Исследовательская работа. Физика. Удивительные свойства воды. 8 класс

Муниципальная научно­практическая конференция                                              «Вектор успеха»   на базе МАОУ «Физико­технический лицей №1» города Саратова                       Удивительные свойства воды.                                                                                                 Автор:                                                                                                 Крупин Макар,                                                                                                   ученик 8 «В» класса                                                                                                 МОУ « СОШ № 38»                                                                                                 Руководитель:                                                                                                  Гурьева Н.И                                                                                                 учитель физики                                                                                                  МОУ «СОШ №38».                                                                                                                                      . Саратов 2018                                                  Содержание I. Введение ………………………………………………………..….........3 II. Основная часть ………………………………………………........4 – 9 2.1 Вода в природе……………………………………………...…..4 ­5 2.2 Вода в человеке. …..…………………………………………...5 ­ 6 2.3 Вода в мифах и легендах…………………………………….....6­7 2.4 Физические свойства воды. ……..……….....………………… 7­8 2.5 Химические свойства воды …………………………………    8­9 2.6 Практическая часть. Опыты………………………………..   9 ­11 III. Заключение ……….……………………………………...………..    11 IV.Источники  ……………………………..…..……………………..…12 2 1. Введение.                      Вода является основой жизни на нашей планете. Эту субстанцию можно изучать до бесконечности. Нет, на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько аномалий, сколько в ее свойствах.                      Молекулярная формула воды указывает, что это вещество имеет простую   структуру,   однако   до   сих   пор   оно   считается малоисследованным,   поскольку   существует   еще   много  неизученных странностей данной субстанции, которые, возможно, и способствуют поддержанию жизни на Земле.             С водой мы сталкиваемся ежедневно, и она занимает важнейшее место в   жизни   всего   живого.   С   одной   стороны   ­   нет   ничего   более   простого   и доступного   на   планете,   как   вода,     с   другой   –   более   загадочного   и уникального.   Поэтому   эта   тема   мне   интересна,   и   я   выбрал   её   для исследования.                                                                                     Цель   данного   исследования:   доказать,   что   вода   необычное вещество.      Задачи: 1) проанализировать литературу и информацию в Интернете о воде; 2) найти информацию о воде в  мифах и легендах; 3) провести наблюдения за основными состояниями воды, её физическими  свойствами; 4) провести эксперименты, доказывающие  её уникальность; 5) сделать выводы. Объектом  исследования является вода    Предметом исследования является необычные свойства вода. Методы   исследования:  наблюдение,   сбор   и   обработка   данных,   анализ, эксперимент (опыт), сравнение, описание. Практическая значимость работы: создание презентации о воде, опытах. План исследования: 1. Сбор и изучение информации о воде. 2. Изучение мифов, легенд, сказок, связанных с водой. 3. Практическая работа (провести опыты). 4. Оформление полученных результатов в виде презентации. 5. Защита проекта. Гипотеза исследования: предположим, что вода обладает уникальными  свойствами.                                                             3                                                 2. Основная часть                                              2.1. Вода в природе                    Если взглянуть на Землю из космоса, можно поразиться тому, как необоснованно   назвали   это   небесное   тело.   Наиболее   подходящее   для   него название – Вода. Ведь не просто так астронавты сравнили планету с голубым шариком,   так   как   ультрамарин   способен   подавлять   все   цвета,   которые присущи   земной   поверхности.   Океан   является   праматерью   всех   живых организмов,   и   многие   ученые   настаивают   на   том,   что   первая   жизнь   могла зародиться именно в водной среде. В сравнительно небольшом и замкнутом водоеме могли накапливаться определенные органические вещества, которые попадали   туда   с   помощью   впадающих   вод.   Затем   такие   соединения концентрировались на внутренней поверхности слоистого минерала, который мог   выступать   катализатором   реакций.   