Научно-исследовательский проект «Вода – вещество привычное и необычное»

Муниципальное автономное образовательное учреждение

Домодедовская средняя общеобразовательная школа 1

Областной конкурс

научно - исследовательской и проектной деятельности

«Юный исследователь»

Номинация: Фундаментальные науки

Секция: «Теоретическая и экспериментальная физика»

Тема: «Вода – вещество привычное и необычное»

Авторы работы: Абубакирова Алина,

Плунгян Александра,

9 «З» класс

Научный руководитель: Кузнецова Галина Юрьевна

Учитель физики МАОУ Домодедовской СОШ 1

Домодедово 2024

Содержание.

1. Введение ……………………………………………………. 2

Цель работы……………………………………………………..3

Методы исследования. …………………………………………3

Продукт………………………………………………………….3

Гипотеза…………………………………………………………3

Задачи. …………………………………………………………..3

Объект исследования. ………………………………………….3

Методы исследования ……………………………………..….. 3

Описание проекта………………………………………………3

1.1. Вода и её свойства…………………………………………3

1.2. Практическая часть………………………………………..4

2. Роль воды в природных явлениях…………………………..7

3. Влияние воды на живые организмы………………………. 9

4. Влияние человеческой деятельности на качество воды… 10

5.Методы улучшения качества воды…………………………11

5.1. Результаты опроса одноклассников……………………...12

6.Заключительная часть……………………………………….13

7. Библиографический список литературы…………........14

Введение

Вода - одно из самых обычных и привычных веществ в нашей жизни. Однако, при ближайшем рассмотрении, мы увидим, что вода имеет множество удивительных свойств и связана с множеством необычных явлений.

В этом проекте мы попытаемся охватить как привычные, так и необычные аспекты воды, изучить ее влияние на окружающую среду и здоровье человека, а также рассмотреть возможные способы улучшения качества и доступности воды. Надеемся, что наше исследование поможет нам лучше понять этот удивительный и важный ресурс, и найти способы бережного отношения к нем.

Цель работы: Исследование различных аспектов воды, включая ее обычные и необычные свойства, влияние на окружающую среду и человеческий организм.

Методы исследования: описательный, поисковый, аналитический методы и наблюдения.

Продукт: научно-исследовательский проект.

Гипотеза: Изучение различных свойств воды, ее роли в природе и человеческом организме, а также потенциальных необычных свойств.

Задачи:

1. Узнать, что такое вода, её свойства.

2. Рассмотреть роль воды в природных явлениях.

3. Оценить влияние воды на живые организмы и биологические системы.

4. Исследовать влияние человеческой деятельности на качество воды.

5. Провести анализ возможных методов улучшения качества воды.

Описание проекта: научно-исследовательская работа по физике

Вода и её свойства

Вода - это основа жизни на Земле, и без этого удивительного вещества невозможно существование любых организмов. Вода также играет важную роль в геологических процессах, формируя рельеф местности и участвуя в круговороте веществ в природе.

Вода обладает множеством удивительных свойств, которые делают ее одним из самых важных и уникальных веществ на Земле. Некоторые из основных свойств воды включают:

Полюсность: молекулы воды обладают положительным зарядом на одном конце и отрицательным зарядом на другом, что делает ее отличным растворителем для ионов и других полярных молекул.

Высокая теплоемкость: вода обладает способностью поглощать и отдавать тепло без сильных изменений температуры, что позволяет ей уравновешивать климатические условия и сохранять стабильную среду в живых организмах.

Высокая поверхностное натяжение: это свойство позволяет воде образовывать капли и удерживать их форму, а также поддерживать целостность поверхности воды.

Плотность: в твердом состоянии (лед) она менее плотная, чем в жидком состоянии, что делает лед плавающим и предотвращает замерзание озер и водоемов на Земле.

Это лишь несколько примеров уникальных свойств воды, которые делают ее таким важным и удивительным веществом.

