Презентация на тему к НПК Интересные свойства воды

или опровергнуть факт, что горячая вода при отрицательной температуре

замерзает быстрее холодной.

Задачи работы:
-изучить имеющиеся материалы по данной теме;
-изучить некоторые химические и физические свойства воды;
-провести опыты с водой;
-сделать выводы о проделанной работе.

Методы исследования:
- изучение литературы и материалов из интернета по данной теме;
- самостоятельное рассуждение и анализ данных;
- наблюдение;
- эксперимент.

около 71% поверхности нашей планеты, образующей океаны, моря,
реки, озёра

и болота. Вода содержится в бескрайних ледяных пустынях полярных
областей, в дрейфующих айсбергах, в ледяных шапках горных вершин.
Пролетающие над нами тучи и облака, несут живительную влагу в виде дождя, снега
или града на огромные расстояния. Все растения и животные содержат в себе воду.
В организме человека содержится до 75% воды. Живые организмы нашей планеты
приспособились к различным условиям: к полной темноте, высокой температуре,
холоду. Но ни одно живое существо не может обходиться без воды. Предполагается,
что жизнь на планете Земля возникла благодаря наличию воды. В воде миллионы
лет назад зародилась жизнь, в процессе эволюции вышла из неё, постепенно
заселив сушу. Без воды жизнь на планете Земля невозможна, невозможна и
жизнедеятельность человека. Вода самое распространенное, дешевое и доступное
вещество, которое используется во всех сферах человеческой деятельности. Люди с
глубокой древности изучали её свойства и химический состав. Казалось бы, какое
вещество может быть более изученным чем вода. Но оказывается вода таит в себе
множество неразгаданных загадок.

Мпембы – парадокс, который гласит, что горячая
вода (при некоторых

условиях) может замёрзнуть быстрее, чем холодная, хотя
при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания.

Парадокс - это ситуация которая может существовать в реальности, но при этом
совсем не иметь логического объяснения…

школы в Танзании Эрасто Мпемба делал
практическую работу по

поварскому делу. Ему нужно было изготовить мороженое –
вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной
температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому,
Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой
части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник
еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его
товарищей, приготовленное по заданной технологии. Он обратился за объяснением
к учителю физики, но тот лишь посмеялся над учеником. Эффект заинтересовал
мальчика, и он проверил его на обычной воде. Позже такой же вопрос Мпемба
задал приехавшему в школу профессору физики. Профессор не смог дать ответа,
на поставленный вопрос, но проведенная им экспериментальная проверка
подтвердила наличие эффекта, но не дала его объяснения.

меня вопросу в интернете, выяснилось, что
мнения разделились. На

первом месте: люди никогда не слышавшие о эффекте
Мпембы. На вопрос о том какая вода при одинаковых условиях, горячая или холодная,
замерзнет раньше, дают ответ – конечно холодная. На втором: сторонники эффекта,
доказывающие его многочисленными опытами. На третьем: противники, говорящие
о невозможности такого эффекта. Ведь парадоксальность эффекта Мпембы в том, что
горячая вода остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество
холодной воды, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в
процессе охлаждения до 0°С.
Ну что же, остается провести эксперименты и своими глазами убедиться в
справедливости всего выше сказанного. Но перед этим необходимо изучить
основные свойства и состояния воды.

из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Так

выглядит структура молекулы воды





В центре находится крупный атом кислорода, сбоку два более мелких
атома водорода. Атомы соединены между собой химическими связями.

Основные физические свойства воды:

- вода прозрачна;
- бесцветна;
- не имеет вкуса;
- не имеет запаха;
- обладает текучестью;
- вода не содержит калорий;
- растворяет многие другие вещества;
- чистая вода – хороший изолятор;
- может переходить из одного
агрегатного состояния в другое;
- вода, одно из немногих веществ при
замерзании увеличивающиеся в
объеме.

вещества – состояние одного и того же вещества в

определенном интервале температур и давлений. Вода – единственное вещество на Земле, которое существует сразу в трех агрегатных состояниях: в твердом, жидком и газообразном виде. Известно что, когда вода сильно охлаждается, она превращается в лед. Растаяв лед опять превращается в воду, а при постепенном нагреве вода начинает испаряться переходя в газообразное состояние – пар.
Чем выше температура воды, тем интенсивнее она испаряется. При нормальном атмосферном давлении вода замерзает при температуре 0°С, кипит вода при 100°С.

