XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тайны движения воды
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В обычной жизни мы редко задумываемся о существенной роли воды. А между тем ничто живое не может появиться, развиваться и существовать без воды. Вода в жизни человека и всего живого на Земле играет главную роль.
Вода –это сама жизнь!
Мне стало очень интересно, так ли необычна вода и что нового я могу увидеть и понять, изучая природу воды. На уроках окружающего мира я узнала, что для роста и развития всем живым организмам, в том числе и растениям необходима вода. Практически все растения поглощают воду из почвы с помощью корня. В то же время, наблюдая за ростом растений, я задала себе вопрос, почему листья на самой макушке деревьев, даже самых высоких, зеленые и не сохнут. Как вода поднимается к ним от корня до самого верха? Раз листья и цветы не сохнут, значит, вода течет вверх. Я знаю, что человек может заставить течь воду вверх. Примером тому служат многочисленные фонтаны, созданные людьми. Но как вода без помощи человека может течь вверх? Ответ на вопрос мне непременно захотелось получить. Поэтому я решила выяснить, что помогает воде самостоятельно течь вверх.
Цель исследования: выявить удивительные свойства воды.
В работе были поставлены следующие задачи:
-
Выяснить, что такое вода.
-
Изучить основные свойства воды.
-
Изучить движение воды.
Объект исследования: вода
Предмет исследования: движение воды.
Методы исследования: изучение литературы, анализ интернет-сайтов, наблюдение, эксперименты.
Гипотеза: может ли вода течь вверх.
Актуальность: трудно себе представить нашу жизнь без воды. Поэтому, я считаю, что любая тема о воде – всегда будет актуальной, так как вода — это единственное вещество на Земле, обладающее удивительными свойствами и без которого не может существовать ни один живой организм. Вода – это богатство. Мы должны научиться видеть, понимать и применять в жизни удивительные свойства воды.
-
Теоретическая часть.
1.1. Вода – это жизнь.
Вода — это жидкость без вкуса, запаха, цвета, которая входит в состав всех живых существ. Вода — это часть неживой природы. Вода содержится в реках, озёрах, болотах, морях и океанах, а также глубоко под землёй. Содержится вода и в атмосфере.
Вода – это не просто основной источник жизни на Земле, это и есть сама жизнь. Эта универсальная жидкость является обязательной составляющей всех существ на планете, включая самого человека. Люди примерно на 80 процентов состоят из воды.
Для человека вода является более ценным природным богатством, чем уголь, нефть, газ, железо, потому что она незаменима. На протяжении всей своей жизни человек ежедневно имеет дело с водой. Он использует ее для питья и пищи, для умывания, летом – для отдыха, зимой – для отопления.
1.2. Свойства воды.
Вода́ (оксид водорода, гидроксид водорода, химическая формула — H2O) — бинарное неорганическое соединение, молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.
Вода играет огромную роль в жизни любого живого существа. Отличить воду от любой другой жидкости помогут ее свойства. Основными свойствами являются:
Прозрачность и бесцветность
Вода состоит из особых веществ - кислорода и водорода. Эти вещества не имеют цвета, а значит, человек не может их увидеть, поэтому причиной прозрачности воды являются её составляющие.
Текучесть
Вода является жидкостью.
Жидкость текуча, то есть она не имеет собственную форму, но зато может принимать вид сосуда, в который она налита. Текучесть - свойство жидкости менять свою форму под действием внешних сил, но при этом, не разделяясь на частички. Когда мы наливаем воду в стакан, она льется единой струей, а не кусками.
Отсутствие запаха и вкуса
Озера, реки, моря, океаны могут пахнуть, но испускает аромат не сама жидкость, а определённые компоненты, содержащиеся в воде, которые в свою очередь имеют запах. Но человек не может почувствовать ни вкус, ни запах обычной чистой воды, которая есть в каждом доме.
Растворитель
Вода — это универсальный и самый распространенный растворитель на планете Земля. Некоторые вещества вода растворяет, такие вещества называются гидрофильными (соли, сахара, аминокислоты, спирты). А некоторые она не может растворить, такие вещества называются гидрофобными (липиды, жиры, нерастворимые соли, некоторые белки). Например, масло не растворяется в воде, а сахар растворяется, значит, масло - гидрофобное, а сахар - гидрофильное вещества.
Принимает три агрегатных состояния
Жидкое состояние. Это состояние вода принимает, когда ее температура не ниже 0 и не выше 100 градусов по Цельсию при нормальном атмосферном давлении.
Лёд – это твердое состояние воды. Жидкость превращается в лед, когда температура опускается ниже 0 градусов по Цельсию. Вода при этом процессе расширяется, становится больше.
