Водата не е само една од најпотребните, туку и најмногу неверојатни феноменина нашата планета.
Познато е дека практично сите супстанции од природно или вештачко потекло се способни да бидат во различни состојби на агрегацијаи менувајте ги во зависност од условите животната средина. И иако научниците знаат повеќе од десетина фазни состојби, од кои некои можат да се добијат само во лабораторија, во природата најчесто се среќаваат само три такви состојби: течна, цврста и гасовита. Водата може да постои во сите три од овие состојби, менувајќи се од една во друга под природни услови.
Водата во течна состојбаима слаб врзани молекуликои се во постојано движењеи се обидуваат да се групираат во структура, но не можат да го направат тоа поради топлината. Во оваа форма, водата може да заземе апсолутно каква било форма, но не е способна сама да ја држи. Кога се загреваат, молекулите почнуваат да се движат многу побрзо, тие се оддалечуваат една од друга, а кога водата постепено се претвора во гасовита состојба, односно се претвора во водена пареа, врските меѓу молекулите конечно се прекинуваат. Кога водата е изложена на ниски температури, движењето на молекулите значително се забавува, молекуларни врскистануваат многу силни и молекулите, кои повеќе не ги попречува топлината, се подредуваат во кристален облик 
структура има шестоаголна форма. Сите сме виделе слични шестоаголници како паѓаат на земја во вид на снегулки. Процесот на претворање на водата во мраз се нарекува кристализација или замрзнување. Во цврста состојба, водата може долго време да ја задржи каква било форма.
Процесот на кристализација на водата започнува на температура од 0 степени на Целзиусова скала, која има 100 единици. Ова мерниот системсе користи во многу европски земји и ЗНД. Во Америка, температурата се мери со скалата на Фаренхајт, која има 180 поделби. По него, водата поминува од течна во цврста на 32 степени.
Меѓутоа, водата не секогаш замрзнува на овие температури; многу чистата вода може да се прелади на температура од -40 °C и нема да замрзне. Поентата е дека во многу чиста воданема нечистотии кои служат како основа за изградбата кристална структура. Нечистотиите на кои се прикачени молекулите може да бидат честички прашина, растворени соли итн.
Посебна карактеристика на водата е фактот што додека другите супстанции се намалуваат кога се замрзнуваат, таа, напротив, се трансформира во мраз. Ова се случува затоа што кога водата се менува од течна во цврста, растојанието помеѓу нејзините молекули малку се зголемува. А бидејќи мразот има помала густина од водата, тој лебди на неговата површина.
Зборувајќи за замрзнувањето на водата, не може да не се спомене интересен фактдека топлата вода замрзнува побрзо од ладната, колку и да звучи парадоксално. Овој феноменбил познат уште во времето на Аристотел, но ниту еден познат филозоф, ниту неговите следбеници не успеаја да ја решат оваа мистерија и феноменот долго време беше заборавен. долги години. Луѓето почнаа повторно да зборуваат за тоа дури во 1963 година, кога еден ученик од Танзанија, Ерасто Мпемба, забележал дека при подготовка на сладолед, деликатесот направен од загреано млеко побрзо се стврднува. Момчето за ова му кажало на својот професор по физика, но тој му се насмеал. Само во 1969 година, откако се сретна со професорот по физика Денис Озборн, младиот човек успеа да најде потврда за својата претпоставка по заеднички експерименти. Оттогаш се изнесени многу хипотези во врска со овој феномен, на пример дека топла водасе замрзнува побрзо поради неговото брзо испарување, што доведува до намалување на волуменот на водата и, како резултат на тоа, побрзо замрзнување. Но, ниту еден од нив не можеше да ја објасни природата на овој феномен.
|
Александра
24.08.2017 12:05
11.03.2015 21:11
|
Температурата на кристализација на водата во овој временски период одговара на pp притисокот. Се случува промена фазна рамнотежаа дел од незамрзнатата вода се претвора во мраз. Системот повторно привремено добива состојба која е стабилна на дадена температура (дел 5 - 6), потоа процесот се повторува t (дел 6 - 7), но вредноста на притисокот p се намалува до вредноста p и останува константна. Ова укажува на прекин на процесот на релаксација.
При определување на температурата на кристализација на растворот на вода и сол, неопходно е да се избегне преладење.
На негативни притисоциТемпературата на кристализација на водата треба да се зголеми, но за постигнатото истегнување температурното поместување е незначително. Покрај тоа, за други супстанции, дериватот dTldps, поврзан со рамнотежата на течните кристали, има спротивен знак. ВО чисти материиНема посебни феномени на предкристализација, така што намалувањето на јачината може да биде предизвикано од влијанието на нечистотиите, на пример, ослободувањето на меурчиња со гас.
