Исследовательская работа учащихся "Куртяевская вода: мифы и реальность"

Управление образования администрации Северодвинска

МБОУ ДОД ДЕТСКО-ЮНОШЕСКИЙ ЦЕНТР

XV открытая городская учебно-исследовательская

конференция школьников

«Юность Северодвинска»

Секция физика

Куртяевская вода: мифы и реальность

Исследовательская работа

Цветкова Александра Викторовна

Гужихина Мария Николаевна

11А класс

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №22»

Научный руководитель:

Попкова Наталья Федоровна

учитель физики МБОУ

«Средняя общеобразовательная школа №22»

высшая квалификационная категория

г. Северодвинск, 2016г

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………….3

1. История Куртяевского урочища  …………………………………………………….……4

2. Обнаружение различий в физических параметрах воды из разных источников...…5

2.1. Определение плотности…………………………………………………………….5

2.2. Определение коэффициента поверхностного натяжения ………….………….…5

2.3. Измерение электрического сопротивления………………………………………..6

2.4. Измерение температуры кипения…………………………………………………..8

2.5. Измерение температуры плавления………………………………………………..8

3.Сравнение воды из разных источников по химическому составу…………….…….…9

4. Сравнение воды по вкусовым качествам……………………………………………..….9

5. Исследование влияния воды из разных источников на прорастание семян ..….….10

Заключение……...…………………………………………………………………………......11

Библиографический список…………………...………………………………………..…....12

Приложения:

            Приложение 1……………………………………………………………………..…….13

Приложение 2………………………………………………………………...…………13

Приложение 3…………………………………………………………………….……..14

Приложение 4……………………………………………………………………...……15

Приложение 5……………………………………………………………………...……15

Приложение 6…………………………………………………………………………...16

Введение

Недалеко от Северодвинска есть очень красивое место – урочище Куртяево. Кроме удивительной истории, оно славится уникальными минеральными источниками. Мы и наши знакомые неоднократно бывали в Куртяево, пили воду из разных источников, брали её домой. Нам рассказывали о том, что есть два источника: в одном течёт вода, которую в народе называют «живой», а в другом - «мёртвой». У нас возник вопрос,  а действительно ли воды из разных источников отличаются друг от друга или это просто миф, сказка?

Мы решили это проверить.

Объект исследования: Куртяевская минеральная вода

Предмет исследования: различие  физических свойств и химического состава  воды, взятой из разных источников.

Цель работы:  выявить наличие различий в свойствах воды, взятой из разных источников.

Задачи:

1.      Изучить историю Куртяевского урочища

2.      Исследовать физические свойства воды из разных источников

3.      Сравнить воду из разных источников по химическому составу

4.      Исследовать влияние воды из разных источников на прорастание семян

5.      Провести сравнительный анализ результатов

1. История Куртяево

Куртяево—урочище в Приморском районе Архангельской области, в 35 километрах от Северодвинскана на реке Верховка. Урочище Куртяево является памятником природы регионального значения. Оно примечательно минеральными источниками и церковью Святого Алексия. Урочище находится на месте потухшего вулкана. Самое раннее упоминание Куртяева встречается в грамоте Николо-Корельского монастыря за 1587–1588 годы. Легенда гласит, что в конце семнадцатого века в урочище произошло чудесное явление нерукотворной иконы Алексия, человека Божия. Когда в жаркий полдень позднего лета сенокосцы отдыхали на куртяевской поляне, вдруг на березовом пне появился светящийся образ Алексия, человека Божиего. С тех пор чудесное явление святого привлекало в Куртяево многочисленных паломников, которые направлялись в Соловецкий монастырь. В 1721 году в урочище была возведена часовня, в 1822 году ее перестроили в церковь, которая была освящена в честь святого Алексия.

.До момента постройки часовни и церкви в Куртяеве никаких постоянных строений, кроме сенокосных и промысловых изб, не было. До 1721года не сохранилось исторических данных о возможном использовании воды из куртяевских источников.

