Вода изменяет свой объем

Экспериментальная деятельность детей. Опыт «Изменение объёма воды при замерзании»

Марина
Экспериментальная деятельность детей. Опыт «Изменение объёма воды при замерзании»

Цели:

— доказать, что при замерзании объём воды изменяется;

— продолжать знакомить детей с различными агрегатными состояниями воды;

— продолжать развивать у детей познавательный интерес к экспериментальной деятельности;

— учить устанавливать не сложные связи, отношения между ними и закономерности, такие, как различное состояние воды и переход одного состояния в другое;

— развивать у детей способность сравнивать, делать выводы.

Материал для проведения опыта – эксперимента:

— обычная водопроводная вода.

Описание опыта – эксперимента.

Вспоминаем с ребятами об уже знакомых свойствах воды.

Рассказываю ребятам о том, что вода в природе может находиться в трёх состояниях: летом в водоёмах вода жидкая, вода в твёрдом состоянии – это лёд, снег, а газообразное состояние воды – это водяные пары, которые всегда есть в воздухе.

Проблемная задача – вопрос к ребятам: «Какие изменения происходят с водой при замерзании?»

Ребята рассуждают, высказывают своё мнение.

Предлагаю ребятам опыт – эксперимент, который поможет подтвердить или опровергнуть их высказывания.

В экспериментальной деятельности ребята всегда принимают самое активное участие.

1. Ребята аккуратно наливают воду в стеклянную баночку и в пластиковую бутылочку и устанавливают в пластиковый контейнер.

2. Выносим контейнер с сосудами, наполненными водой на участок группы.

В этом году зима преподносит нам сюрпризы – сильного мороза мы так и не дождались.

А ребятам было так интересно посмотреть, что же произойдёт с водой. Каждую прогулку они проверяли контейнер с сосудами. Так продолжалось 3 недели!

Я решила, чтобы ребята не разочаровались, и у них не пропал интерес к экспериментальной деятельности, заморозить воду в морозильной камере и поменяла сосуды с водой – и это того стоило! Ребята даже не заметили подмены!

Как же обрадовались ребята, когда однажды на прогулке обнаружили, что вода в сосудах, наконец – то замёрзла!

Напомнила ребятам о Правилах безопасности, обратив их внимание на осколки стеклянной банки в контейнере.

Аккуратно выставила из контейнера пластиковую бутылочку с замёрзшей водой и остатки стеклянной баночки со льдом.

Перед ребятами стояла задача – объяснить, почему стеклянная баночка раскололась, и с наружи оказалась льдина, напоминающая форму баночки. А вот пластмассовая бутылочка не лопнула, хотя слегка деформировалась и потеряла устойчивость.

Ребята высказывают свои догадки и предположения, стараясь дать им объяснения.

Кто – то из ребят высказал предположение, что может быть, вода в пластмассовой бутылочке не совсем замёрзла! И сейчас же проверяют – откручивают крышку и переворачивают бутылочку горлышком вниз.

Каждый из ребят смог убедиться в том, что вода в бутылочке замёрла, превратившись в лёд, и не вытекает из бутылочки.

Прогулка закончилась, мы возвращаемся в группу и с собой берём весь экспериментальный материал.

Через некоторое время ребята отмечают, что в помещении от тепла лёд в бутылочке и льдина из баночки начали таять.

Вывод.

Объём воды при замерзании изменяется. Частички воды расширяются, возникает большое напряжение, которое давит на стенки банки и хрупкое стекло не выдерживает – оно раскалывается.

А вот пластик, из которого сделана бутылочка – эластичный, он слегка растягивается и не даёт льду разорвать стенки пластмассовой бутылочки.

При температуре 0 градусов лёд тает, превращаясь в воду.

Всем коллегам большое спасибо за внимание и поддержку!

Экспериментальная деятельность детей. Опыт-фокус «Липкий стакан» Дети по своей природе – любознательны, им хочется обо всём узнать! Интересные занимательные эксперименты помогают удовлетворить детское.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт-фокус «Шарик на спице» Цели: — вызвать у детей удивление, которое в свою очередь рождает интерес к окружающему – желание узнавать, экспериментировать; — развивать.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт «Исследование давления воздуха» Цели: — развивать у детей любознательность и интерес к исследовательской деятельности; — исследование давления воздуха; — развивать.

