Вода лед изменение объема

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

Вода при замерзании расширяется или сжимается: простая физика

Многие юные почемучки задаются вопросом: при замерзании вода расширяется или сжимается? Ответ следующий: с приходом зимы вода начинает свой процесс расширения. Почему это происходит? Это свойство выделяет воду из списка всех остальных жидкостей и газов, которые, наоборот, сжимаются при охлаждении. В чем заключается причина такого поведения этой необычной жидкости?

Физика 3 класса: вода при замерзании расширяется или сжимается?

Большинство веществ и материалов увеличиваются в объеме при нагревании и уменьшаются при охлаждении. Газы этот эффект показывают более заметно, но различные жидкости и твердые металлы проявляют такие же свойства.

Одним из наиболее ярких примеров расширения и сжимания газа является воздух в воздушном шаре. Когда мы выносим воздушный шар на улицу в минусовую погоду, то шар сразу уменьшается в размерах. Если мы шар вносим в отапливаемое помещение, то он сразу же увеличивается. А вот если мы внесем воздушный шар в баню — он лопнет.

Молекулы воды требуют больше места

Причиной тому, что происходят эти процессы расширения и сжатия различных веществ, являются молекулы. Те из них, которые получают больше энергии (это происходит в теплом помещении), двигаются намного быстрее, чем молекулы, находящиеся в холодном помещении. Частицы, которые имеют большую энергию, сталкиваются намного активнее и чаще, им необходимо больше места для движения. Чтобы сдержать то давление, которое оказывают молекулы, материал начинает увеличиваться в размерах. Причем это происходит достаточно стремительно. Итак, вода при замерзании расширяется или сжимается? Почему это происходит?

Вода не подчиняется этим правилам. Если мы начинаем охлаждать воду до четырех градусов Цельсия, то она уменьшает свой объем. Но если температура продолжает падать, то вода вдруг начинает расширяться! Существует такое свойство, как аномалия плотности воды. Это свойство возникает при температуре в четыре градуса Цельсия.

Теперь, когда мы выяснили, расширяется или сжимается вода при замерзании, давайте узнаем, как вообще возникает эта аномалия. Причина таится в частицах, из которых она состоит. Молекула воды создана из двух атомов водорода и одного — кислорода. Формулу воды все знают еще с начальных классов. Атомы в этой молекуле притягивают электроны по-разному. У водорода создается положительный центр тяжести, а у кислорода, наоборот — отрицательный. Когда молекулы воды сталкиваются друг с другом, то атомы водорода одной молекулы переходят на атом кислорода совершенно другой молекулы. Этот феномен называется водородной связью.

Воде нужно больше места при ее охлаждении

В тот момент, когда начинается процесс формирования водородных связей, в воде начинают возникать места, где молекулы находятся в том же порядке, что и в кристалле льда. Эти заготовки называются кластерами. Они не прочны, как в твердом кристалле воды. При повышении температуры они разрушаются и меняют свое местоположение.

Во время процесса охлаждения воды начинает стремительно увеличиваться количество кластеров в жидкости. Они требуют больше пространства для распространения, вследствие этого вода и увеличивается в размерах после достижения своей аномальной плотности.

При падении столбика термометра ниже нуля кластеры начинают превращаться в мельчайшие кристаллы льда. Они начинают подниматься вверх. Вследствие всего этого вода превращается в лед. Это очень необычная способность воды. Данный феномен необходим для очень большого количества процессов в природе. Мы все знаем, а если не знаем, то запоминаем, что плотность льда незначительно меньше плотности прохладной или же холодной воды. Благодаря этому лед плавает на поверхности воды. Все водоемы начинают замерзать сверху вниз, что позволяет спокойно существовать и не замерзать водным обитателям на дне. Итак, теперь мы в подробностях знаем о том, расширяется или сжимается вода при замерзании.

Интересный феномен

Горячая вода замерзает быстрее холодной. Если мы возьмем два одинаковых стакана и нальем в один горячей воды, а в другой столько же холодной, то мы заметим, что горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная. Это не логично, согласитесь? Горячей воде нужно остыть, чтобы начинать замерзать, а холодной этого не нужно. Как объяснить данный факт? Ученые по сей день не могут объяснить эту загадку. Данный феномен имеет название «Эффект Мпембы». Открыт был в 1963 году ученым из Танзании при необычном стечении обстоятельств. Студент хотел сделать себе мороженое и заметил, что горячая вода замерзает быстрее. Об этом он поделился со своим учителем физики, который сначала не поверил ему.

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