Исследовательская работа по физике на тему "Физические свойства воды"

Исключительно важна роль воды в глобальном кругообороте вещества и энергии, возникновении и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.

Вода является важнейшим веществом для всех живых существ на Земле.

Актуальность
Вода - простейшее устойчивое химическое соединение водорода и кислорода (окись водорода - H2O), при нормальных условиях - бесцветная (голубоватая в толстых слоях) прозрачная жидкость без запаха. Одно из самых распространенных соединений в природе, играющее исключительно важную роль в процессах, происходящих на Земле.

Молекулы воды зарегистрированы также в межзвездном пространстве, она входит в состав комет, больших планет Солнечной системы и их спутников, обнаружена на Марсе и Венере.

Объект исследования: вода.

Предмет исследования: физические свойства воды.

Цель исследования: рассмотреть, какими физическими свойствами обладает вода

Задачи исследования:

• Ознакомиться с физическими свойствами воды.
• Сделать вывод на основании полученных данных.
• Узнать интересные факты о воде.

Ознокомительная часть

Интересные факты о воде

1. Вода покрывает 70% территории нашей планеты. В то же время пресной, то есть пригодной для питья, являются только 3% от этого количества. Но большая часть ее невозможно использовать, так как она находится в ледниках.
2. Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Опыты экспериментально доказывают это, но почему так происходит, ученые до сих пор не знают наверняка.
3. Вода может не замерзать до – 42° градусов. Очень чистая вода, без примесей, может охлаждаться до этой температуры, оставаясь жидкой. Дело в том, что лед начинает образовываться вокруг частичек примесей, содержащихся в воде.
4. Вода обладает памятью. Водородная связь объединяет молекулы H₂O в группы, которые принято называть кластерами, а те в свою очередь образуют клатраты. Структурированной водой называют именно воду с упорядоченной организацией кластеров. Поскольку кластеры воды могут перестраиваться от любого воздействия, получается, что вода записывает всю окружающую ее информацию. Этот эффект ученые назвали "память воды".
5. Достаточное количество воды необходимо для здоровья сердца. Наблюдения показали, что люди, выпивавшие 6 стаканов воды в день, имели более здоровое сердце, чем люди, выпивавшие по 2 стакана.

Физические свойства воды

При обычных условиях вода - прозрачная жидкость без вкуса и запаха. В тонком слое она бесцветна, а при толщине более 2 м имеет голубой оттенок. Плотность жидкой воды максимальна при 4 °С и равна 1 г/см³ (1000 г/дм³). В отличие от других веществ твердая вода (лед) легче жидкой.

При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст., 101 325 Па) вода переходит меняет агрегатное состояние-превращается в лед при температуре в 0 °C. И кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C (значения 0 °C и 100° по температурной шкале "по Цельсию").

Кипящая вода и лед

В ходе эксперимента выяснилось, что вода кипит при температуре 100 С, а замерзает при 0. При снижении давления температура таяния (плавления) льда медленно растет, а температура кипения воды - падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такие давление и температура называются тройной точкой воды.

При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лед превращается непосредственно в пар. Температура возгонки (сублимации) льда падает со снижением давления. При высоком давлении существуют модификации льда с температурами плавления выше комнатной.

Вода обладает поверхностным натяжением - термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объем системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Поверхностное натяжение возникает на границе газообразных, жидких и твердых тел. Обычно под термином "поверхностное натяжение" имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе жидкость - газ. В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объемах фаз.

Физические свойства воды существенно зависят от ее температуры. Наиболее сильно эта зависимость выражена у таких свойств, как удельная энтальпия и динамическая вязкость. При нагревании значение энтальпии воды значительно увеличивается, а вязкость существенно снижается.

Другие физические свойства воды, например, коэффициент поверхностного натяжения, число Прандтля и плотность уменьшаются при росте ее температуры. К примеру, плотность воды при нормальных условиях (20°С) имеет значение 998,2 кг/м³, а при температуре кипения снижается до 958,4 кг/м³.

Исследовательская часть

Опыт 1. Поверхностное натяжение воды

Ход работы: Для проведения опыта нам понадобится стакан, вода и кусочек бумаги. Наливаем воды в стакан и кладем бумажку сверху. Видно, что бумажка не тонет, а держится на поверхности.

Из эксперимента выяснилось, что вода способна удерживать на поверхности некоторые материалы (бумагу, картон, листья и даже железную монету). А если добавить в воду соль, то ее плотность увеличится и она сможет удерживать более тяжелые предметы.

Соль и вода

Опыт 2. Смешение жидкостей

Ход работы: Для опыта потребуется стакан, вода и другая жидкость с различной от воды плотностью, в моем случае подсолнечное масло. Наливаем в стакан воды, а сверху масло. Видно, что масло осталось наверно, а вода снизу. Жидкости никак не смешались. Это произошло из-за различной плотности жидкостей.

Масло и вода

Заключение

В результате исследования выяснилось, что вода может находиться в жидком, твердом и газообразном состоянии. Может принимать любую форму не меняя объема. Вода очень сильный растворитель. Может удерживать на себе предметы и не смешиваться с некоторыми другими жидкостями.

Вода – одно из главных богатств на Земле. Трудно представить, что стало бы с нашей планетой, если бы исчезла пресная вода. Человеку нужно выпивать в день около 1,7 литров воды. И примерно в 20 раз больше ежедневно требуется каждому из нас для других потребностей. Без воды невозможно растениеводство, животноводство, все отрасли промышленности. Без воды невозможна жизнь на Земле.