стакана. Промаркируем их буквами «Х» и
«Г». В стакан

с маркером «Х» нальем 150 мл холодной кипяченой воды,
температурой 23°С, в стакан с маркером «Г» нальем такое же количество горячей
воды, температурой 72°С. Оба стакана поставим в морозильную камеру на полтора
часа, и каждые полчаса будем наблюдать за процессами происходящими в
стаканах, не вынимая их из морозильной камеры.

в стакане с маркером «Х», образовались
кристаллы льда. В стакане

с маркером «Г» кристаллы льда отсутствовали. Через час
наблюдений в обоих стаканах образовался лед. Через полтора часа, вынимаем
стаканы из морозильной камеры. И в том и другом стакане наблюдается толстая
корка льда, с камерой заполненной водой в центре. Так же объем льда в стакане «Х»,
несколько больше, объема стакана «Г». Пробив лед и слив воду в две одинаковые
емкости, мы наблюдаем, что в емкости помеченной «Х», воды меньше, чем в емкости
помеченной «Г». Из этого опыта можно сделать вывод: холодная вода замерзла,
раньше, чем горячая, при том, что объем горячей воды немного уменьшился в
процессе более интенсивного испарения. При этом эффект Мпембы не наблюдался.

что-то не так. Ведь в интернете сотни
описаний и

видео подтверждающие исследуемый парадокс. Поэтому в этом опыте
будут использованы аппаратно-программные средства, в составе ноутбука с
установленной программой мониторинга температуры, и два электронных датчика
температуры. Цель этого опыта, определить с помощью приборов, какая вода горячая
или холодная достигнет раньше точки замерзания.
Возьмем те же стаканы, что использовались в первом опыте. Количество воды
возьмем тоже, 150мл. В стакан «Х» нальем холодную воду, в стакан «Г» горячую.
Ставим стаканы в морозильную камеру, но в отличии от предыдущего опыта, меняем
их местами, и на дно каждого стакана опускаем электронный термометр.

и время
опроса электронных термометров, а так же функцию построения

графика. Красный
цвет графика присваиваем датчику находящемуся в стакане с горячей водой. Синий -
датчику, который находится в стакане с холодной водой. Длительность нашего
наблюдения делаем равным двум часам, а время опроса датчиков 60 секунд. Это
означает, что в течении двух часов, раз в минуту, одновременно с обоих датчиков
будет считываться текущая температура, которая будет отмечаться красным и синим
цветом на графике.
Запускаем программу и наблюдаем, что температура горячей воды 70°С, а холодной
22°С. Следует отметить, что температура в морозильной камере -27°С.

первом опыте наблюдается толстая ледяная корка, с
расположенной в середине

не замерзшей водой. В этот раз льда больше, чем в
предыдущем опыте, хотя этого следовало ожидать, времени прошло на пол часа
больше. На стаканы предварительно были нанесены метки черным маркером,
обозначающие уровень налитой воды. Как и в опыте 1, наблюдается увеличение
в объема льда, в стакане с холодной водой. В стакане с горячей водой, объем
почти не изменился. Теперь стоит проанализировать полученный график, и
получить ответ на вопрос – какая вода замерзает раньше, горячая или холодная.

холодная
вода достигла температуры замерзания 0°С за 30 минут.

Горячей же воде
для этого потребовалось 48 минут, что на 18 минут больше. На графике
видно , что начальная скорость охлаждения горячей воды выше скорости
охлаждения холодной. Так же видно, что этот эффект наблюдается не только
в плюсовых, но и в минусовых диапазонах температур. Скорее всего, более
быстрое охлаждение горячей воды при минусовой температуре происходит
из-за более позднего начала кристаллизации, то есть в лед она превращается
при более низкой температуре. Но так как, задачи изучения поведения горячей
воды при минусовых температурах, не входит в цели этого опыта, то на этом
можно подвести итог.
Вывод : в проведенном опыте наглядно показано , что холодная вода начинает
замерзать, гораздо раньше горячей. Эффект Мпембы данный опыт так же не
подтверждает.

замерзает быстрее
холодной – не подтвердился. Возможно данный парадокс

проявляется
при некоторых определенных условиях, и горячая вода, действительно
замерзает раньше холодной… Но в повседневной жизни, самая обычная
холодная вода, при нормальном атмосферном давлении и температуре до
-30°С, замерзнет все же быстрее горячей. Что и было подтверждено
описанными выше экспериментами.