Исследовательская работа" Удивительные свойства воды"

ВСЕРОССИЙСКИЙ ДЕТСКИЙ КОНКУРС

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ

 «ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ»

         Секция: Физика

Тема: «Удивительные свойства обычной воды»

Автор:Чернов Алексей

Научный руководитель: Чернова Наталья Алексеевна

Место выполнения работы:Ростовская область, Песчанокопский район,

С.Жуковское,ул.8 Марта 2

Оглавление

1.Введение                                                                                                       2

2.Основная часть                                                                                            3-4

Глава 2.1 Какую воду пили люди в древности?                                          4-5

Глава 2.2  Виды и состав питьевой  воды.                                                   5-6

Глава 2.3 Состав и качество воды в водопроводе села Жуковского.        7

Глава 2.4 Физические свойства воды.                                                        8                          

Глава 2.5 Литературные произведения о воде.                                           9

Глава 2.6  Практическая часть работы  (социологический опрос,

опыты, наблюдения)                                                                                      9-11

3.  Заключение.                                                                                              11-12

4. Список источников и литературы.                                                           12

5.  Приложение.                                                                                             13

ВВЕДЕНИЕ

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.

Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются,

не ведая, что ты такое! Нельзя снизить,

что ты необходима для жизни: ты — сама жизнь.

Ты самое большое богатство на свете.

Антуан де Сент-Экзюпери

Самое привычное и самое невероятное вещество на Земле — вода. Значение воды невозможно переоценить в жизни всего живого на планете, она присутствует в каждом мгновении нашей жизни. Человечество на протяжении всего существования пытается разгадать тайну этой удивительной и противоречивой стихии. Как она возникла, как попала на нашу планету? Наверное, никто так и не сможет ответить на эти вопросы, зато каждый знает, что значение воды в природе и жизни человека, животного и других живых организмов невообразимо велико.

Человек имеет дело с водой ежедневно на протяжении жизни. Он использует ее для питья и приготовления пищи, умывания, купания и многого другого.

Если без пищи можно прожить до 50 дней, то без воды — не более 5. Сильное обезвоживание может привести к обмороку и возникновению галлюцинаций. В конце концов, такое состояние без оказания медицинской помощи заканчивается летально.

Жажда нередко маскируется под аппетит. Если вас тянет перекусить,

зачастую бывает достаточно просто попить воды.

Вода необходима для нормального мышления и физической активности. При достаточном поступлении жидкости человек вынослив и энергичен. Обезвоживание приводит к усталости, плохой концентрации внимания, головным и суставным болям, повышению давления, нарушениям в работе почек. Недостаток влаги в организме сказывается и на состоянии кожи: она становится сухой и более склонной к возникновению морщин.

Не следует ограничивать себя в питье, при этом полезнее пить понемногу и  часто. Если употребить сразу много воды, избыток жидкости, всасываясь в кровь, дает излишнюю нагрузку на сердце, до тех пор, пока не будет выведен почками. Организация правильного питьевого режима помогает сохранить здоровье и является залогом долголетия.

1.1 Обоснование необходимости проведения исследовательской работы:  Летом я купался в реке и меня заинтересовал вопрос «Какими физическими и химическими свойствами обладает вода?».

1.2.Актуальность работы: В связи с загрязнением окружающей среды в современном мире  качество питьевой  воды ухудшилось.  Человеку необходимо знать, какая питьевая вода хорошо влияет на организм, а какая ему вредна.

 1.3. Цель исследования: выяснить, какими свойствами обладает обычная вода.

1.4. Задачи исследования:

1.  Выяснить, какую воду люди пили в Древнем Риме;

2.  Познакомиться с видами и свойствами  воды;

3.  Узнать о качестве и составе воды в селе Жуковском;

4. Определить значение  воды для здоровья человека;

6. Определить состав воды в домашних условиях;

7. Познакомиться с литературными произведениями о воде.

1.5 Гипотеза исследования: могу предположить, что  если вода  прозрачна,  не имеет достаточно выраженных  вкуса и запаха, это не значит, что она  пригодна  для питья,а также имеет свойства.

1.6. Новизна: эта тема не была исследована среди учащихся нашей школы.

1.7. Объект исследования:   вода разных видов.

1.8. Предмет исследования: качество обычной воды;  зависимость времени закипания воды от её качества;  влияние качества  воды на развитие растений

1.9. Методы исследования:

Теоретический: анализ, синтез, индукция (логический переход от фактов к общим выводам).

Практический: опыт, наблюдение, беседа.