Во оваа работа, највисока температура е температурата на кристализација на водата. За да го поставите, ставете го термометарот во порцеланска чаша со мешавина од кршен мраз и дестилирана вода. Нивото на жива во капиларот треба да биде во опсег од 3 5 - 4 5 степени.
Борба против замрзнување на товар преку употреба на превентивни средства во форма на адитиви или премачкување со нив внатрешни површинивагоните може да се постигнат со пребарување на супстанции кои ја намалуваат температурата на кристализација на водата, избирање на сурфактант хидрофобни супстанции и намалување на степенот на дисперзија на материјалите кои се предмет на замрзнување. При изборот на превентивни мерки, главен услов е употребените реагенси да имаат поголем хемиски афинитет со честичките на материјалот во споредба со хемискиот афинитет на водата за него. Хидрофобните супстанции вклучуваат супстанции кои немаат хемиски афинитет за вода.
Цевката (цевката) со заварени приклучоци се полни со вода и се лади под природни услови или во ладилни единици. При температурата на кристализација на водата, волуменот се зголемува и, како резултат на тоа, се појавуваат напрегања во ѕидот на цевката. Вредноста на напонот се регулира со количината на истурена вода. Таквите тестови на цевки не бараат посебна опрема и се практично безбедни. Пукнатината во таквата цевка се пропагира во константно поле на стрес главно поради енергијата на еластична деформација на ѕидот. Токму овие уништувања се карактеристични за лавинско уништување на вистински гасоводи. Покрај тоа, станува возможно да се создаде AC напондолж должината на цевката поради употребата на специјален конусен влошка инсталиран во внатрешноста на цевката. Ова ви овозможува да ги поставите вредностите на критичните напрегања во ѕидот за да се иницира пукнатина и да се запре ширењето на пукнатината во кои било очигледно фиксирани зони на заварениот спој на цевките.
Атмосферските услови ја играат главната улога во појавата на замрзнување на карбураторот, а користениот бензин влијае на степенот на ладење на мешавината гориво-воздух. Меѓутоа, на бензинот може да се додадат адитиви против мраз, кои или ја намалуваат температурата на кристализација на водата или, имајќи површински активни својства, спречуваат таложење на мразот на деловите на карбураторот.
Снимајте ги отчитувањата на термометарот 4 минути на секои 20 секунди со повремено мешање. На графиконот означете ја температурата на која се појавуваат првите ледени кристали - ова е температурата на кристализација на водата. Понекогаш водата станува суперладена, а кога ќе се појави мраз, нејзината температура малку се зголемува, а потоа повторно почнува да опаѓа.
Во овој случај, кога ќе се појави мраз, температурата на водата се зголемува. Температурата на кристализација на водата треба да се смета за температурата што ќе се воспостави по таков скок. За да го направите ова, извадете ја епрувета од уредот и загрејте ја со рака додека не се растворат ледените кристали.
Кривата 0B ја изразува рамнотежата во двофазниот систем вода-мраз. На атмосферски притисоковаа рамнотежа е воспоставена, како што е познато, на температура од 0 C. Бидејќи водата се зголемува во волуменот за време на кристализацијата, зголемувањето на притисокот во согласност со принципот на Le Chatelier го промовира топењето на мразот и ја намалува температурата на кристализација на водата. Во точката О се сечат сите три криви што ги карактеризираат рамнотежите во наведените двофазни системи. Оваа точка одговара на рамнотежата помеѓу сите три фази: мраз - вода - пареа и се нарекува тројна точка.
Физички методи- термичка (врие), дестилација и замрзнување. Солите со привремена цврстина се отстрануваат термички. Дестилирана вода, која не содржи соли, се добива со дестилација во посебни единици за дестилација. Замрзнувањето се заснова на разликата во температурите на кристализација на водата и нечистотиите.
Преминот на супстанцијата од цврста кристална состојба во течност се нарекува топење. За да се стопи цврсто кристално тело, тоа мора да се загрее до одредена температура, односно да се испорача топлина.Температурата на која супстанцијата се топи се нарекуваточка на топење на супстанцијата.
Обратниот процес - преминот од течна во цврста состојба - се случува кога температурата се намалува, т.е. топлината се отстранува. Преминот на супстанцијата од течна во цврста состојба се нарекувастврднување , или кристаллиза . Температурата на која супстанцијата кристализира се нарекувакристална температурација .
Искуството покажува дека секоја супстанција се кристализира и се топи на иста температура.
Сликата покажува графикон на температурна зависност кристално тело(мраз) од времето на загревање (од точка Адо точка Г)и време на ладење (од точка Ддо точка К). Го покажува времето по хоризонталната оска и температурата по вертикалната оска.