Сегодня известно, что на территории площадью 150 га располагается около 80 ключей слабоминерализованных вод, непосредственно связанных с вулканическим телом — трубкой взрыва «Куртяево». Вулканическая деятельность и определила уникальность микрокомпонентного состава минеральной воды знаменитого Куртяевского источника, легенды, о целебных качествах которой известны с 16 века.  Все паломники, которые посещали Куртяево, непременно обливались водой из святого источника. Ввиду того, что вода в святом источнике зимой не замерзает, его прозвали «Талец». В Куртяево находится природный источник лечебно-столовой сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридной натриевой воды с нейтральной-слабощелочной реакцией среды. В 70-х годах геологи установили наличие значительных запасов и подтвердили возможность промышленной добычи минеральной воды. Таким образом, на карте Архангельской области появилось новое месторождение - месторождение Куртяевских минеральных вод.

Также минеральная вода из урочища Куртяево позволяет использовать как в лечебных целях, так и в качестве питьевой воды, поскольку обладает невысокой степенью минерализации — от 2 до 4 г/дм3.» В 2000 г. минеральная вода «Куртяевская» поступила на прилавки магазинов, сразу завоевав признание и известность среди потребителей. Теперь каждый желающий может оценить вкус и полезные свойства этой воды. (6)

2. Обнаружение различий в физических параметрах воды из разных источников.

Для того чтобы провести работу мы  в очередной раз съездили в Куртяево и набрали воду из разных источников. Прежде всего нам было интересно: отличается ли друг от друга минеральная вода в источниках с названиями «Живая вода» (образец №1), «Мёртвая вода» (образец №2), ручья Талец (образец №3), а так же та вода, что разлита в бутылки с названием «Куртяевская» (образец №4).

2.1.Измерение плотности

Плотность вещества является одной из основных характеристик вещества. Она показывает, чему равна масса вещества в единице объема. (4)

Цель: рассчитать плотность воды, взятой из разных источников.

Оборудование: весы рычажные школьные, набор гирь, мензурка с ценой деления 1см³

Ход работы:

1)      Определить массу пустой мензурки.

2)      Налить жидкость в мензурку объёмом 100 см³.

3)      Определить массу воды и мензурки. Вычислить массу воды.  

4)      Рассчитать плотность жидкости по формуле:

Результат: все измерения занесены в таблицу 1

                                                                                                                              Таблица 1

Плотность
	Объём V, см3	Масса m, г	Плотность ρ, г/см3
«Живая»	100	131,2	1,312
«Мёртвая»	100	131,4	1,314
Талец	100	131,3	1,313
Из магазина	100	129,4	1,294

Вывод: плотность воды отличается незначительно, в пределах от 0,001 г/см³ до 0,018 г/см³, наименьшая плотность у воды, купленной в магазине.

2.2. Измерение коэффициента поверхностного натяжения

Свободная поверхность жидкости в состоянии равновесия стремится к минимуму, жидкость как бы стягивается упругой поверхностной плёнкой, стремящейся к уменьшению своей площади.

            При образовании тонкой плёнки шириной (l) вдоль границы поверхности жидкости действует сила поверхностного натяжения F, равная F=σl, где σ – коэффициент поверхностного натяжения. (2, с. 85)

Цель: измерить коэффициент поверхностного натяжения при помощи динамометра типа ДПН.

Оборудование: стеклянная кювета, динамометр типа ДПН с принадлежностями, штатив для фронтальных работ, линейка измерительная.

Ход работы:

1)      Изучить устройство динамометра ДПН

2)      Подготовить прибор к выполнению измерений

3)      Налить в ёмкость образец воды и поднимать до такого уровня, чтобы петля полностью погрузилась в воду

4)      Медленно опускать ёмкость с образцом воды,  пока не разорвётся плёнка жидкости, тянущаяся за петлей. Заметить по шкале динамометра силу разрыва плёнки.

5)      Вычислить поверхностное натяжение по формуле:

Результат: все измерения занесены в таблицу 2

                                                                                                                                          Таблица 2

	Сила поверхностного натяжения F*10-3, H	Ширина тонкой плёнки l, м	Поверхностное натяжение σ, мH/м
«Живая»	9	0,065	69,23
«Мёртвая»	9	0,065	69,23
Талец	9,5	0,065	73,07
Из магазина	8,5	0,065	65,38

Вывод: коэффициент поверхностного натяжения наибольший у воды, взятой из ручья Талец, у остальных образцов он меньше и приблизительно одинаковый.