Также, вода может находиться в трёх агрегатных состояниях:

Лёд

Когда температура воды опускается ниже 0°C, молекулы воды замедляют свои движения, образуя упорядоченную кристаллическую структуру, известную как лед. Этот процесс называется замерзанием.

Газообразное состояние

Газообразное состояние воды называется паром. Вода превращается в пар при нагревании и испарении, где молекулы воды получают энергию, необходимую для перехода из жидкого состояния в газообразное состояние. Это происходит, когда температура воды достигает ее точки кипения, которая для чистой воды на уровне моря равна 100 °C.

Жидкость

В жидком состоянии частицы вещества имеют свободное движение и могут перемещаться друг по отношению к другу, но при этом остаются сосредоточенными и не рассеиваются, как это происходит с газами. Жидкости обладают определенным объемом, но не фиксированной формой, в отличие от твердых веществ.

Практическая часть.

Сейчас мы проведём пару экспериментов, чтобы показать и доказать свойства воды.

Эксперимент 1: «Бумага и стакан воды».

 Для этого опыта нам понадобятся:

- Лабораторный стакан

- Чистая вода

- Лист бумаги

Проведение опыта:

Наполнить стакан водой.

К верху стакана прижать лист бумаги.

Аккуратно перевернуть стакан и убрать руку.

Наблюдаем за тем, что вода в стакане не выливается.

Объяснение: Это объясняется тем, что воздух давит на бумагу снизу вверх с большей силой, чем вода, которая находится в стакане. В перевернутом стакане вода давит на бумагу сверху вниз, увеличивая объём вещества (воздуха, паров воды и самой воды) в стакане.

Эксперимент 2: «Плотность воды»

Для проведения эксперимента нам нужны следующие материалы и оборудование:

- Чистая вода

- Лабораторный мерный стакан

- Электронные весы

Проведение опыта:

Установите стакан на выключенные лабораторные весы и включите их (тогда масса стакана учитываться не будет).

Налейте 100 мл воды. Измерьте массу.

Используя полученные данные, вычислите плотность воды по формуле:

ρ = m/v, где m – масса в кг, v - объем в м3

Сверим полученный результат с таблицей плотности веществ.

Объяснение: Этот эксперимент позволит определить плотность воды и использовать полученную информацию для других исследований и расчетов.

Эксперимент 3: «Палитра плотности веществ»

Для проведения эксперимента нам понадобятся:

- Лабораторная колба с мерными делениями

- Молоко 3,2%

- Средство для мытья посуды

- Вода

- Краситель

- Мёд

- Подсолнечное масло

- Пластиковые стаканы

Проведение опыта:

Отмерить одинаковое количество жидкостей в пластиковые стаканы. В воду мы добавили зелёный краситель, чтобы было лучше видно.

Осторожно, по стенке, влейте их в вазу по очереди, начиная с самой плотной. В нашем опыте порядок следующий: мед, молоко, средство для мытья посуды, вода, масло.

Ждём, пока разница в плотности сделает свое дело, и жидкости распределятся на свои места.

Объяснение: Жидкости не смешиваются, так как имеют разную плотность. Растительное масло остается на поверхности воды, потому что плотность масла меньше плотности воды. Вода – вещество менее плотное, чем мед, поэтому она остается на поверхности этой жидкости.

2. Роль воды в природных явлениях.

Вода играет решающую роль во многих природных явлениях. Некоторые из них включают следующее:

В одный цикл: Вода участвует в водном цикле, переходя от океанов, рек и озер в атмосферу в процессе испарения, затем выпадая в виде дождя, снега или росы, и вновь стекая в водоемы или проникая в почву. Этот цикл поддерживает жизнь на Земле и обеспечивает водой растения, животных и людей.

Ф ормирование облаков и осадков: Вода играет решающую роль в образовании облаков и выпадении осадков. Водяные пары взаимодействуют в атмосфере, образуя облака, которые затем могут выпадать в виде дождя, снега или града.