Графиконот покажува дека набљудувањето на процесот започнало од моментот кога температурата на мразот била -40 °C, или, како што велат, температурата била почетен моментвреме тпочеток= -40 °С (точка Ана графиконот). Со дополнително загревање, температурата на мразот се зголемува (на графиконот ова е делот АБ). Температурата се зголемува до 0 °C - температурата на топење на мразот. На 0°C мразот почнува да се топи и неговата температура престанува да расте. За време на целото време на топење (т.е. додека не се стопи целиот мраз), температурата на мразот не се менува, иако горилникот продолжува да гори и затоа се снабдува топлина. Процесот на топење одговара на хоризонталниот дел од графиконот Сонцето . Само откако ќе се стопи целиот мраз и ќе се претвори во вода, температурата повторно почнува да расте (дел ЦД). Откако температурата на водата ќе достигне +40 °C, горилникот се гаси и водата почнува да се лади, т.е. топлината се отстранува (за да го направите ова, можете да ставите сад со вода во друг, поголем сад со мраз). Температурата на водата почнува да се намалува (дел ДЕ). Кога температурата ќе достигне 0 °C, температурата на водата престанува да се намалува, и покрај фактот што топлината сè уште се отстранува. Ова е процес на кристализација на водата - формирање на мраз (хоризонтален пресек Е.Ф.). Се додека целата вода не се претвори во мраз, температурата нема да се промени. Само после ова температурата на мразот почнува да се намалува (дел ФК).
Објаснет е видот на графиконот што се разгледува на следниот начин. Локацијата е вклучена АБПоради испорачаната топлина, просечната кинетичка енергија на молекулите на мразот се зголемува, а неговата температура се зголемува. Локацијата е вклучена Сонцетоцелата енергија добиена од содржината на колбата се троши на уништување на ледената кристална решетка: наредениот просторен распоред на неговите молекули се заменува со нарушен, растојанието помеѓу молекулите се менува, т.е. Молекулите се преуредени на таков начин што супстанцијата станува течна. Просечната кинетичка енергија на молекулите не се менува, па температурата останува непроменета. Понатамошно зголемување на температурата на стопената ледена вода (во областа ЦД) значи зголемување на кинетичката енергија на молекулите на водата поради топлината што ја снабдува горилникот.
Кога се лади вода (дел ДЕ) му се одзема дел од енергијата, молекулите на водата се движат со помали брзини, нивната просечна кинетичка енергија паѓа - температурата се намалува, водата се лади. На 0°C (хоризонтален пресек Е.Ф.) молекулите почнуваат да се редат по одреден редослед, формирање кристална решетка. Додека овој процес не заврши, температурата на супстанцијата нема да се промени, и покрај тоа што топлината е отстранета, што значи дека при зацврстување, течноста (водата) ослободува енергија. Ова е токму енергијата што мразот ја апсорбира, претворајќи се во течност (дел Сонцето). Внатрешната енергија на течноста е поголема од онаа на солидна. По топење (и кристализација) внатрешна енергијателата нагло се менуваат.
Металите што се топат на температури над 1650 ºС се нарекуваат огноотпорни(титаниум, хром, молибден, итн.). Волфрамот има највисока точка на топење меѓу нив - околу 3400 ° C. Огноотпорни металиа нивните соединенија се користат како материјали отпорни на топлина во производството на авиони, ракетирањето и вселенска технологија, нуклеарна енергија.
Уште еднаш да нагласиме дека супстанцијата при топење апсорбира енергија. При кристализација, напротив, го испушта во околината. Примајќи одредена количина на топлина ослободена за време на кристализацијата, медиумот се загрева. Ова им е добро познато на многу птици. Не е ни чудо што тие можат да се видат во зима во ладно време како седат на мразот што ги покрива реките и езерата. Поради ослободување на енергија кога се формира мраз, воздухот над него е неколку степени потопол отколку во дрвјата во шумата, а птиците го користат тоа.
Топење на аморфни материи.
Достапност на одреден точки на топење- Ова важен знаккристални материи. Токму по оваа карактеристика тие можат лесно да се разликуваат од аморфните тела, кои исто така се класифицирани како цврсти тела. Тие вклучуваат, особено, стакло, многу вискозни смоли и пластика.
Аморфни супстанции(за разлика од кристалните) немаат специфична точка на топење - не се топат, туку омекнуваат. Кога се загрева, парче стакло, на пример, прво станува меко од тврдо, лесно може да се свитка или да се истегне; со повеќе висока температурапарчето почнува да ја менува својата форма под влијание на сопствената гравитација. Како што се загрева, густата вискозна маса го добива обликот на садот во кој лежи. Оваа маса е прво густа, како мед, потоа како павлака и на крајот станува речиси иста течност со низок вискозитет како водата. Сепак, посочете одредена температурапреминот на цврста во течност овде е невозможен, бидејќи не постои.