2.Практическая значимость моей исследовательской работы состоит в том, что эту работу мы использовали на  занятии экологического кружка «Хочу всё знать» я сообщил о свойствах воды.

2.1. Сроки проведения исследования: апрель 2021 г.– ноябрь 2021г.

2.2 Место исследования: село Жуковское,  Песчанокопский район.

2.3Литературный обзор: из методического пособия по проектно-исследлвательской деятельности «Всё узнаю, всё смогу» я узнал, как  нужно проводить исследование, познакомился  с этапами исследовательской работы. Для проведения исследования я  использовал следующие методы:  анализ, синтез, опрос, анкетирование, наблюдение. Все собранные  материалы были мною систематизированы и обобщены. Дополнительную информацию я получил из беседы с учитеем физики,учителем химии, родителями, одноклассниками.

 Результаты работы оформил в виде исследовательской работы и  презентации.

Глава 2.2 Виды и состав воды. Мне захотелось узнать, о видах воды и её составе.

Я изучил теоретический материал в детской энциклопедии «Что такое Кто такой» о всех видах воды, которые существуют и  которую употребляют жители нашего села. И вот, что  я  выяснил.

Водопроводная вода. Прежде, чем попасть к нам в кран, на водоочистительных станциях воду подвергают воздействию хлора,  в результате чего она очищается. Этот процесс называется  хлорированием  воды.

В воде присутствуют  химические элементы, газы, органические и неорганические вещества.  Кроме того,  в воде может содержаться  песок, ил, ржавчина, частицы глины.

Важно знать, что существует несколько показателей качества пресной природной воды: жёсткость, кислотность, цвет, вкус, запах, мутность.

Вода с большим содержанием кальция и магния называется жесткой, с малым содержанием – мягкой.

 Кипячёная вода. Для того чтобы получить оптимальную степень очистки воды,  её надо кипятить. Но долго кипятить воду нельзя, т.к. концентрация солей, содержащихся в ней, возрастает и такую воду лучше не использовать.

 Различают три стадии кипения: начальная стадия (образуются первые пузырьки), "белое" кипячение (из глубины появляется большое количество пузырьков), третье кипение - вода бурлит вовсю.  В последней стадии вода теряет свои лечебные свойства и считается перекипевшей, поэтому кипятить воду надо до второй стадии. Надо помнить, что кипячение приводит к уменьшению в воде содержания таких жизненно важных солей, как  кальция и магния.

Питьевая  бутилированная  вода. Одним из вариантов  питьевой бутилированной воды – вода в пластиковых бутылках продающаяся в магазинах. Качество питьевой воды, очищенной промышленным способом, в случае правильной технологии, находится на достаточно высоком уровне, несравнимом с той очисткой, которую можно произвести дома при помощи бытовых фильтров. Правда, следует, как всегда оговориться, что у всех производителей вода разная и далеко не всегда очищают ее как следует. Если не полениться и прочесть надпись на бутылке мелким шрифтом, в которой указана категория воды, то можно узнать, способом получена разлитая в бутылки вода – к первой категории относится вода, искусственно очищенная, к  высшей – природная артезианская.

 Родниковая вода.  Родниковая вода – один из лучших вариантов воды для питья – лучшего фильтра, чем созданный самой природой, человечество до сих пор не придумало. Вода, проходящая через слои почвы, проходит несколько степеней очистки и насыщается различными микроэлементами. Но пить воду из родника, расположенного в черте большого города или рядом с крупными промышленными объектами, по меньшей  мере рискованно. Вода из родников на территории крупных городов перенасыщена солями тяжелых металлов, бактериями и прочими вредными примесями и непригодна для употребления ни в каком виде. Для проведения опытов была исследована родниковая вода, которую я набрал из настоящего родника в селе Песчанокопском.

 Минеральная вода. Минеральная вода – вода из природных источников с повышенным содержанием солей и микроэлементов, образующаяся в результате прохождения подземных вод через богатые минералами слои почвы и горные породы.  В  зависимости от содержания солей вода  делится на следующие виды: лечебная, лечебно-столовая, столовая.

 Глава 2.3 Состав и качество воды в водопроводе села Жуковского.