2.3. Измерение электрического сопротивления

Электрическое сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток. Сопротивление проводника (R) равно отношению напряжения (U) на концах проводника к силе тока (I), протекающему по нему. Для определения сопротивления мы воспользовались знакомым нам со школьных уроков методом определения электрического сопротивления с помощью амперметра и вольтметра. Удельное сопротивление проводника (ρ) это сопротивление проводника (R) длиной (L) 1м и площадью сечения (S) 1м² . Зная электрическое сопротивление, можно рассчитать удельное сопротивление проводника в данном случае минеральной воды. (3, с. 307)

Цель: рассчитать электрическое сопротивление, удельное сопротивление воды разных образцов.

Оборудование: источник питания, соединительные провода, миллиамперметр, вольтметр, электролитическая ванночка из набора L-микро.

Ход работы:

1)      Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рисунке 1 

2)      Измерить напряжение и силу тока;

3)      Измерить длину и ширину электролитической ванночки (а), высоту столба воды (h) налитой в неё.

4)      Рассчитать площадь сечения воды в электролитической ванночке по формуле  S=ah

5)      Рассчитать сопротивление и удельное сопротивление по формулам:

Результат: все измерения занесены в таблицу 3

                                                                                                                                          Таблица 3

	Показания вольтметра, В	Показания амперметра, мА	Электрическое сопротивление, Ом	Удельное сопротивление  ρ, Ом*м
«Живая»	5,2	28	185,7	2,38
«Мёртвая»	5,2	26	200	2,56
Талец	5,2	18	288,9	3,70
Из магазина	5,2	20	260	3,33

Вывод: вода из разных источников отличается по своим электрическим свойствам. Меньше всего удельное сопротивление у «живой» воды, а самое большое у воды из ручья Талец.

2.4. Измерение температуры кипения

Температура кипения - это температура, при которой жидкость кипит.

Цель: измерить температуры кипения воды разных образцов.

Оборудование: газовая горелка, термометр, стакан калориметра, штатив с муфтами.

Ход работы:

1)      Собрать установку. Приложение 1

2)      Измерить температуру кипения.

Результат: все измерения занесены в таблицу 4

                                                                                                                                          Таблица 4

	Температура кипения, градусы Цельсия
«Живая»	100
«Мёртвая»	100
Талец	100
Из магазина	100

Вывод: температура кипения одинаковая, равная 100 градусов по шкале Цельсия.

2.5. Измерение температуры плавления

Температура плавления - температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние.

Цель: измерить температуры плавления воды разных образцов.

Ход работы:

1)      Собрать установку. Приложение 2

2)      Измерить температуру плавления.

Результат: все измерения занесены в таблицу 5

                                                                                                                                          Таблица 5

	Температура плавления, градусы Цельсия
«Живая»	0
«Мёртвая»	0
Талец	0
Из магазина	0

Вывод: температура плавления одинаковая, равная 0 градусов по шкале Цельсия.

3.Сравнить воду из разных источников по химическому составу.

Так как в условиях школы провести полный спектральный анализ невозможно, то нам в этом любезно согласились  помочь в лаборатории НИТИЦ «Севмаш» . Поэтому мы можем представить готовые результаты проведённых анализов (приложение 3) и осуществить их сравнение.

Анализируя представленные результаты, мы выявили, что в разных пробах воды одинаковое содержание таких химических элементов, как  мышьяк (As), бериллий (Be), кадмий (Cd), медь (Cu), железо (Fe), молибден (Mo), палладий (Pb), цинк (Zn). В мертвой воде алюминия (Al) в 4 раза больше, чем в остальных пробах. Марганца (Mn) больше всего в образцах «мертвой» воды и ручья Талец, а в обрацзе живая вода в 4 раза меньше. Значительно отличается вода ручья  Талец по кремнию (Si), более чем в 4 раза. Большое отличие «живой» и «мертвой» воды от воды ручья Талец и купленной в магазине по кальцию (Ca), приблизительно в 5 раз. Почти в 2 раза больше магния (Mg) и калия (K), чем в образце «ручей Талец» и в 3 раза больше, чем в приобретенной в магазине.