Причините за тоа лежат во фундаменталната разлика во структурата на аморфните тела од структурата на кристалните. Атомите во аморфните тела се распоредени случајно. Аморфни теланивната структура наликува на течности. Веќе во цврсто стакло, атомите се распоредени по случаен избор. Ова значи дека зголемувањето на температурата на стаклото само го зголемува опсегот на вибрации на неговите молекули, давајќи им постепено поголема и поголема слобода на движење. Затоа, стаклото постепено омекнува и не покажува остра транзиција „цврсто-течна“, карактеристична за преминот од распоредот на молекулите во по строг редоследна неуредно.
Топлина на фузија.
Топлина на топење- ова е количината на топлина што мора да се пренесе на супстанцијата при постојан притисок и постојана температура, еднаква температурасе топи за целосно да се трансформира од цврста кристална состојба во течност. Топлината на фузијата е еднаква на количината на топлина што се ослободува при кристализација на супстанција од течна состојба. За време на топењето, целата топлина што се доставува до супстанцијата оди за да ја зголеми потенцијалната енергија на нејзините молекули. Кинетичката енергија не се менува бидејќи топењето се случува на константна температура.
Искуствено проучување на топење разни материисо иста маса, можете да видите дека за да ги претворите во течност е потребно различни количинитоплина. На пример, за да се стопи еден килограм мраз, треба да се потрошат 332 J енергија, а за да се стопи 1 kg олово - 25 kJ.
Количината на топлина што се ослободува од телото се смета за негативна. Затоа, при пресметување на количината на топлина ослободена при кристализација на супстанција со маса м, треба да ја користите истата формула, но со знакот минус:
Топлина на согорување.
Топлина на согорување(или калориска вредност , содржина на калории) е количината на топлина што се ослободува при целосно согорување на горивото.
За загревање на телата често се користи енергијата ослободена за време на согорувањето на горивото. Конвенционалното гориво (јаглен, нафта, бензин) содржи јаглерод. За време на согорувањето, атомите на јаглерод се комбинираат со атоми на кислород во воздухот за да формираат молекули на јаглерод диоксид. Излегува дека кинетичката енергија на овие молекули е поголема од онаа на оригиналните честички. Зголемување кинетичка енергијамолекулите за време на согорувањето се нарекуваат ослободување на енергија. Енергијата што се ослободува при целосно согорување на горивото е топлината на согорувањето на ова гориво.
Топлината на согорувањето на горивото зависи од видот на горивото и неговата маса. Колку е поголема масата на горивото, толку е поголема количината на топлина што се ослободува при неговото целосно согорување.
Физичката количина што покажува колку топлина се ослободува при целосно согорување на гориво со тежина од 1 kg се нарекува специфична топлина на согорување на гориво.Специфичната топлина на согорувањето е означена со букватаqи се мери во џули по килограм (J/kg).
Количина на топлина Послободен за време на согорувањето м kg гориво се одредува со формулата:
За да ја пронајдете количината на топлина ослободена при целосно согорување на гориво со произволна маса, ви треба специфична топлинасогорување на ова гориво помножено со неговата маса.
Внимание! Администрацијата на страницата rosuchebnik.ru не е одговорна за содржината методолошки развој, како и за усогласеност со развојот на Федералниот државен образовен стандард.
- Учесник: Ковалев Павел Алексеевич
- Раководител: Шик Галина Јаковлевна
Вовед
Водата не е само еден од најпотребните, туку и најневеројатните феномени на нашата планета. Улогата на водата во појавата и одржувањето на животот на Земјата е исклучително важна, во хемиска структураживите организми, во формирањето на климата и времето. Водата е најважната супстанцијаза сите живи суштества на Земјата.
Вовед
Поголемиот дел од површината на Земјата е покриена со вода (океани, мориња, езера, реки, мраз). На Земјата, приближно 96,5% од водата доаѓа од океаните, 1,7% од светските резерви се подземните води, уште 1,7% се глечери и ледени капи на Антарктикот и Гренланд, мал дел е во реките, езерата и мочуриштата, а 0,001% во облаците, кои се формираат од честички на мраз и течна вода во воздухот.
Вода кај нормални условие во течна состојба, но на температура од 0 ° C се претвора во цврста состојба– мраз и врие (претвора во водена пареа) на температура од 100 °C.
