Опыты со льдом: пресное и соленое
Автор: Светлана вкл. 11 февраля 2017 . Опубликовано в Опыты
Продолжаем опыты со льдом. Сегодня мы будем замораживать разные жидкости. Для начала, чем отличается соленая вода от пресной? Только ли вкусом?
Проведем простой опыт с яйцом.
Возьмем банку с водой и сырое куриное яйцо. Яйцо в воде будет тонуть. Затем круто посолим воду. Яйцо будет плавать на поверхности. Дело в плотности воды. Чем она выше, тем сложнее утонуть.
Пресная и соленая вода имеют разную плотность. Давайте попробуем их заморозить. Возьмем три стаканчика. В один нальем пресную воду, второй стаканчик наполним очень соленой водой, а в третий нальем растительное масло. Поставим в холодильник и подождем несколько часов. Круто соленая вода будет плохо замерзать (во всяком случае гораздо медленнее, чем пресная вода), а растительное масло не замерзнет вовсе. Разные жидкости замерзают по-разному. Для замерзания пресной воды нужно 0 градусов, для соленой – от минус 2 ( в зависимости от концентрации раствора), а растительное масло застывает при минус 16-19 градусах.
Теперь рассмотрим лед из пресной и соленой воды. Отличается ли он друг от друга? Лед из пресной воды будет гладким и очень твердым. Соленый лед будет хрупким, ломким, будет быстро разрушаться. Именно поэтому на соленых водоемах безопасная толщина льда должна быть больше, чем на пресных. Для человека на пресных водоемах считается безопасной толщина 10 см, а на соленых – 15 см.
Интересный факт: старый, многолетний полярный лед, несколько раз «перелетовавший», становится пресным. Полярные зимовщики используют для питьевой воды обычно снег, а когда его нет, то старый морской лед. Это происходит потому, что когда морской лед начинает таять, то из него прежде всего вытаивают соленые включения.
Проведем опыт: заморозим кубики соленой, сладкой и пресной воды. Расколем кубики этого льда на половинки и лизнем их (главное не поверхность, внутри кубика), лед будет пресным. Вода, замерзая, будет изгонять все примеси. На этом свойстве основан один из методов опреснения морской воды – вымораживание.
Источник
Если заморозить соленую воду лед будет соленым
ИНТЕРЕСНЫЕ ОПЫТЫ СО ЛЬДОМ И СНЕГОМ
КАК ОХЛАДИТЬ БЫСТРЕЕ?
Вам потребуется: две чашки горячего какао, два больших куска льда.
Наверняка ваш малыш неоднократно видел, как, собираясь согреть что-то на плите, вы ставите кастрюлю на огонь. Воздух, нагреваясь, становится более легким и поднимается вверх — то же самое в виде пара происходит и с водой. Горячая вода поднимается вверх, а холодная опускается вниз. Обратите внимание малыша, что на поверхности суп всегда горячее, чем на дне тарелки.
Цель эксперимента: выяснить, куда надо класть лед, чтобы быстрее охладить жидкость.
Ход эксперимента: возьмите две чашки горячего какао (или любого другого напитка, который любит ваш ребенок). Одну поставьте на лед, другую — под лед. Предложите малышу с помощью ощущений его пальчиков и языка выяснить, какая из чашек охладится быстрее. Поразмышляйте — почему? Подсказка: быстрее охладится та чашка, которая подо льдом. Ведь охлажденная жидкость опускается вниз.
Вам потребуется: соломинка, мыльный раствор.
Снежинки — это крошечные кристаллики, которые образуются в облаках при низких температурах.
Цель эксперимента: увидеть, как образуются снежинки.
Ход эксперимента: в сильный мороз выйдите из дома и выдуйте мыльный пузырь. В тонкой пленке воды будут собираться «снежные цветы» и расти на ваших глазах.
Можно также показать малышу, как образуется иней — в холодную погоду вынести на улицу чашку кипятка и прикрыть ее металлической пластиной (или простой крышкой от кастрюли). Осевшие на крышке капельки пара замерзнут и превратятся на морозе в иней.
Вам потребуется: покрытые снегом разной толщины поверхности, пластиковые бутылки с горячей водой, подкрашенной гуашью, в пробке которых иголкой проделано отверстие, детская лопатка.