Так как я живу в селе Жуковском, мне захотелось получить информацию о нашей воде. Какого качества течёт вода в наших кранах. Мне моя мама посоветовала обратиться в службу ЖКХ.  И тогда в назначенный день я  встретился  с директором  МУП  Зубенко Николай  Васильевичем. Он рассказал мне интересную информацию о водопроводной воде нашего села. У нас в селе   для обеспечения населения питьевой водой имеется 13 артезианских скважин  и 12 водонапорных башен. Глубина скважин 110-120 метров. Схема очистки водопроводной воды состоит в следующем: отстаивание, фильтрация через слой песка, хлорирование 2 раза в год, также санпединстанция проводит анализ питьевой воды. Пробы берутся на микробиологические, физико-химические и радиологические исследования.  

Глава 2.4  Какими свойствами обладает вода?

Я часто задавался вопросом «В каких состояниях может быть вода? И тогда я решил спросить об этом у учителя физики нашей школы Черновой Натальи Алексеевны. В результате беседы с Натальей Алексеевной я узнал, что вода может находится в трёх агрегатных состояниях и обладать :вода может находиться в трех агрегатных состояниях, или фазах,—

твердом (лед),

жидком (собственно вода),

газообразном (водяной пар)

Изменения агрегатного состояния вещества называют фазовыми переходами. В этих случаях свойства вещества (например, плотность) скачкообразно изменяются. Фазовые переходы сопровождаются выделением или поглощением энергии, называемой теплотой фазового перехода («скрытой теплотой»).

При давлении 610 Па и температуре 0,01 °С вода одновременно находится во всех трех агрегатных состояниях.

При нормальном атмосферном давлении (1,013 10⁵Па= 1,013 бар = 1 атм = 760 мм рт. ст.)

t замерзания воды (плавления льда) = 0⁰С

tкипения (конденсации) = 100 °С.

Температура замерзания и температура кипения воды зависят от давления.

А также Наталья Алексеевна пояснила о некоторых других физических свойствах  воды

Молекулярная вязкость воды (внутреннее трение).

Поверхностное натяжение и смачивание

Оптические свойства воды.

Акустические свойства воды.

Электропроводность воды.

 Для человека по значимости вода занимает второе место после кислорода. Без неё наш организм не может существовать. Вода помогает пищеварению, кровообращению, выводу шлаков  и усвоению витаминов. Вода нужна для поддержания нормальной температуры человеческого тела. В настоящее время вопросы качества питьевой воды не утратили своей актуальности. Качество питьевой воды связано с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания. Человеку необходимо знать, какая питьевая вода хорошо влияет на организм, а какая ему вредна.  

Глава 2.5 Литературные произведения о воде. После полученной информации о значении воды для человека, я заинтересовался вопросом, а посвящают ли писатели и поэты свои произведения воде? Тогда я посетил школьную библиотеку. Из беседы с библиотекарем Кобелевой Т.И. я узнал, что  К.Д. Ушинский, М.М. Пришвин, В.В. Бианки писали интересные рассказы о воде;  И.И. Козлов, А.А. Алексеева и другие поэты сочинили стихи о воде. Некоторые рассказы и стихи я прочитал и понял, как  красива и разнообразна наша природа.

Глава 2.6 Практическая часть. Исследование свойств и особенностей воды.

2.1. Опыты, демонстрирующие удивительные свойства воды

Цель нашей практической работы – не столько добиться собственных научных результатов, сколько получить основные знания, умения, навыки в области методов научного исследования.

Для того что бы наглядно увидеть удивительные свойства воды можно провести следующие опыты.

2.1.1.  Опыт первый: проверяем оптические свойства воды.

Оборудование: банка с водой, яйцо, монета и карандаш.

В процессе работы мы выявляли свойство воды увеличивать предметы. Для этого мы опускали в банку с водой сначала яйцо, затем карандаш, а в конце под дно банки подкладывали монетку.  

Результат: каждый раз вода выполняла роль увеличительного стекла.  

Вывод: предмет, погружённый в воду, кажется больше своих реальных размеров из-за преломления лучей света при прохождении из одной оптической среды (воздух) в другую (вода).

2.1.2. Опыт второй: правда ли вода увеличивается в объёме при нагревании?

Оборудование: узкая бутылка, подкрашенная вода, маркер, металлическая кружка.

Мы налили воды в бутылку (температура воды изначально была около 20 ⁰С) и отметили уровень воды маркером. Далее нагрели бутылку на водяной бане при помощи металлической кружки (температура воды при этом была около 80 ⁰С).

Результат: после нагревания было заметно, что уровень воды в бутылке стал выше.

Вывод: вода действительно расширяется при нагревании. Если продолжить нагревать бутылку с водой, то вода постепенно испариться - это еще одно свойство воды (свойство испаряться).

2.1.3. Опыт третий: а что происходит с водой при замерзании?