Вредностите од 0 °C и 100 °C беа избрани да одговараат на температурите на топење на мразот и температурите на вриење на водата при креирањето на температурната скала „Целзиус“.
Мразот се наоѓа во природата во форма на самиот мраз (континентален, лебдечки, подземен), како и во форма на снег, мраз и мраз. Под влијание на сопствената тежина, мразот добива пластични својства и флуидност.
Природен мразобично многу почиста од водата, бидејќи кога водата кристализира, молекулите на водата се првите што се формираат во решетката.
Вкупните резерви на мраз на Земјата се околу 30 милиони km³. Главните резерви на мраз се концентрирани во поларните капи (главно на Антарктикот, каде дебелината на ледениот слој достигнува 4 km).
Во светските океани, водата е солена и тоа го спречува формирањето на мраз, па мразот се формира само на поларни и субполарни географски широчини, каде што зимите се долги и многу студени. Некои плитки мориња лоцирани во умерената зона замрзнуваат.
Покрај тоа, постојат докази за присуство на мраз на планетите сончев систем(на пример, на Марс), нивните сателити, на џуџести планетии во јадрата на кометите.
Истражувањето за својствата на водата е неопходно за човештвото.
Во исто време, процесот на кристализација на водата може да се изучува дома, како и на часови во средно училиште.
Релевантноста на работата треба да се користи на часовите по физика за да се запознаат учениците со својствата на водата за време на кристализацијата.
Предмет на проучување е кристализација на водата.
Предмет на истражувањето е проучување на својствата на водата при кристализација.
Целта на работата е да се спроведат експерименти за кристализација на водата и да се подготват предлози за нивна имплементација.
Главната задача е да се проучат својствата на водата за време на кристализацијата.
За решенија главна задачанеопходно:
Теоретското значење на трудот лежи во систематизацијата на основните својства на водата и значењето на кристализацијата на водата за флората и фауната на Земјата.
Практичното значење на работата е проучување на процесот на кристализација на водата за време на експерименти, како и подготовка на предлози за спроведување на експерименти на часови во средно училиште.
1. Подготовка за студијата
1.1 Анализа на основните својства на водата
Водата е една од најпознатите неверојатни супстанцииНа Земјата. Можете да најдете вода речиси насекаде под природни услови, и на површината на планетата и во нејзините длабочини на три можни начини: физички условиза супстанции: течни, цврсти, гасовити (т.е. вода, мраз, водена пареа).
Се разбира, постојат супстанции кои можат да се добијат во форма на течност, цврста или гасна. Сепак, такво нешто не постои хемиска супстанција, што природно се јавува во горенаведените три физички состојби.
Својства на водата:
- Водата е супстанца која нема боја, нема мирис, нема вкус.
- Водата е единственото нешто на планетата Земја познат на наукатасупстанција пронајдена во природни условиво три физички состојби: цврста, течна, гасна.
- Водата е универзален растворувач, има способност да се раствори големо количествосоли, како и други супстанции од кои било други супстанции.
- Водата многу тешко се оксидира. Водата е прилично хемиски стабилна, односно распаѓањето на нејзините составни делови или согорувањето е доста проблематично.
- Речиси сите природни метали можат да се оксидираат со вода, а особено тврдите карпи исто така се уништуваат под нејзино влијание.
- Вода како физичка супстанција, се карактеризира со голем афинитет кон себе. Овој афинитет за вода е најголем меѓу сите течности. Како резултат на тоа, водата се става на површината во форма на сферични капки, бидејќи сферата има најмала површина за даден волумен.
- Замрзнување на водата не се јавува при температурни услови; најголема густина(на 4 Целзиусови степени), а на нула Целзиусови степени. Ова се својствата на слатката вода. Сепак, замрзнување морска водасе јавува на повеќе ниски температури: минус 1,9 Целзиусови степени, со соленост од 35%.
- Водата има многу висок топлински капацитет, но релативно малку се загрева. Водата има и прилично висока латентна топлина на фузија (околу 80 cal/g), како и испарување (околу 540 cal/g). Водата може да апсорбира значителни количини дополнителна топлина. Температурата за време на замрзнување или вриење останува непроменета.
- Дестилирана вода практично не спроведува електрична енергија, сепак, присуството на дури и мала количина на соли во водата значително ги зголемува нејзините спроводливи својства.
Својства на снегот:
- При мешање на сол со снег се забележуваат два процеса: уништување на кристалната структура на солта што настанува со апсорпција на топлина и хидратација на јони. Последниот процес се случува со ослободување на топлина во околината. За кујнска сол и калциум хлорид, првиот процес преовладува над вториот. Затоа, кога снегот се меша со овие соли, топлината активно се отстранува од околината. Друга карактеристика раствори на соле тоа што нивната точка на замрзнување е под 0 степени. За да се стопи снегот на тротоарите на температура под 0 степени, се посипуваат со овие соли.