Эрозия и формирование ландшафта: Вода приводит к формированию ландшафта через эрозию, перенос и отложение почвы и горных пород. Реки, потоки и дождевые стоки изменяют ландшафт, формируя каньоны, ущелья и долины.

К лиматические процессы: Вода влияет на регулирование климата, воздушные массы нагреваются и охлаждаются при контакте с водой. Океаны, реки и озера играют ключевую роль в регуляции температуры Земли.

Это лишь несколько примеров роли воды в природных явлениях. В целом, вода является жизненно важным и неотъемлемым компонентом нашей планеты и играет огромную роль в поддержании жизни и формировании окружающей среды.

3.Влияние воды на живые организмы

Вода играет ключевую роль в жизни всех организмов на Земле. Она служит основным составляющим клеток, участвует в метаболических процессах, транспорте питательных веществ и выведении отходов. Без достаточного поступления воды живые организмы не смогут выжить.

Животные: Вода также играет важную роль в регуляции температуры тела у животных, а также обеспечивает увлажнение слизистых оболочек и кожи.

Растения: Для растений вода является основным источником питательных веществ, необходимых для фотосинтеза и роста.

Люди: Недостаток или избыток воды в организме может привести к серьезным здоровым проблемам. Дефицит воды может вызвать обезвоживание, нарушение работы почек, проблемы с пищеварением и другие осложнения. Избыток воды также может привести к нарушению электролитного баланса и отекам.

Таким образом, вода имеет огромное влияние на живые организмы и является необходимым компонентом для поддержания их жизнедеятельности.

4.Влияние человеческой деятельности на качество воды.

Человеческая деятельность имеет значительное влияние на качество воды. Вот несколько основных способов, которыми человеческая деятельность может повлиять на качество воды:

Загрязнение водоемов: Повсеместный выброс отходов и загрязняющих веществ в водоемы от промышленности, сельского хозяйства, транспорта и бытовой деятельности может привести к загрязнению воды. Это может включать в себя выбросы тяжелых металлов, химических веществ, пестицидов и других загрязнителей, которые могут быть вредными для живых организмов и людей.

Отходы и сточные воды: Выбросы сточных вод без очистки, а также незаконная вырубка лесов приводят к эрозии почвы и загрязнению воды отходами и пестицидами. Это может привести к понижению качества питьевой воды и ухудшению условий для живых организмов в водной среде.

Изменение водных экосистем: Строительство плотин, каналов, дорог и другая изменение окружающей среды может привести к изменению стока воды, ухудшению качества воды и уничтожению природных водных экосистем.

Глобальное потепление: Изменение климата в результате выбросов парниковых газов также оказывает влияние на качество воды, включая увеличение температуры воды, изменение уровня воды в океанах и другие негативные последствия на водные экосистемы.

Из-за этих и других аспектов человеческой деятельности, водные ресурсы мира становятся все более уязвимыми, и поддержание и улучшение качества воды становится важной задачей современного общества.

Методы улучшения качества воды.

Фильтрация: Использование фильтров для удаления загрязнений, хлора, органических веществ и тяжелых металлов из воды.

Обеззараживания: Обработка воды ультрафиолетовым светом, озонированием или использование хлора для уничтожения микробов и бактерий.

Окисление: Использование окислителей, таких как хлор, озон или перманганат калия, для удаления железа, марганца и сульфидов из воды.

Смягчение: Устранение избыточного содержания минералов, таких как кальций и магний, для улучшения вкуса и уменьшения образования накипи в водопроводных системах.

Дистилляция: Отделение воды от загрязнений путем кипячения и последующего конденсации пара.

Использование обратного осмоса: Процесс очистки воды с использованием мембран, которые удаляют соли, бактерии и вирусы.

Использование биореакторов: Использование специальных микроорганизмов для удаления загрязнений из воды.