Впоследствии   зарождалась   новая неизведанная жизнь, которую людям еще предстояло изучить.    На   сегодняшний   день   вода   в   природе   считается   наиболее   распространенным веществом, поскольку более 70% общей площади земной поверхности   занято   естественными   водоемами   и   только   около   30% составляет суша. Вода настолько многофункциональна, что люди научились использовать ее практически во всех областях своей жизни.           Вода бывает: ­ пресной ­ 2,5%; ­ соленой ­ 97,5%; ­ в виде рассолов. Учитывая то, что примерно 75% воды находится в замороженном состоянии на полярных шапках и ледниках, под землей находится около 24% грунтовых вод, а в почве рассредоточено 0,5% влаги, получается, что самым дешевым и доступным источником воды для нас являются озера, реки и другие наземные водоемы. Они составляют только около 0,01% от мировых водных запасов. Поэтому вода – это самое драгоценное сокровище нашей планеты.                  Наша планета содержит около 1500 млн км3 воды, из которых только 10% составляет пресная вода. Множество источников располагается под   земной   корой   на   различной   глубине   –   это   позволяет   разделить   их   на подземные   и   поверхностные   воды.   В   недрах   земли   такие   бассейны   имеют форму   своеобразных   сосудов,   которые   окружены   твердыми   породами   и содержат   воду   под   высоким   давлением.   Резервуары,   расположенные   на глубине  в несколько  метров,  широко  используются  в качестве   основы для колодцев.   Однако   такая   вода   постоянно   контактирует   с   верхним   рыхлым слоем   почвы,   что   делает   ее   загрязненной   и   не   всегда   пригодной   для хозяйственных   нужд.   Ледники   Антарктиды,   находящиеся   в   Гренландии, являются огромными источниками пресной воды. Кроме этого, большую роль в   нашей   жизни   играют   атмосферные   осадки,   которые   образовываются благодаря испарениям естественных источников.            Мы ежегодно получаем пресную воду из Мирового океана с помощью различных физических и химических методов. Следует отметить, что чаще всего для своих нужд человек использует воду из озер и рек. Например, из Байкала.   Ведь   это   самое   чистое   и   крупное   природное   водохранилище, расположенное на просторах России. Такие резервуары не имеют ценности и являются чудом света. Более 6000 км3 воды находится в живых организмах, в том   числе   и   в   растениях.   Таким   образом,   природные   ресурсы   воды распределяются по всей нашей планете.  2.2. Вода и человек. Польза воды для здоровья.          Человек   постоянно   обменивается   жидкостью   с   природой:   через   пот, мочу и выделение капелек жидкости с дыханием. Если такой взаимный обмен прекратится, наступит дегидратация – процесс обезвоживания организма.          При обезвоживании наблюдаются такие явления: ­ сонливость, слабость; ­   сухость   во   рту,   одышка;   ­   повышение   температуры,   головная   боль;   ­ нарушение   логического   мышления,   обмороки;   ­   спазмы   мышц;   ­ галлюцинации; ­ притупление зрения и слуха; ­ образование холестериновых бляшек, ухудшение кровотока; ­ боль в суставах. Возможные заболевания при обезвоживании и норма воды Могут развиться следующие болезни: ­ артрит; ­ изжога, гастрит, запоры; ­ образование камней в желчном пузыре; ­ ожирение.             Наука утверждает, что шестимесячный человеческий эмбрион на 97% состоит из воды, при рождении ее количество снижается до 92%, организм подростка   содержит   80%   этого   вещества,   во   взрослом   возрасте   эти показатели   составляют   70%,   а   в   пожилом   ­   всего   60%.   В   этом просматривается некая закономерность, которая позволяет людям приходить в этот мир молодыми и полными сил и уходить из него, дожив до глубокой старости.                   Вода способна регулировать температуру нашего тела, выводить из организма   продукты   жизнедеятельности   и   различные   токсические компоненты.   С   помощью   воды   наши   мышцы   выполняют   свою   основную функцию – сократительную. Диета спортсменов всегда содержит повышенное количество жидкости. Ученые доказали, что для сохранения здоровья человек должен   в   сутки   потреблять   до   2,5  литров   жидкости   –   это   обеспечит   ему хорошее самочувствие, активизирует умственную деятельность и придаст сил.             Из воды состоят все ткани человеческого организма: мышцы, кости, легкие, сердце, почки, печень, кожа и жировая ткань. Больше всего жидкости, а именно 99%, содержит стекловидное глазное тело, а меньше всего, примерно 0,2%, зубная эмаль. Богат на содержание воды и головной мозг, поскольку без этой субстанции мы не сможем мыслить и формировать информацию. Любые биохимические   реакции,   происходящие   в   организме,   могут   оптимально протекать только при достаточном поступлении воды, в противном же случае в тканях и клетках будут скапливаться конечные продукты обмена веществ, которые приведут к развитию многих серьезных заболеваний. Чтобы этого избежать,   необходимо   соблюдать   правильное   потребление   воды.       