Мы все привыкли воспринимать воду как должное, забывая, что это уникальный элемент, без которого не было бы жизни на нашей планете. Мало кто задумывается над удивительными свойствами воды, и это, пожалуй, понятно – ведь вода повсюду окружает нас, она очень обычна на нашей планете. Ну, а обычное никогда не кажется удивительным. Однако сама обыденность необычна. Ведь никакое другое вещество не встречается на Земле в таких количествах, да еще одновременно в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Каждый день мы используем воду для повседневных нужд и не задумываемся о том, как мало мы в действительности знаем о ней. Используя воду ежедневно для приготовления пищи, бытовых, сельскохозяйственных и технических целей, мы не задумываемся о ее роли в нашей жизни. Сколько тайн и загадок таит в себе такое близкое и знакомое понятие – вода?

Цель проекта:

провести опытные исследования физических свойств воды;

Задачи проекта:

Используя различные информационные источники, расширить свои теоретические знания о физических свойствах воды и ее аномалиях.

Провести опытную проверку изученных свойств.

На основе знаний физики объяснить большинство явлений и процессов, связанных с водой.

Представить результат в доступной привлекательной форме

Чтобы как можно лучше познакомиться с таким обычным для всех веществом как вода, раскрыть сущность этого вещества, значимость её физических свойств, необходимо провести опыты, связанные с её свойствами.

Глава 1. Теоретическая часть Физические свойства воды и ее аномалии

Вода обладает многими интересными свойствами, резко отличающими ее от всех других жидкостей. И если бы вода вела себя «как положено», то Земля стала бы просто неузнаваемой. Для воды, будто законы не писаны! Но, благодаря ее капризам, не могла бы родиться и развиваться жизнь.

Вода – это прозрачная жидкость без запаха, цвета, вкуса. Вода текуча. Легко меняет форму, трудно сжимается, сохраняет свой объем. Все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Все, кроме воды. При температуре от 0 до + 4 °С вода при охлаждении расширяется, при нагревании сжимается. При + 4 °С вода имеет наибольшую плотность, равную 1000 кг/м3. При более низкой и более высокой температуре плотность воды несколько меньше. Благодаря этому осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь сверху, опускается вниз, на дно, только до тех пор, пока ее температура не снизится до +4 °С. Тогда в стоячем водоеме устанавливается распределение температуры, изображенное на рисунке 1.

Рисунок 1. Распределение температуры

Благодаря этому под слоем льда, покрывающим водоем сверху, живут в воде рыбы и другие обитатели водоемов.

Чтобы нагреть 1 г воды на 1 °С, ей необходимо отдать в 5, 10, 30 раз большее количество теплоты, чем 1 г любого другого вещества, т. е. вода имеет очень большую удельную теплоемкость, равную 4200 Дж/(кг•°С). Вследствие этого вода является хорошим теплоносителем. Большая удельная теплоемкость воды определяет климат планеты. Вода нагревается значительно медленнее суши, забирая большое количество солнечного тепла. Полученное тепло она сохраняет дольше, чем воздух и земля, выполняя при этом терморегулирующую функцию. На этом свойстве воды основан и принцип обогрева жилых помещений при движении горячей воды по батареям отопительной системы.

Бросьте твердый кусочек свинца в жидкий свинец, и он потонет, так как он плотнее жидкого, как и подавляющее большинство других веществ. А вода? Твердая вода — лед — имеет плотность всего 900 кг/м3, поэтому льдины спокойно плывут по поверхности реки. Расширение воды при отвердевании вызывает разрушение горных пород. Затекая днем в трещины скал, вода ночью замерзает и отделяет куски породы.

В одном стакане находится лед при 0 °С, а в другом — такое же количество «ледяной» воды. Разница между ними по запасу внутренней энергии так же велика, как между водой при 0°С. и 80°С. Переход из твердого состояния в жидкое сопровождается у воды необыкновенно большим поглощением теплоты — 330 кДж/кг! Из распространенных металлов только алюминий превосходит воду по величине удельной теплоты плавления. Большое количество теплоты, которое нужно отнять у воды при ее замерзании, объясняет тот факт, что во время снегопада обычно становится теплее, а во время весеннего ледохода у реки сравнительно прохладно. Вода переходит из твердого в жидкое состояние и наоборот (тает и замерзает) при одной и той же температуре 0°С.

Вода требует громадного количества теплоты для своего испарения. Вот почему там, где много воды, даже под палящими лучами солнца бывает не очень жарко. Испаряя некоторое количество воды через поры кожи, организм человека имеет возможность поддерживать определенную температуру тела. Удельная теплота парообразования воды равна 2300 000 Дж/кг. Если бы удельная теплота парообразования воды была раз в десять меньше (например, как у жидкого азота или керосина), то один за другим высыхали бы мелкие водоемы, дождь испарялся бы зачастую еще в воздухе, а леса и луга вскоре превратились бы в пустыню. Температура кипения воды +100°С, хотя и тут вода проявляет интереснейшие свойства: это правило соблюдается только при нормальном давлении (которое составляет 760 мм рт. ст.), при понижении давления уменьшается, и температура кипения воды (например, на высоте 2900 м над уровнем моря, где атмосферное давление составляет 525 мм рт. ст., точка кипения воды составляет 90°С.)