Газообразное состояние. Когда температура достигает отметки выше 100 градусов по Цельсию, тогда вода превращается в водяной пар. Можно увидеть это состояние, посмотрев на облака или туман на улице.
1.3. Интересные факты о воде
Немного интересной и полезной информации о воде.
-
Человек без воды может прожить не более 5 дней.
-
Только 3% воды на Земле - пресная, причем большая ее часть содержится в ледниках. И лишь 1,1% воды на Земле пригоден для питья.
-
Горячая вода замерзает быстрее холодной.
-
Сверхохлаждение воды. Этим свойством обладает очень чистая вода. При охлаждении ниже точки замерзания такая вода остается жидкой. Её кристаллизация может быть спровоцирована пузырьками газа, примесями, неровной поверхностью емкости. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.
-
«Стеклянная» вода. При температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед. При -120 °C вода становится сверх вязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.
-
Всемирный Водный День празднуется каждый год 22 марта.
-
Крупнейшим водоемом пресной воды является Байкал.
-
Человек за свою жизнь выпивает в среднем 35 тонн воды.
-
Вода — единственная субстанция, которая встречается в природе в трех формах: твердой (лед), жидкой и в виде газа.
-
В Антарктике находится самый холодный лед, а вот самым теплым льдом считается Альпийский, так как его температура составляет 0 градусов по Цельсию.
-
В Антарктиде обнаружено озеро, которое не замерзает даже при температуре -50 градусов. А все из-за того, что в нем слишком много соли.
1.4. Удивительные места на Земле
Детский водопад, Англия
Удивительное явление можно наблюдать на реке Kinder, там находится 30-метровый Детский водопад, вода которого при сильном ветре поворачивается вспять. Он находится в национальном парке Пик-Дистрикт в графстве Дербишир в Англии.
Аномалия у подножия горы Арагац, Армения
Необычный район в Армении: здесь река течет вверх, а машина сама забирается в гору. Эта природная аномалия находится у горы Арагац в Арагацотнской области на западе Армении, в 30 км от границы с Турцией. Чтобы увидеть необычное явление, к подножию горы едут тысячи любопытных туристов из Армении и других стран.
Китай Синьцзян-Уйгурский автономный район
В Синьцзян-Уйгурском автономном районе на северо-западе Китая обнаружен аномальный холм, по склону которого вода течет не вниз, а вверх. Странный холм обнаружен двумя туристами в районе горной гряды, расположенной в 10 км от поселка Баньцзегоу уезда Цзитай.
Шоссе возле города Бейт-Шемеша, Израиль.
На участке, протяженностью около полукилометра, предметы катятся вверх по горе. По легенде именно здесь евреи потеряли сундук с каменными скрижалями, на которых начертаны десять заповедей.
Холм на острове Чеджудо, Южная Корея.
Здесь также наверх движутся вода, бутылки, автомобили.
-
Тайны движения воды
2.1 Действие на воду силы тяжести
Как известно Земля обладает силой притяжения. Если какой-нибудь предмет, падает с высоты в атмосфере Земли, то он попадает на землю. Его притягивает к земле сила тяжести. Она притягивает к центру земли всё без исключения. То же самое происходит и с водой. Только твёрдые предметы сохраняют свою форму, а вода нет. Вода, как и любая жидкость, расплёскивается и растекается. Сила тяжести заставляет стекать её к самой низкой точке на местности. Поэтому, где вода - там самое низкое место. Любой водоём – это впадина. Почему реки текут и впадают в озёра и моря? Река наклонена к тому водоёму, в который она впадает. Одним из примеров доказательства того, что вода притягивается к земле, являются водопады. Поэтому в обычном состоянии на нашей планете вода не может подниматься вверх. Но, если к воде применить различные силы, то она будет по-разному себя вести.
2.2. Капиллярные явления.
Оказывается, что в некоторых случаях бывает, вода движется не вниз, а вверх. Одним из примеров самопроизвольного поднятия воды в природе являются капиллярные явления.
Ученые доказали, что в определённых условиях небольшое количество воды может подниматься вверх по капиллярам или узким каналам. Физики утверждают, что если тоненькую трубку поместить в сосуд с водой, то вода в трубке, поднимется выше, чем уровень воды в исходном сосуде. При этом всё зависит от диаметра трубки. Чем тоньше трубка, тем выше столбик воды.
Капиллярные явления можно наблюдать и в повседневной жизни.
Медики утверждают, что кровь движется в нашем теле благодаря этому явлению. Вода может подниматься в почве, смачивая толщу земли от грунтовых вод и до поверхности. Благодаря тому, что по капиллярам деревьев и других растений вода тоже может подниматься вверх, растения получают из почвы воду, вместе с растворёнными в ней питательными веществами и минералами.
2.3. Атмосферное давление.