Все мы знаем, как лопается стеклянная бутылка, наполненная доверху водой, при замерзании. Но как показать это свойство быстро и безопасно?

Оборудование: пластмассовая баночка и вода.

Мы заполнили пластмассовую баночку до верха водой и плотно закрыли крышкой. Затем положили в морозилку.

Результат: когда вода замёрзла и превратилась в лёд, она выдавила крышку.

Вывод:  вода способна расширяться при замерзании в отличие от других веществ, которые сжимаются. Это обусловлено её молекулярным строением.  

2.1.4. Опыт четвёртый: проверяем силу воды.

Оборудование: пластиковая карточка, стакан, вода и монеты.

Сначала кладём карточку на пустой стакан и пробуем положить на её край монету.

Результат: карточка падает.

Теперь доверху нальём воду в стакан и повторим опыт. Аккуратно будем класть по одной монетке на край карточки.

Результат: вода удержала 6 монет.

Вывод: Чем больше площадь соприкосновения поверхности воды с карточкой, тем больше нужно приложить силы, чтобы нарушить эту связь.

2.1.5. Опыт пятый: горка из воды.

Оборудование: стакан, вода и монеты.

Наливаем в стакан прохладную воду до краёв. Затем аккуратно опускаем  по одной монетке в воду.

Результат: вода в стакане поднялась над поверхностью, но не вылилась на стол, а поднялась горкой, своеобразной водяной линзой, над краями стакана.

Вывод: «виновато» поверхностное натяжение воды. Эта сила возникает на границе воды и воздуха. Так как поверхность воды чуть более плотная, чем остальная её часть, образуется своего рода «плёнка», которая не даёт воде перелиться через край стакана.

2.1.6. Опыт шестой: тонет – не тонет.

Оборудование: банка с водой, яйцо, соль.

Банку наполняем чистой водой и опускаем в неё яйцо.

Результат: яйцо опустилось на дно, «утонуло».

Затем в банку насыпаем поваренной соли (2 столовые ложки на 0,5 л воды) и опускаем туда яйцо. 

Результат: яйцо осталось на поверхности.

Вывод: это объясняется тем, что солёная вода плотнее, поэтому и плавать в море легче, чем в реке.

3. Заключение.

3.1. Выводы и результаты исследовательской деятельности. В результате проделанной работы я узнал,  какими свойствами обладает вода.

Считаю, что поставленной цели я достиг.

Результатом моего исследования является выполнение поставленных перед собой задач:

1.  выяснил, какую воду люди пили в Древнем Риме;

2.  познакомился с видами и свойствами  воды;

3.  узнал о качестве и составе воды в селе Жуковском;

4. определил значение воды для здоровья человека;

5. выяснил, какую воду пьют одноклассники, родители;

6. определил свойства  воды в домашних условиях;

7. познакомился с произведениями о воде.

Проведённые мною исследования показали,  что  если вода  прозрачна,  не имеет достаточно выраженных  вкуса и запаха, это не значит, что она  пригодна  для питья. А значит гипотеза, выдвинутая мной, подтвердилась.

В результате проделанной работы я узнал:

1. Сырая водопроводная вода однозначно полезней кипяченой для питья, но её нужно предварительно отстаивать или фильтровать.

2.  Пригодна для питья и родниковая вода, если родник не находится в черте города или рядом с крупными промышленными объектами.

3. Вода может находится в трех агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном,а также обладать некоторыми свойствами.

 4. При кипячении не давайте воде кипеть, выключайте чайник при первых признаках вскипания воды.

5. Минеральную воду лучше использовать в лечебных целях.

Специалистами рекомендуется пить: утром и перед сном – один стакан воды. Перед каждой едой – один-два стакана воды. Во время еды –  полстакана. Сразу после еды пить не рекомендуется.

Хочу поблагодарить всех  за  помощь, которую мне оказала при проведении моего исследования.

 4. Список источников и литературы

Источники.

1.          Письменные  (доклад « Какая вода полезнее?»)

2.          Устные (беседа с учителем, с родителями, с директором МУП  Жуковского сельского поселения Зубенко Н.В.)

Литература:  

     1. Детская энциклопедия «Что такое Кто такой» Изд-во Москва, 2004г.

2.  Ахманов М. С. «Вода, которую мы пьем»,  М.: Эксмо,  2002г.

  Сайты:

http://ru,wikipedia.org/wiki/Вода

 http://www.vodoobmen.ru/

Приложение1

Опыты с водой

Оптические свойства воды