Образцы «живой» и мертвой воды не соответствуют СанПин 2.1.4.1074-01 по содержанию оксида серы (SO₄), натрия (Na) и жесткости (Жо). Вода ручья Талец не соответствует СанПин 2.1.4.1074-01  по содержанию кремния (Si) и натрия (Na). Вода из магазина не соответствует СанПин 2.1.4.1074-01  по содержанию натрия (Na).

Вывод: в воде из разных источников присутствуют  одни и те же химические элементы, но такие, как: барий, марганец, оксид серы, кремний, кальций, магний, натрий и калий отличаются массой на единицу объёма.

4. Сравнение воды по вкусовым качествам

Цель работы: сравнить отличается ли вода по вкусовым качествам.

Оборудование: пронумерованные стаканчики с разными пробами.

Ход работы:

1)    Предложить попробовать каждый образец воды.

2)    Попросить выбрать один, который, по их мнению, имеет лучшие вкусовые качества.

Результат: в опросе участвовало 94 ученика нашей школы из разных классов. Результаты наглядно приведены в диаграмме (см. приложение 4).

Вывод: 100% респондентов отметили, что вода из разных источников отличается по вкусовым качествам. Для большинства наиболее приятным по вкусу оказался образец №3, то есть вода из ручья Талец – 29,14%.

5. Исследовать влияние воды из разных источников на прорастание семян

Цель: выяснить, влияет ли вода на скорость прорастания семян.

Оборудование: горох, овёс, ёмкости для прорастания семян.

Ход работы:

1)      Замочить семена в четырёх ёмкостях с разной водой.

2)      Наблюдать за скоростью прорастания.

Результат: 08.12.15 мы замочили по несколько семян гороха и овса в каждом из образцов воды и постоянно наблюдали (см. приложение 5). Уже спустя два дня, то есть 10.12.15 мы заметили, что в «живой» воде ростки семян гороха появились раньше и были самыми большими, а наименьшими - в воде, приобретённой в магазине (см. приложение 6).

Вывод: вода влияет на скорость прорастания семян.

Заключение:

Целью нашей работы: являлось выявить, отличалась ли вода в источниках с «живой», «мёртвой», из ручья Талец и воды, купленной в магазине, друг от друга или нет.

Мы экспериментально установили, что образцы имеют отличия по физическим параметрам, особенно по свойствам электропроводности. По результатам химического исследования выяснилось, что в состав воды из разных источников входят одни и те же химические элементы, но некоторые из них находятся в разных процентных отношениях.

Так же был проведён социальный опрос на вкусовые качества воды, из которого выяснилось, что действительно все образцы разные на вкус и  большинство респондентов отдали своё предпочтение воде из ручья Талец. В ходе опыта  по влиянию воды на скорость прорастания семян установили, что семена, замоченные в «живой» воде, прорастают быстрее.

Таким образом, минеральная вода из источников, которые в народе называют «живой», «мёртвой» водой, ручья Талец и вода из магазина - разные.

Минеральная Куртяевская вода – это не миф, это реальность!
Библиографический список

1. Касьянов В.А. Физика 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений. – 5-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2003. – 416с.: ил.
2. Практикум по физике в средней школе: Дидакт. Материал: Пособие для учителя/ Л.И.Анциферлов, В.А.Бурлов, Ю.И.Дик и др.; Под ред. В.А.Бурлова, Ю.И.Дика. – 3-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1987 – 191 с.: ил.
3. Мякишев Г.Я. 10 клас: учеб. Для общеобразоват. Учереждений: базовый и профил. Уровни/ Г.Я.Мякишев, Б. Б.Буховцев, Н.Н.Сотский; под ред. В.И.Николаева, Н.А.Парфентьевой. – 18-е изд. – М.: Просвещение, 2009. – 366 с.: ил. – ISBN 978-5-09-021137-6
4. URL: http://class-fizika.narod.ru/7_plotn.htm
5. URL: http://kurtyaevo.prihod.ru
6. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Куртяево

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5
Приложение 6