Цель эксперимента: выяснить, как происходит окрашивание (путем проникновения частиц краски между частицами окрашиваемого предмета).
Ход эксперимента: после снегопада, когда на улице лежит пушистый снег, выйдите с малышом на прогулку. С собой возьмите несколько бутылок с подкрашенной гуашью водой яркого цвета. Лучше, если вода будет горячая — так ею будет проще рисовать, она дольше не замерзнет. Найдите несколько поверхностей, на которых снег лежит слоями разной толщины, Попросите кроху порисовать на снегу, просто выливая крашеную воду из бутылки. Это само по себе очень увлекательное занятие — поэтому, возможно, в первые несколько раз на дальнейшие обсуждения сил у ребенка уже не останется. Ничего страшного! Когда интерес к рисованию будет удовлетворен, можно продолжить исследование. Подняв лопаткой прокрашенный слой, рассмотрите его внимательно. Заметил ли малыш, что чем больше воды он лил, тем глубже прошла краска? Чем пушистее снег — тем, опять же, толще прокрашенный слой. А если из снега скатать плотный шар или просто его утрамбовать — прокрашиваться будет только верхний слой.
ВАЖНО! Имейте в виду: чем на улице холоднее, тем быстрее вы получите результат.
Вам потребуется: обычная, сладкая и соленая вода.
Сообщите малышу о том, что лед в Северном Ледовитом океане пресный, хотя вода в нем соленая.
Цель эксперимента: выяснить, каким образом вода, замерзая, освобождается от солей и сахара.
Ход эксперимента: заранее заморозьте кубики с обычной, соленой и сладкой водой, расколите каждый кубик льда на половинки. Спросите у ребенка, как ему кажется, если заморозить сладкую или соленую воду, лед тоже будет соленым или сладким? Наверняка, ребенок скажет «да». И ошибется. Замерзая и превращаясь в лед, вода как бы изгоняет из растущего кристалла все примеси и чужеродные молекулы. Для убедительности дайте малышу лизнуть получившиеся ледышки.
КТО ПОДО ЛЬДОМ ЖИВЕТ?
Вам потребуется: лужа, покрытая прозрачным льдом, снег.
Сквозь прозрачную плоскость видно то, что за ней находится. Сквозь непрозрачную — нет. Объяснить это малышу можно на основе обычного оконного стекла.
Цель эксперимента: увидеть, что находится на дне лужи (пруда).
Ход эксперимента: если около вашего дома нет прозрачной лужи, сделайте ее сами — хотя бы в пятилитровой пластиковой бутыли. На дно положите камешки, орешки, палочки. Залейте водой и выставьте на мороз. Вода замерзнет, но сквозь лед вы сможете видеть все предметы. А вот если сверху присыпать снежком — видно ничего не будет. Почему? Лед прозрачный, а снег — нет.
В ходе этого же опыта можно еще обсудить, что снег — рыхлый, сыпучий, мягкий, а лед — хрупкий, ломкий, твердый, может быть с острыми краями.
ФАКТ! Расскажите ребенку, что именно на этом принципе основано очищение воды методом замораживания-оттаивания, когда в результате получается свободная от примесей талая вода.
ДЕД МОРОЗ И РАСПИСНЫЕ ОКНА
Вам потребуется: мисочка с горячей водой, кусок сухого стекла или пластика (будет выполнять роль окна), кисточки разной толщины, очень холодная погода.
Цель эксперимента: с помощью воды и кисточки воспроизвести морозную роспись на кусочке стекла.
Ход эксперимента: перед выходом на прогулку расскажите малышу, что сейчас вы идете играть в Деда Мороза.
С детьми постарше можно придумать и обсудить, какую именно картинку они хотят создать на окне (эскиз на бумаге можно взять с собой). На улице кисточкой наносите водный узор на предварительно протертое окно или кусок стекла (поверхность должна быть сухой),
Делать это нужно очень быстро. Проводить кисточкой несколько раз по одному месту, пока вода не застыла, не стоит! А вот когда картинка замерзла, можно сделать линии более толстыми.
Источник
Как приготовить эвтектоидный раствор соли для аккумуляторов холода ИЛИ ОТДЫХ НА ПРИРОДЕ ВО ВРЕМЯ ПАНДЕМИИ
В предверии сезона отдыха, в условиях закрытых из-за пандемии границ, очень актуальными становятся поездки на природу, в близлежащие леса и горы.