Вода – поразительная жидкость – у нее есть другая аномалия. Из всех жидкостей, кроме ртути, у воды самое большое поверхностное натяжение.

Все системы стремятся уменьшить свою энергию. Точно так же сила поверхностного натяжения стремится сократить до минимума площадь поверхности жидкости. Из всех геометрических форм шар обладает при данном объеме наименьшей поверхностью. Так что собственная форма жидкости – шар. Большое количество жидкости не может сохранить шарообразную форму: она изменяется под действием силы тяжести. Если устранить действие силы тяжести, то под действием молекулярных сил жидкость примет форму шара.

Роль поверхностного натяжения в жизни очень разнообразна. Например, существуют целые виды мелких насекомых и паукообразных, передвигающихся за счет поверхностного натяжения. Наиболее известны водомерки, которые опираются на воду кончиками лапок. Сама же лапка покрыта водоотталкивающим налетом. Поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, но за счет силы поверхностного натяжения водомерка остается на поверхности.

В обычных сосудах вода принимает горизонтальную поверхность. Однако и здесь требуется поправка. Приглядитесь внимательнее, и вы заметите, что у краев поверхность жидкости приподнята и образует вогнутую форму. Это – тоже следствие поверхностного натяжения. Молекулы жидкости взаимодействуют между собой и с молекулами сосуда. В зависимости от того, какая из этих сил больше будет наблюдаться, явление смачивания (вогнутая поверхность) или не смачивания (выпуклая форма). Благодаря капиллярным явлениям влага поднимается, и растения имеют возможность питаться.

Вода – лучший растворитель. Свойства и строение воды во многом определяют различные особенности растворов. Вода нужна для нашего организма как растворитель питательных веществ, и как переносчик их, и как среда, в которой протекают различные процессы, связанные с нашей жизнедеятельностью. Нельзя забывать, что в истории нашей планеты вода имеет исключительное значение. Пожалуй, никакое другое вещество не может сравниться с водой по своему влиянию на ход тех величайших изменений, которые претерпела Земля за многие сотни миллионов лет своего существования. Там, где есть жизнь, всегда есть вода. Жизнь без воды невозможна.

Огромное значение воды и важность проблем, связанных с ее загрязнением ни у кого не вызывает сомнений. Запасы пресной воды ограничены. Берегите себя. Берегите воду. Берегите нашу планету!

Аномалии воды — отклонения от нормальных свойств тел — до конца не выяснены и сегодня, но главная причина их известна: строение молекул воды. Атомы водорода присоединяются к атому кислорода не симметрично с боков, а тяготеют к одной стороне.

Секреты воды

Современная наука продолжает изучать и находит новые свойства воды. Изучая свойства воды, мы узнали очень интересный факт. Вода обладает «памятью» – 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.

Предполагается, что вода океана хранит память о созданиях, обитавших в его глубинах. Ледники тоже могут вмещать в себя миллионы лет истории нашей планеты. По мнению руководителя лаборатории научно-экспериментального центра Минздрава РФ Станислава Зинина, вода состоит не из отдельных молекул, а из крупных соединений, включающих до 900 молекул - так называемых кластеров. Вода, состоящая из множества кластеров различных типов, воспринимает, хранит и передает самую различную информацию. Вода реагирует на мысли и эмоции окружающих ее людей, на события, происходящие с населением. Кристаллы, образовавшиеся из только что полученной очищенной воды, имеют простую форму хорошо известных шестиугольных снежинок. Накопление информации меняет их строение, усложняя, повышая их красоту, если информация добрая, и, напротив, искажая или даже разрушая первоначальные формы, если информация злая, оскорбительная. Наблюдали такую ситуацию, когда кристаллы, образовавшиеся из воды, находившейся рядом с цветком, повторили его форму.

Таким образом, вода обладает памятью, которая ей позволяет даже после значительного разбавления распознавать хранящуюся в молекулах информацию. При этом негативная (в смысле вредная) информация также сохраняется. Вода циркулирует вокруг земного шара, протекает через наши тела и разносится по всему миру. Если бы мы могли прочесть информацию, которая хранится в памяти воды, то узнали бы историю.

Мгновенная заморозка: все дело в том, что очищенная без примесей

вода может оставаться жидкой, даже при температуре намного ниже нуля.

Такое явление называется нестабильное состояние переохлажденной

жидкости и может наблюдаться при температуре до – 40 градусов. Это

происходит из-за того, что в очищенной воде отсутствуют центры

кристаллизации, вокруг которых происходит замерзание воды, такие центры

образуются при попадании в воду инородных тел. С неочищенной водой такое

невозможно, так как она содержит в себе различные примеси, которые и

образуют центры кри