Опыт «Исследуем влагостойкость бумаги». Экспериментальная деятельность детей Цели: — формировать у детей интерес к исследовательской деятельности; — закрепление и обобщение знаний о различных свойствах бумаги;.

«Свойства воды и песка». Опытно-экспериментальная деятельность детей средней группы Опыт 1. «Вода жидкая, поэтому может разливаться из сосуда». Посадить за стол кукол. Ребята, на улице жарко, куклы захотели пить. Сейчас.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт-фокус «Дырявый пакет» Цели: — поддерживать у детей интерес к экспериментальной деятельности; — доставить детям радость; — учить выражать свои положительные.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт «Почему шарик надулся?» Цели: — продолжать формировать у детей интерес к экспериментальной деятельности; — показать детям, как различные состояния веществ могут.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт «Шарик-магнит» Цели: — продолжать формировать у детей познавательный интерес; — развивать у детей наблюдательность и мыслительную деятельность во время.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт со стаканом Цели: — удивить детей, вызвать интерес к происходящему; — формировать желание экспериментировать и узнавать; — подводить к самостоятельным.

Экспериментальная деятельность детей. Опыт «Тёплый воздух надувает шарик» Цели: — формировать у детей интерес к исследовательской деятельности; — закреплять и обобщать знания о свойствах воздуха; — развивать.

Источник

Почему вода расширяется при замерзании?

Когда вода замерзает, ее молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру, тем самым приобретая определенную форму. Эта кристаллическая структура менее плотная, и поскольку между отдельными молекулами в структуре есть промежутки, общий объем увеличивается, и вода «расширяется».

С беглого взгляда фраза «вода расширяется, когда она замерзает» может не иметь смысла, потому что в жидкой форме вода не имеет определенной формы или очертаний и поэтому, кажется, занимает больше места. Кроме того, когда вода замерзает, она принимает четко определенную форму, которая кажется совершенно противоположной «расширению».

Действительно ли вода расширяется при замерзании?

Да, вода расширяется при замерзании. Обратите внимание, что слово «расширяется» в этом предложении означает увеличение объема. Поэтому технически правильно было бы сказать так: объем воды увеличивается при замерзании.

Это утверждение является точным, и вы можете проверить его правомерность с помощью простого эксперимента: если вы снизите температуру воды, вы заметите, что объем воды уменьшается, поскольку она становится все более и более «нетронутой».

Вы можете обратиться к следующей диаграмме, чтобы представить эту зависимость графически:

Обратите внимание, что объем воды начинает увеличиваться при понижении температуры ниже 4 градусов Цельсия.

Теперь давайте поговорим о том, почему увеличивается объем воды или почему она расширяется, когда замерзает и достигает твердой формы.

Почему объем воды увеличивается, когда она замерзает?

Это явление связано с химическим составом воды. Видите ли, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Расположение этих атомов совершенно уникально, что придает воде некоторые особые свойства, такие как высокая теплоемкость воды, поверхностное натяжение, адгезия и когезия.

Является ли вода полярной или неполярной?

Химическая структура молекулы воды.

Такое расположение молекулы воды создает положительно заряженную сторону возле атомов водорода и отрицательно заряженную сторону возле атома кислорода.

Когда две молекулы воды сближаются, положительная сторона одной молекулы цепляется за отрицательную сторону другой молекулы. Когда это происходит в больших масштабах (т.е. с миллионами молекул воды), получается уникальная структура, которая объясняет некоторые химические свойства воды.

В жидком состоянии молекулы воды могут свободно перемещаться, образуя и разрывая водородные связи, что объясняет неправильную форму воды (или любой другой жидкости, если на то пошло). Некоторые молекулы воды часто «уложены» друг на друга, что объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом.

Расположение молекул воды в жидком состоянии.

Однако по мере снижения температуры и охлаждения воды межмолекулярные силы увеличиваются, свобода движения молекул воды уменьшается, и они становятся все менее энергичными (с понижением температуры).