Вода способствует:                                                   5 ­   транспортировке   в   различные   органы   и   ткани   полезных   веществ, микроэлементов и кислорода;  ­ выведению шлаков, токсинов и солей;  ­ нормализации теплообмена; ­ регуляции кроветворения и артериального давления; ­ смазыванию суставов и мышц.          Ежедневно рекомендуется выпивать до 2,5 литров жидкости, в том числе содержащейся в жидкой пище. Если человек курит, ест мясо, употребляет алкоголь и кофе, ему следует увеличить суточную норму воды, поскольку эти наклонности способствуют усилению дегидратации.                        Значение   воды   в   жизни   человека   очень   велико.   Достаточное поступление воды в организм является одним из основных условий здорового образа жизни. Вода доставляет питательные вещества в каждую клетку, выводит токсины, шлаки и излишки солей, содействует понижению кровяного   давления.   Потребление     достаточного   количества   воды   —   это один из лучших способов предотвратить образование камней в почках. Вода как   бы   «смазывает»   суставы,   а   также   регулирует   температуру   тела   и обеспечивает   эластичность   кожи.   Вода   необходима   для   нормального пищеварения.   Участвуя   в   обмене   веществ,   эта   уникальная   жидкость позволяет уменьшить жировые накопления и снизить вес.            2.3. Вода в мифах и легендах.                    Вода ­ это древний универсальный символ чистоты, плодородия и источник самой жизни. Во всех известных легендах о происхождении мира жизнь произошла из первородных вод, женского символа потенции, лишенной формы. С незапамятных времен вода для людей остается одной из самых необычных стихий. С ней связано немало примет,  преданий, мифов и легенд   все   они   сходятся   в   одном   —   вода   была   смыслом   существования, божеством.   На   многих   местах   языческого   поклонения   у   воды   были воздвигнуты часовни и храмы, а порой и сами водные объекты становились героями мифов и легенд…          Русские были уверены, что вода произошла из волшебного источника. В русском фольклоре вода неразрывно связана с жизнью и смертью. Прочитав несколько сказок я понял, что везде у этой живой и мёртвой воды эффект одинаковый. Так, живая вода, по преданиям, могла оживлять мёртвое тело, и зачастую   использовалась   наряду   с   мертвой   водой,   которая   обладает возможностью залечивать раны.                   У японцев есть мифический персонаж водяные демоны Каппа, у которых на месте головы чаша, заполненная водой. Без воды в голове Каппа  беспомощны. Может, древние догадывались, что воды в составе мозга очень много.  В  Ведах   говорится,  что   в  начале   времен  все  было   подобно  морю, лишенному света. Вода сравнивается с животворными жидкостями тела.  В соответствии с этим представлением в Древнем Египте воду добавляли в мумифицированное тело с целью замены утраченных «жизненных соков».                                                  6          В Египте вода тоже наделяется живительной способностью — небесные воды   орошают   землю,   способствуя   поддержанию   жизни   на   ней.   Один   из мифов повествует о том, что Бог сидел на воде, подобно тому, как птица сидит на яйцах, и высидел жизнь.     Зная, что вода может накапливать информацию, можно предположить, что этот миф, может, быть и былью т.к. бог мог заложить (запрограммировать) в воду   информацию,   которая   могла   бы   и   создать   жизнь.   Возможно,   этим объясняется загадка крещенской воды, которая  каждый год в одно и то же время вся вода в открытых источниках становится святой (изменяет, свои свойства не портится и т.д.).           2.4. Физические свойства воды.                      Вода – не имеет запаха, вкуса и формы, прозрачна и бесцветна, является  текучим веществом. Вода – это универсальный растворитель  для всех питательных и минеральных веществ, а также аминокислот и витаминов. Вода   является   единственным   веществом,   которое   способно   в   природе существовать в трех агрегатных состояниях: газообразном, твердом и жидком, в зависимости от давления и температуры.                    Данная   жидкость   имеет   огромное   значение   для   возникновения   и поддержания   жизненных   процессов   на   Земле,   а   также   для   формирования климата и рельефа. Вода способна отдавать тепло без заметного понижения своей   температуры,   тем   самым   регулируя   климат.   Вода   является   самым подвижным   веществом   после   воздуха.   Она   постоянно   движется,   совершая перемещения   на   очень   большие   расстояния.   