- Снегот има неверојатен имот- меморија. Чува траги. Можете, на пример, да учите физика користејќи ги патеките. Колку е поголемо животното, толку е подлабоко неговото стапало, па затоа, толку поголем притисок врши врз снегот. Трагите на кучето се подлабоки од оние на нејзините кученца. Глувците и милувањата оставаат плитки линии. Природата им обезбеди на копитарите способност да ги рашират своите копита и да ја зголемат површината на поддршката. Ова им помага во зима, кога се движат низ снежните шуми и полиња, да не потонат толку длабоко во снегот.
1.2 Важноста на кристализацијата на водата за флората и фауната
Го сакаме снегот не само затоа што ни дава прекрасни зимски пејсажи. Нашата љубов кон снегот има многу рационални причини. „Снегот на полињата значи леб во канти“, „Зима без снег значи лето без леб“, со право велат старите руски поговорки. Снежната покривка е огромно снабдување со влага, многу потребна на полињата, а во исто време е еден вид џиновско ќебе кое ја штити површината на земјата од студените ветрови. Академик Б.И. Вернадски нагласи дека снежната покривка „не е само топла покривка за зимските култури, таа е животворна покривка“, а во пролетта обезбедува топена вода заситена со кислород. Познато е дека количината на азотни соединенија во почвата во лето е пропорционална на висината на стопената снежна покривка. Не за џабе мелиорацијата на снегот денес се смета за една од најважните условидобивање високи и одржливи приноси.
Резервите на снег значително влијаат на нивото на водата во реките и ги одредуваат климатските промени на големи површини.
Освен тоа, снегот е добар градежен материјалза разни згради на север - од иглуа (живеалишта на Ескими) до големи магацини. Таму е најголемиот хотел на светот, целосно направен од мраз и снег, кој се наоѓа во шведска Лапонија, на 200 километри од Арктичкиот круг.
Таа служи како основа зимски патиштапа дури и аеродроми.
Благодарение на снегот, секоја година се восхитуваме на чудесните зимски пејзажи, играме снежни топки, градиме снежни градови, тврдини, скијање, санкање, а на снегот ни доаѓа прекрасен новогодишен одмор.
Важноста на мразот е тешко да се потцени. Мразот има големо влијание врз условите за живот и животот на растенијата и животните, различни типови економската активностлице. Покривајќи ја водата одозгора, мразот во природата ја игра улогата на еден вид лебдечки екран, заштитувајќи ги реките и резервоарите од понатамошно замрзнување и зачувувајќи го животот. подводен свет. Ако густината на водата се зголемила при замрзнување, мразот би бил потежок од водата и би почнал да тоне, што би довело до смрт на сите живи суштества во реките, езерата и океаните, кои целосно би замрзнале, претворајќи се во блокови од мраз, а Земјата би станала ледена пустина, што е неизбежно ќе доведе до смрт на сите живи суштества.
Мразот може да предизвика голем број на Природни непогодисо штетни и катастрофални последици– шлаг авиони, бродови, објекти, површини на патишта и почва, град, виулици и снежни наноси, застој на реките со поплави, ледени лавини итн. Природниот мраз се користи за складирање и ладење прехранбени производи, биолошки и медицински препарати, за кои е специјално произведен и приготвен.
1.3 Избор и оправдување на експериментите за истражување
За да се спроведат експерименти со вода, неопходно е да се изберат оние што најцелосно ги карактеризираат и потврдуваат својствата на водата.
Анализата покажа дека тоа најдобро ќе се постигне со изведување на следните експерименти:
- Замрзнување на солена вода.
- Проширување на водата при замрзнување.
- Замрзнување на течност кај надворешно влијаниеснег.
- Замрзнување меурчиња од сапуница.
- Фузија на мраз.
- Креење на сув снег.
- Замрзнување на површината.
2. Спроведување на истражување
2.1 Подготовка на материјалниот дел
Следниве беа земени за експериментите:
- предмети - тенџере, стаклено шише, пластично шише, чаши за еднократна употреба, тенка бакарна жица, сламка;
- супстанции - снег, мраз, сол, вода, раствор од сапун, сок.
2.2 Спроведување на експерименти со опис на главните резултати
1. Замрзнување на солена вода.
Истурете вода во два калапи - чиста и многу солена. Извадете ги калапите на ладно или ставете ги во замрзнувач. Ќе забележите дека чистата свежа вода се претворила во мраз, а солената вода ќе замрзне при многу силен мраз.