Когда вода достигает точки замерзания, движение ее молекул становится незначительным, и они приобретают более определенную форму, располагаясь в виде шестигранных решеток.

Ниже приведен упрощенный вариант расположения молекул воды в кристаллической форме во льду:

Расположение молекул воды в твердой форме.

Это кристаллическое расположение молекул воды менее плотное, поскольку оно не позволяет молекулам скапливаться (как это происходит в жидкой форме) из-за более сильных межмолекулярных сил.

Такое расстояние между молекулами и их фиксация в таком положении увеличивает объем воды, поэтому говорят, что вода расширяется при замерзании.

Почему лед плавает по воде

Вода расширяется, когда становится льдом, и, поскольку объем обратно пропорционален плотности вещества, лед менее плотен, чем вода. По этой причине лед, вещество, которое кажется более тяжелым, чем его жидкая форма, плавает на воде.

Если бы вода не расширялась при замерзании, лед был бы плотнее воды. Подумайте о влиянии на экосистему планеты! Лед на поверхности озер, морей и океанов утонет, и эти водоемы будут постепенно заполняться снизу вверх. С замерзшими озерами и океанами на Земле не было бы водной жизни.

С этой точки зрения очень хорошо, что вода расширяется в твердой форме!

Источник

Чем объясняется способность жидкостей сохранять свой объем? Какими свойствами обладают жидкости

Жидкость представляет одно из трех состояний, в которых существует материя. Большинство физиков выделяют также четвертое состояние материи — плазму. Жидкость (наряду с газом) является текучим состоянием материи, то есть при воздействии малых внешних сил она легко меняет свою форму, однако объем ее сохраняется постоянным при том же давлении и температуре. Ответ на вопрос о том, чем объясняется способность жидкостей сохранять свой объем, заключается в особенностях их строения.

Отличие жидкостей от твердых тел и газов

Молекулы, составляющие жидкости и газы, не находятся в постоянных положениях. Они могут свободно перемещаться по всему объему, что отличает эти два типа материи от твердых тел, в которых каждый атом или молекула занимают строго определенное место. Благодаря свободному перемещению молекул жидкость и газ приобретают форму того сосуда, в который их помещают. Поэтому при ответе на вопрос о том, какими свойствами обладают жидкости, следует в первую очередь называть их способность изменять свою форму.

Однако газы и жидкости имеют существенное отличие между собой. Например, газы не сохраняют объем и способны заполнять его полностью в том пространстве, которое им предоставлено. Жидкости, в свою очередь, объем сохраняют. Чем объясняется способность жидкостей сохранять свой объем?

Вся разница между тремя состояниями материи заключается в величине сил, которые связывают молекулы и атомы. В твердых телах эти силы велики, поэтому каждая частица твердого вещества сохраняет свое положение. В жидкостях эти силы слабее, поэтому они и позволяют свободно перемещаться молекулам по всему их объему. Однако эти силы намного больше таковых для газов, в которых в ряде случаев можно пренебречь их существованием.

Какими свойствами обладают жидкости?

Жидкость, как и газ, относится к текучим телам, то есть к такому состоянию вещества, действие минимальной внешней силы на которое вызывает пространственное смещение его отдельных молекул и целых слоев относительно друг друга. Если говорить только о строении и свойствах жидкостей, то нужно назвать следующие их основные физические характеристики:

• вязкость;
• поверхностное натяжение;
• когезия и адгезия;
• капиллярность;
• плотность;
• гидростатическое давление.

Понятие вязкости

Вязкость является физической величиной, которая определяет способность жидкости сопротивляться любому смещению в ее объеме. Несмотря на то что жидкость является текучей материей, при воздействии внешней силы, которая стремится сместить молекулы жидкости, в ней появляются внутренние силы, которые препятствуют такому смещению. Эти внутренние силы называются когезионными. Они отвечают не только за существование вязкости, но и являются ответом на поставленный вопрос. Чем и объясняется способность жидкостей сохранять свой объем.

Если бы жидкость не обладала вязкостью, то она могла бы течь по любой трубе под действием собственной инерции, и не нужно было бы прикладывать разницу давлений на концах этой трубы, чтобы привести жидкость в движение.

