задумывались, почему айсберги не тонут? Ведь айсберг —это твердый лед, который как камень должен пойти ко дну. Оказывается, все просто: замерзшая вода имеет менее плотную структуру, а также содержит в себе пузырьки воздуха, поэтому не тонет.
6. Горячая вода, помещенная в холодильник, замерзнет быстрее холодной. Ученым так и не удалось до конца разгадать эту загадку. Есть мнение, что кипяченая вода содержит меньшее кол-во солей, т.к. они оседают при кипячении, поэтому она быстрее превратится в лед. Интересный факт: горячая вода эффективнее тушит пожары, чем холодная.
7. Мы все со школьной скамьи помним, что воды бывает в трех состояниях: жидком, газообразном и твердом. Но, оказывается, что ученые разделяют только в замерзшем виде 14 состояний, а в жидком виде — около 5.
8. Морская вода — очень питательное вещество: в 1 кубическом сантиметре помещается около 1,5 г белка. Ученые так же подсчитали. что в Атлантическом океане содержится около 20 тыс. урожаев, которые собирают люди за год на всей суше.
9. Вода, оказывается, не только приносит жизнь, но и отнимает Доказано, что более 80% болезней передаются именно через водные ресурсы. Каждый год на планете умирает 25 миллионов людей от подобных болезней.
10. Только один вид животных способен бегать по воде. Это ящерицы, принадлежащие роду василисков. Они способны передвигаться по водной глади за счет очень частых ударов задних лапок,
11. Соленая вода имеет несколько другие границы температур для перемены своего состояния: замерзает она при -1‚8 градусов по Цельсию, а начинает таять при значении на термометре выше 2,3 градуса.
12. Если бы ледники нашей планеты внезапно растаяли то около 1/8 всей суши затопило бы водой, а уровень в мировом океане поднялся бы на 65 метров!
13. Оказывается, что вода может гореть. В Азербайджане есть место, где вода содержит большое количество метана. Преподнеся к ней спичку, она загорится в ту же секунду.
14. Лед существует не только на нашей планете. Имеются подтвержденные
данные о присутствии льда на других планетах Солнечной системы и в ядрах всех комет. Так же, льдом покрыта вся Европа — один из спутников планеты Юпитер.
15. Вода необходима человеку при борьбе с лишними килограммами. Во время диеты необходимо выпивать не менее 2х литров воды для того, чтобы облегчить вывод вредных шлаков. А стакан, выпитый до приема пищи, притупляет чувство голода и наполняет желудок, что способствует уменьшению аппетита как минимум вдвое.
16. При -120 °С с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверх вязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °С она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду — твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура [3].
ЧАСТЬ 2. ОПЫТЫПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ВОДЫ
Опыт с водой и солью
Оборудование: вода, стакан, поваренная соль (Рис.1).
Ход опыта:
1. Наполним стакан водой до краев.
2. Аккуратно помешивая содержимое стакана тонкой проволочкой или зубочисткой, начнем всыпать в него соль.
3. В ходе опыта выясняется, что в стакан воды можно добавить еще около половины стакана соли, не пролив при этом воду.
Рис.1 Опыт с водой и солью
Вывод: Когда вода находится в жидком состоянии, между ее молекулами остается свободное пространство, которое и заполняется молекулами соли. Когда все свободные участки заполнятся молекулами соли, она перестанет растворяться в воде (раствор достигнет насыщения) и жидкость перельется через край стакана.
Опыт с водой и бумагой
Оборудование: ножницы, карандаши или фломастеры, клей, цветная бумага разной плотности, широкая емкость — таз или поднос, вода (Рис.2).
Ход опыта:
1. Разрезаем бумагу на квадраты со стороной 15 см. Складываем квадраты вдвое и вырезаем из них цветы. Отгибаем лепестки у цветов вверх.
2. Помещаем цветы в емкость с водой.
3. Через некоторое время цветы начинают раскрывать свои лепестки.
Время, через которое это происходит, зависит от плотности бумаги.
Рис.2 Опыт с водой и бумагой
Вывод: Распускаться бумажные цветы начинают от того, что волокна бумаги напитываются водой, бумага становится тяжелее и распрямляется под собственной тяжестью.
Опыт с шариком и водой
Оборудование: воздушный шарик, стеклянная банка, вода, чайник (Рис. 3)
Ход опыта:
1. Наполняем воздушный шарик холодной водой таким образом, чтобы он не мог пройти в горлышко трехлитровой стеклянной банки.
2. Нагреваем воду в чайнике и наполняем ею банку.
3. Оставляем воду в банке на некоторое время, пока стены банки не прогреются.
4. Выливаем воду из банки и кладем шарик на ее горлышко.
5. Наблюдаем за тем, как шарик начинает «всасываться» в банку[4].
Рис. 3 Опыт с шариком и водой
Вывод: После того как стенки банки нагрелись и из нее была выпита вода, они начинают отдавать тепло находящемуся внутри банки воздуху. Воздух, соответственно, начинает нагреваться и его молекулы движутся быстрее. Когда мы перекрываем шариком горлышко банки, мы создаем разницу давления внутри и извне нее. За счет этого шарик и втягивается в банку.