Управление источниками загрязнений: Контроль над выбросами промышленных и сельскохозяйственных предприятий, чтобы предотвратить загрязнение воды.

5.1. Результаты опроса одноклассников

Мы провели опрос среди группы наших одноклассников, возрастом 15-16 лет, чтобы узнать их мнение и предложения. Они отвечали на данные вопросы:

Какое влияние оказывает человеческая деятельность на качество воды?

К чему может привести загрязнение воды?

Что можно сделать, чтобы избежать загрязнения воды?

Мы получили вот такие ответы:

Олеся считает, что:

Человеческая деятельность губит рыб загрязнением океанов нефтью. Люди выбрасывают пластик, а поскольку он долго разлагается, он убивает морских животных.

Загрязнение воды приводит к вымиранию морских животных.

Для избежания всего этого надо сортировать мусор.

Арина ответила нам вот так:

Человеческая деятельность загрязнает воды промышленными отходами.

Это может привести к экологической катастрофе.  

Чтобы не допустить этого надо соблюдать определенные правила сохранения окружающей среды, использовать экологически-перерабатываемые материалы (бумажные пакеты, сумки и тд) 

Настя рассказала, что:

Человеческая деятельность оказывает плохое влияние, происходит загрязнение природы.

Загрязнения приводят к гибели животных, инфекциям, различным заболеваниям

Людям следует не выбрасывать мусор где попало, следить за экологией, очищать местность от мусора

Проанализировав ответы остальных учеников, мы увидели:

что большинство людей говорят о том, что человеческая деятельность плохо влияет на качество воды и загрязняет ее промышленными отходами.

что загрязнение воды может привести к гибели морских животных, экологической катастрофе, порче климата и появлению различных заболеваний.

что для того, чтобы избежать загрязнения воды следует соблюдать определенные правила сохранения окружающей среды, использовать экологически-перерабатываемые материалы (бумажные пакеты, сумки и тд), сортировать мусор и не выбрасывать его где попало, а в местах, отведенных специально для этого.

6.Заключительная часть

Выводы о воде как веществе, привычном и необычном, могут быть сформулированы в контексте ее уникальных свойств и неизменной важности:

Способность образовывать водородные связи и удивительные физические свойства делают воду необычным и уникальным веществом. Ее способность к поларности, высокая теплоемкость, теплопроводность и поверхностное натяжение делают ее важным элементом для поддержания жизни на Земле.

Вода имеет привычное значение для всех форм жизни и является ключевым фактором в поддержании экосистем, климата и обеспечении жизненно важных процессов.

Одновременно, вода также обладает рядом необычных свойств, таких как аномальное поведение при замораживании и плавлении, что делает ее еще более удивительным объектом исследования.

Познание и понимание воды в ее привычном и необычном проявлении имеет крайнюю важность для сохранения и рационального использования водных ресурсов, а также для развития новых технологий и инноваций в области экологии и химии.

Выводы приводят к пониманию того, что вода - это не только просто жидкость, необходимая для нашей жизни, но и сложное и удивительное вещество, исследование которого всегда будет приносить новые открытия и знания.

7.Библиографический список литературы

1. Генри, Джон. "Вода: важнейшее строительное вещество жизни". HarperCollins, 1997.

2. Глейзер, Дэвид. "Химия воды: Введение в природу и характеристики воды". Химия, 2010.

3. Водяной, С. В. "Основы гидрогеологии и инженерной геологии". Геология, 2004.

4. Глебов, Леонид Борисович. "Микробиология воды". Высшая школа, 1991.

5. Дженкинс, Хью Д., и Ричард Дж. Ленгени. "Загрязнение воды: спектр и стоимость". Загрязнение воды: спектр и стоимость, 2002.

6. Глобальный отчет ООН по водным ресурсам, доступный на сайте ООН или других официальных исследовательских источниках.