Вязкость таких веществ зависит от температуры обратно пропорционально, то есть с ее увеличением вязкость уменьшается. Эта зависимость связана с ослаблением межмолекулярных сил при увеличении температуры жидкостей. Например, вода при температуре 0 ºC имеет вязкость 0,0018 Па*с, а при 60 ºC — уже 0,00065 Па*с.

Поверхностное натяжение

Говоря о поверхностных свойствах жидкости, в первую очередь следует назвать поверхностное натяжение. Суть этой физической величины заключается в том, что свободная поверхность вещества проявляет свойства тонкой эластичной мембраны. Подобный феномен связан с наличием сил притяжения между молекулами жидкости.

Силы притяжения, которые действуют на каждую молекулу в толще вещества, направлены во все стороны, поэтому они компенсируют друг друга. Результирующая сил притяжения, воздействующая на поверхностные молекулы жидкости, направлена внутрь жидкости. Иными словами, перпендикулярно ее поверхности. Именно эта сила ответственна за образование поверхностного натяжения.

Благодаря силам поверхностного натяжения жидкость всегда стремится принять форму, отвечающую наименьшей площади поверхности при таком объеме. Такой формой является шар. Именно поэтому капли воды в невесомости имеют форму шара. Поверхностное натяжение уменьшается с увеличением температуры ввиду уменьшения когезионных сил между молекулами жидкости.

Когезия, адгезия и капиллярность

Когезия — свойство молекул одной и той же жидкости притягиваться друг к другу. Силы, действующие в результате когезии, называются когезионными. Благодаря этим силам молекулы жидкости стремятся собраться вместе. Явление когезии отвечает на вопрос о том, чем объясняется способность жидкостей сохранять свой объем. Для газов когезионные силы можно считать равными нулю, поэтому они занимают любой предоставленный им объем.

Адгезия — способность жидкости и твердого тела притягиваться друг к другу. Такие ситуации возникают часто, когда жидкость наливают в сосуд или разливают по поверхности. Она вступает в контакт с твердым телом. Величина адгезионной силы зависит от свойств конкретной жидкости и твердого тела.

Когезия и адгезия являются конкурирующими свойствами в физике жидкостей. Так, если когезионная сила больше адгезионной, тогда такое вещество не смачивает поверхность твердого тела, и наоборот, если адгезия проявляется сильнее, чем когезия, тогда говорят о явлении смачиваемости.

С явлениями адгезии и когезии также связано такое свойство жидкостей, как капиллярность, то есть способность жидкостей подниматься или опускаться в тонких трубках на высоту, отличную от общего уровня жидкости. Толщина трубок должна быть около 1 мм, чтобы явление капиллярности было заметным.

Плотность жидкости

Данное свойство характерно для любого состояния материи и определяется как количество этой материи или ее масса, содержащаяся в единице объема. Учитывая, что с увеличением температуры многие тела расширяются, их плотность уменьшается. Однако для некоторых веществ это правило может не действовать в определенных интервалах температур. Так, вода при 0 ºC имеет меньшую плотность, чем при 4 ºC.

Плотность, согласно ее определению, равна: ρ = m / V, отсюда можно определить, чему равен объем жидкости или чему равна ее масса, если знать две другие величины. Например, вода при 4 ºC массой 1 кг занимает объем V = m / ρ = 0,001 м 3 = 1 л.

Гидростатическое давление

Под гидростатическим давлением понимают давление, которое оказывает жидкость на погруженное в нее тело ввиду наличия собственного веса у жидкости. Это давление увеличивается с глубиной линейно. Гидростатическое давление действует во всех направлениях одинаково. Помимо глубины, оно зависит еще от плотности жидкости. Наличие этого свойства обуславливает существование выталкивающей силы, открытой Архимедом.

Отметим, что молекулы жидкости расположены достаточно близко друг к другу, кроме того, при незначительном их сближении возникают большие отталкивающие силы, поэтому увеличение внешнего давления в широких пределах практически не изменяет плотности жидкости. Этот факт является ответом на вопрос о том, чем объясняется способность жидкостей сохранять свой объем и не сжиматься в значительном интервале внешних давлений.

Источник