Замрзнувањето на водата не се случува при температурни услови со нејзината најголема густина (на 4 степени Целзиусови), туку на нула Целзиусови степени. Ова се својствата на слатката вода.
При што, морски мразсе разликува од слатката вода по повеќе аспекти. Солената вода има пониска точка на замрзнување како што се зголемува соленоста. Во опсегот на соленоста од 30 до 35 ppm, точката на замрзнување варира од -1,6 до -1,9 степени. Образование морски мразможе да се смета како замрзнување на свежа вода со поместување на солите во ќелиите на морската вода во ледената колона. Кога температурата ќе достигне замрзнување, се формираат ледени кристали кои ја „опкружуваат“ незамрзнатата вода.
2. Проширување на водата при замрзнување.
Наполнете пластична чаша, пластично шише и стаклено шише со вода. Оставете ги на ладно. Кога водата замрзнува, таа се зголемува во волуменот, „извлекува“ од чашата и го крши стакленото шише дури и кога е до половина наполнето. Пластично шишеостанува без видливи промени.
Кога водата замрзнува, има уникатни својстваекстензии. Благодарение на овие својства, мразот лебди на вода, која е во форма на течност.
Во зима поради ова својство на водата се случуваат несреќи во водоводните цевководи. ВО многу ладноГлавна причина за ваквите несреќи е замрзнувањето на протечната вода. Се шири, така што добиениот мраз лесно ги крши цевките, бидејќи густината на мразот е 917 kg/m3, а густината на водата е 1000 kg/m3, односно волуменот се зголемува за 1,1 пати, што е доста значајно.
3. Замрзнување на течност кога е изложена на надворешен снег.
Истурете сок во пластична чаша (епрувета) и ставете го во тавче со посолен снег. Сокот ќе замрзне, а многу брзо ќе уживате во пусти.
При мешање на сол со снег, се уништува кристалната структура на солта, што настанува со апсорпција на топлина. Затоа, кога снегот се меша со сол, топлината активно се отстранува од сокот и сокот се претвора во мраз.
4. Замрзнување на меурчиња од сапуница.
Подгответе раствор за сапун. На ладно време, чувајте го растворот во белезник за да не замрзне. Дувајте меурчиња со сламка за сок. Поради температурната разлика помеѓу внатре и надвор од меурот, се јавува голема сила на подигање, што веднаш ги носи меурчињата нагоре. Тенок филм од сапун брзо се замрзнува на студ, претворајќи ги меурчињата во ледени топчиња.
Така, најтенкиот филмМеурот од сапуница замрзнува за неколку секунди.
5. Фузија на мраз.
Земете го мразот. Над неа фрлете тенка жица, чии краеви се измерени со тегови. Гледајте како жицата го топи мразот и навлегува подлабоко во мразот. Водата над мразот повторно замрзнува.
Ова ја потврдува способноста за апсорпција на топлина поголема масамраз.
Мразот расте одоздола, веднаш над жицата, бидејќи топената вода што тече надолу се замрзнува при контакт со студените ѕидови на мразот.
6. Креењето на сув снег.
Истурете гранулиран шеќер во чинија и почнете да го дробите со лажица. Ќе слушнете карактеристично крцкање. Намачкајте го песокот и повторно тријте. Креењето исчезна. Во студените денови, звукот патува на долги растојанија.
Снегот крцка само на ладно време (под -5°C), а звукот на крцкањето се менува во зависност од температурата на воздухот - колку е посилен мразот, толку е поголема висината на крцкањето. Со доволно искуство, можете да ја процените температурата на воздухот според звукот што го испушта снегот што крцка. Крцкањето се формира поради фактот што најмалите снежни кристали се уништуваат под притисок. Покрај тоа, секој од нив поединечно е многу мал за да произведе звук достапен за човечкото уво, но заедно тие се кршат доста гласно. Зголемените мразови ги прават ледените кристали поцврсти и кревки. Со секој чекор ледените игли се кршат. При температури на воздухот под -50°C, крцкањето на снегот станува толку силно што може да се слушне преку тројно стакло (ова го олеснува и висока густиналаден воздух).
7. Замрзнување на површината.
Додадете во тавата со снег кујнска солво сооднос од приближно 1 спрема 6. Темелно измешајте ја смесата. Ако сега сакате да ја поместите тавата, ќе мора да ја подигнете заедно со столчето.
Ова ја потврдува и апсорпцијата на топлина од околината.
Кога солта се меша со снегот, се формира раствор, придружен со силно ладење поради големата апсорпција на топлина од мразот кога се топи и од солта кога се раствора. На пример, температурата на мешавина од 29 грама сол и 100 грама мраз паѓа на -21°C. И ако земете 143 грама сол и 100 грама мраз, температурата може да се намали на -55°C.