Так как магазинов там нет, то и продукты придется брать с собой, а, следовательно, требуется их сохранить от порчи.
Для этого пригодится обычная пластиковая бутылка, вот только как правильно сделать из неё аккумулятор холода, ведь там применяется совсем не вода!
Итак, в зависимости от целей, которые Вы преследуете от аккумулятора холода следует использовать разный состав содержимого емкостей. В покупном изделии для Вас нет никакого выбора: что производитель залил, тем Вы и пользуетесь. Производителю, собственно, плевать, какие продукты Вы хотите сохранить. Ему главное продать изделие, а будете Вы им пользоваться или выкинете сразу после покупки, ему не важно.
Так в чем же соль? Вся соль в растворе! А если серьёзно, то всё дело в температуре замерзания жидкости.
Если Вам нужно сохранить охлажденные продукты, не перемораживая их (колбасу, жареную курочку или салат), то следует выбрать раствор с температурой кристаллизации/таяния близкой к нулю. Для этих целей подойдет обычная вода. А вот, если Вы хотите сохранить мороженое в жаркий летний день, то Вам нужен эвтектоидный раствор соли с температурой замерзания -21°С. Если же ваша морозилка в состоянии выдать не более -18°С, а то и -12°С, то тут следует выбрать концентрацию раствора натриевой (поваренной) соли из приведенных ниже данных.
Почему это так важно? Ну, что же, вспомним уроки школьной физики. Помните кривую поглощения тепла жидкостью в разных агрегатных состояниях? Совсем не помните? Тогда я напомню простым примером: пока весь лёд в ведре не растает, вода в нём не нагреется ни на один градус выше ноля.
Вот так и получается, что, пока вся ёмкость с эвтектоидным раствором соли не растает, эта ёмкость будет сохранять температуру -21°С, оберегая мороженое в жаркий день. А, после того как всё растает, она будет медленно нагреваться, еще несколько часов (а, при хорошей теплоизоляции, и десятков часов) сохраняя Ваши продукты, пока они не нагреются окончательно.
А вот, если ваша морозилка не в состоянии заморозить такой раствор, то нужно понижать концентрацию соли. Почему так? Посмотрим в таблице:
При концентрации соли в 23,1% достигается наименьшая температура замерзания. Эта концентрация раствора называется эвтектоидной.
Интересный момент, если использовать количество соли превышающее 23%, то лёд в аккумуляторе будет таять начиная с температуры -21°С, но, пока не растает полностью, температура не поднимется выше указанной в таблице. В насыщенном солевом растворе, это порядка 26%, таяние начнется с -21°С, а прекратится при нуле, но, для аккумулятора холода такой режим не годится, поэтому, превышать 23% концентрацию соли крайне не рекомендуется, тут больше, не значит лучше.
Обратите внимание, я дал концентрации для температур на один градус выше рабочих температур морозильников, это сделано специально, для того, чтобы раствор точно замерз, накопив тем самым запас холода для ваших продуктов.
Еще одно, очень важное замечание: литр раствора содержит столько же «мороза», сколько и литр воды (несмотря на то, что тяжелее на 20%). Поэтому, для простого охлаждения шашлыка (или колбаски с молочком) в долгой поездке на пикник не нужно готовить раствор, просто налейте воды в пару пластиковых бутылок и заморозьте их. Жизненное наблюдение: для того, чтобы качественно заморозить полуторалитровую бутыль воды, одной ночи мало, нужно хотя бы 1,5-2 суток, имейте это в виду.
Если хотите заморозить пятилитровую бутыль, то, желательно заложить её в морозилку, суток за трое до начала использования. Иначе, в самой середине бутыли, Вы увидите незамерзшую воду.
Источник
5 аномальных фактов о воде
Несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать даже ученым.
Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.
1. Горячая вода замерзает быстрее холодной
Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую — холодную воду, и поместим их в морозильную камеру. Горячая вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то время как холодной воде остывать не надо.
Почему же так происходит?
В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.
К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.
Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.
Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.
2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание
Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.
Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.
Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.
Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.
3. «Стеклянная» вода
Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.
Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед.
Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?
При -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.
4. Квантовые свойства воды
На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.
Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 -18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды вместо H2O, становится H1.5O!
5. Есть ли у воды память?
Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.
Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.
Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.
Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.
Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.
Источник