Атмосферное давление Земли может также способствовать поднятию воды. Например, если в каком-то пространстве разредить воздух, то жидкость в таком воздухе может подняться выше уровня основного сосуда.
-
Практическая часть
Для подтверждения нашей гипотезы мы провели ряд опытов.
3.1. Проверка капиллярных явлений
Опыт № 1: «С бумажной салфеткой и красителями» Приложение 1
Для этого эксперимента мы взяли: 4 прозрачных стаканчика, красители, салфетки.
В два стаканчика мы налили воды и развели красители. В двух других воду оставили прозрачной. Я опустила в воду с красителями только кончик салфетки и окрашенная вода стала очень быстро подниматься по салфетке, окрашивая воду в другом стаканчике. Оказывается, что салфетка имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая, в свою очередь, имеет волокнистое строение. Таким образом, воде не составляет труда найти себе пути – капилляры для движения вверх.
Вывод: вода может подниматься, заполняя капилляры пористого материала.
Опыт № 2: «С цветком хризантемы» Приложение 2
Для доказательства существования капиллярных явлений в живой природе я решила сделать опыт с цветами. Если вода может подниматься по капиллярам растения, то окрашенная вода сможет проникнуть в капилляры белого цветка и окрасит его.
Для опыта мне потребовались: цветок хризантемы белого цвета, стаканчики с разведенными в них красителями.
В стаканчики мы налили воды и развели красители. Цветок опустили в воду с красителями. Через некоторое время цветы начали менять цвет. Стебель поглощает окрашенную воду, а от него вода поступает к бутону цветка. Этот процесс известен как «капиллярный эффект». Именно таким образом растения впитывают воду корнями из земли, после чего она поступает к стеблю, листьям и бутонам цветка.
Вывод: вода может подниматься по капиллярам растения.
3.2. Проверка влияния на воду атмосферного давления.
Опыт № 3: «Шприц» Приложение 3
Для этого эксперимента мы взяли медицинский шприц и стакан с подкрашенной водой. Вначале опыта мы продвинули поршень шприца до упора к отверстию шприца. После этого отверстие шприца опустили в подкрашенную воду. Поршень подтянули вверх. Вода сама начала продвигаться вверх за поршнем. При выталкивании поршня в шприце образуется безвоздушное пространство и когда мы двигаем поршень обратно, то атмосферное давление помогает заполнить разреженное пространство жидкостью.
Вывод: в разреженном пространстве вода может подниматься вверх.
Опыт № 4: «Давление имеет значение» Приложение 4.
Для этого опыта мы взяли тарелку с высокими краями, стакан, краситель, пластилин, свечку, спички. Наливаем воду в тарелку и высыпаем краситель. Ставим свечку в пластилин и размещаем конструкцию в центр тарелки. Свечку аккуратно поджигаем. Затем накрываем свечку стаканом. Через несколько секунд огонь потух, так как кислород, поддерживающий горение, заканчивается, и вода начала втягиваться внутрь стакана. Почему это произошло? Огонь нагрел воздух внутри стакана. В результате выросло давление воздуха в стакане, что заставило воздух расшириться (увеличился его объем). В итоге часть воздуха из стакана начала выходить. Когда огонь потух, воздух в стакане остыл, и его давление уменьшилось, и стало меньше атмосферного. Именно разность давлений в стакане и атмосферного давления и затолкало воду внутрь стакана.
Вывод: разность давлений (давления в стакане и атмосферного давления) помогает воде подняться вверх.
Заключение.
В ходе проведения исследовательской работы я сделала выводы:
- вода может течь вверх. Эту замечательную особенность используют люди (фонтаны, водопроводы, медицина).
- вода может подниматься вверх благодаря разности атмосферного давления и давления в сосуде, явлению капиллярности.
Таким образом, моя гипотеза подтвердилась. Вода может течь вверх, при этом творя необыкновенные чудеса.
Поставленные цели и задачи исследования выполнены.
Список источников информации:
1. Всё обо всём. Популярная энциклопедия для детей. – М.: Слово, 1994
2. Левемарк, Л. Физика без приборов./ Л. Левемарк, К. Фреск; пер. со швед. О. Лозовской. – М.: Издательский Дом Мещерякова, 2010.
3. Энциклопедия для детей. Экология. Москва «Аванта» 2003
4.http://www.pravda.ru/science/mysterious/anomalareas/26-07-2012/1122963-perelman-0/
5. http://www.kakprosto.ru/kak-904489-gde-na-zemle-ne-deystvuet-sila-prityazheniya-#ixzz4ZNTeJ1Rc
6. http://www.kakprosto.ru/kak-867369-mozhet-li-voda-tech-v-goru#ixzz4ZIBU9KUT
П риложение 1
П риложение 2
Приложение 3
Приложение 4