2.3 Предлози за спроведување на експерименти
Препорачливо е да се спроведат експерименти за проучување на својствата на водата во часовите во средните и основните училишта.
За студенти средно школоМожно е да се спроведат експерименти бр. 3, 6 и 7 на часовите под водство на наставник, а експериментите бр. 4 и 5 - опционално или самостојно дома.
Заклучок
Така, истражувањето на својствата на водата е неопходно за човештвото.
Процесот на кристализација на водата може да се изучува дома, како и на часовите во средните и основните училишта.
Во работата успеавме да ги решиме следниве проблеми:
- Анализирајте ги основните својства на водата.
- Проучете го значењето на кристализацијата на водата за флората и фауната на Земјата.
- Определете ги главните експерименти за спроведување на студијата.
- Спроведете експерименти и опишете ги главните резултати.
- Подгответе предлози за спроведување експерименти на часови во средно училиште.
Се потврди значењето на работата за систематизирање на основните својства на водата и значењето на кристализацијата на водата за флората и фауната на Земјата.
Процесот на трансформација, или поточно, премин на супстанција од течна супстанција во цврста состојба се нарекува кристализација. Повеќето светол примерслично хемиска реакцијае мраз. Резултатот од процесот се нарекува кристал.
За да започне процесот, неопходно е да се создаде состојба на презаситеност во растворот на кој се изведува експериментот. Фазна транзицијаТечноста тече на следниов начин:
- Нивото на температурата на течноста се менува.
- Дел од растворувачот се отстранува.
- Се појавува комбинација од двете претходни дејства.
- Од добиените топи се јавува процес на кристализација.
Кристализација и методи за добивање кристали од течности
Постојат два начина на кристализација: изотермална и политермална.
Во првиот метод, растворот е подложен на интензивно ладење, при што кристалите почнуваат да се одвојуваат, но количината на течноста растворувач останува иста.
При изотермална кристализација, појавата на кристали се јавува со испарување. Процесот е именуван затоа што целата реакција се случува на константна температура, која е точката на вриење на растворот. Во пракса, двата методи се користат заедно. Во овој случај, дел од растворувачот испарува со вриење, додека во исто време течноста се лади.
Постои уште една опција за кристализација, во која во растворот се додаваат супстанции кои имаат добра способност да апсорбираат вода и ја намалуваат чувствителноста на солта содржана во течноста на растворање. Варијанта на ваквиот развој на настаните се нарекува солење. Во овој случај, се користат лекови кои можат да ја „врзат водата“ (на овој начин се кристализира натриум сулфат, при што се додава амонијак или алкохол) или имаат ист јон како и употребената сол. Пример е хемиска реакција насочена кон кристализација бакар сулфатили натриум хлорид.
За да растете кристал, започнете со ситна честичка, наречен „ембрион“. Со други зборови, ова е еден вид центар околу кој, за време на хемиска реакција, почнува да се формира кристал. Во овој случај, процесот во кој се јавува формирање на јадра и самиот процес на кристализација се случува во исто време. Ако не е така, на пример, јадрата се формираат побрзо, се појавуваат многу премали кристали, но во спротивен случај ги има малку, но поголема големина.
Благодарение на ова својство, можно е да се контролира количината и брзината со која се случува кристализацијата. Ова се постигнува со користење на следниве фактори:
- Растворот мора брзо да се излади.
- Течностите не можат да се остават во мирување.
- Потребна е повисока температура.
- Молекуларната тежина на кристалите треба да биде мала.
Сите горенаведени нијанси придонесуваат за добиените производи од мал калибар; за да се добијат поголеми кристали, потребно е следново:
- Бавно ладење.
- Течност во мирување.
- Значително пониска температура.
- Висока молекуларна тежина.
За да се олесни моментот кога почнуваат да се формираат ембриони, во растворот се додаваат елементи кристална супстанција, во форма на ситно мелен прав. Во овој случај, самиот процес на кристализација се јавува поради последователното внесување на честички од истиот елемент. Количината на внесената супстанција зависи од големината на саканиот кристал, на пример, за поголем, не се користи голем број насеменски материјал.
Големината на кристалите е важна за време на нивната понатамошна обработка; на пример, големите кристали се способни да испуштаат големи количини на влага за време на миењето и филтрирањето. Тие се сушат побрзо, се таложат и полесно се филтрираат.
Бидејќи главната цел на кристализацијата е да се добие финална супстанција која е идеално чиста и без нечистотии, добиените кристали обично се подложени на процеси на рекристализација, со отстранување на вишокот нечистотии и постојано перење и сушење.