При   воздействии   солнечного тепла   происходит   испарение   воды   с   поверхности   растений,   почвы,   рек, водоемов и морей. При этом образуется водяной пар, который собирается в облака   и   переносится   ветром,   после   чего   выпадает   над   различными материками в виде снега или дождя.                   Вода имеет высокое поверхностное натяжение, в этом свойстве она уступает лишь ртути. Относительная вязкость H2О обуславливается тем, что соединения   водородов   не   дают   возможности   молекулам   двигаться   с различными   скоростями.   По   этим   же   причинам   вода   считается   отличным растворителем, поскольку каждую молекулу растворяемого вещества сразу же окружают молекулы воды, причем в большом количестве.                    Плотность воды. Формула плотности воды напоминает параболу с конкретной вершиной при температуре 3,98 градусов. При таких показателях плотность   этого   химического   вещества   равна   1000   кг/м3.   В   водоеме   на плотность   воды   влияют   такие   факторы,   как   температура,   минерализация, наличие   солей  и   давление   верхних  слоев.   Наукой  доказано,  что   чем  выше температура, тем больше объем вещества и ниже его плотность. Таким же свойством   обладает   вода,   однако   в   интервале   от   0оС   до   4оС   оно   не выполняется,   поскольку   с   повышением   температуры   объем   начинает сокращаться.   Если   в   воде   отсутствуют   растворенные   газы,   ее   возможно охладить до температуры ­70оС, при этом она не преобразуется в лед.                                                 7 Таким же образом можно довести эту субстанцию до температуры 150оС и она не закипит. Несмотря на то, что формула воды очень незатейлива, ее свойства уже многие тысячелетия заставляют людей преклоняться перед этой могущественной стихией.         При переходе в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, при этом объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет меньшую плотность (больший объём) воды в фазе льда. При испарении, напротив, все водородные связи рвутся. Разрыв связей   требует   много   энергии,   отчего   у   воды   самая   большая   удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ. Для того чтобы нагреть   один   литр   воды   на   один   градус,   требуется   затратить   4,1868   кДж энергии.   Благодаря   этому   свойству   вода   нередко   используется   как теплоноситель. Помимо большой удельной теплоёмкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (333,55 кДж/кг при 0 °C) и парообразования (2250 кДж/кг).              2.5 Химические свойства воды                  Химическая формула воды достаточно проста – это соединение атома   кислорода   с   двумя   атомами   водорода.   Но   при   этом   в   мире   нет субстанции   более   загадочной.   Вода,   или   оксид   водорода,   является химическим  веществом. В нормальных условиях H2O (вода) сохраняется в жидком   агрегатном   состоянии,   в   то   время   как   аналогичные   соединения водорода   являются   газами.   Все   это   можно   объяснить   особыми характеристиками атомов, слагающих молекулы, и присутствием между ними связей.                          Капля   воды   состоит   из   молекул,   которые   притягиваются противоположными полюсами, образуя тем самым полярные связи, разорвать которые без усилий невозможно. Каждая молекула в своем составе содержит ион водорода, который настолько мал, что может проникать сквозь оболочку отрицательного   атома   кислорода,   находящегося   в   соседней   молекуле.   В результате этого образуется водородная связь. Схема воды показывает, что каждая молекула имеет прочную связь с четырьмя соседними молекулами, две   из   которых   образуются   атомами   кислорода,   а   другие   две   –   атомами водорода.  Восемь неимоверных фактов о воде.       Вода обладает памятью. Ученые доказали, что вода может воспринимать, хранить   и   передавать   любую   информацию,   даже   слова,   мысли   и   эмоции. Результаты экспериментов показывают, что воде достаточно столкнуться с веществом, чтобы понять все о ее свойствах и сохранить их в памяти. Вода может впитывать и сохранять человеческие эмоции, мысли и любую внешнюю информацию: слова, беседы, молитвы. Ученые говорят, что в молекулах воды имеются кластеры ­ ячейки памяти, куда вода записывает информацию. Это можно назвать аналогом компьютерной памяти.                                                      8       Вода может воспринимать положительные мысли и гармоничные эмоции. Она передает их другому человеку, который пьет или  использует эту воду. Человек на 80% состоит из воды, поэтому он может зарядить себя нужными эмоциями.     Святая   вода   приобретает   целебные   свойства.   Ученые зафиксировали факты превращения силой мысли морской воды в пресную, гнилой ­ в свежую. Положительное влияние на воду оказывают слова любви и благодарности, негативное ­ слова ненависти.           Вода имеет много свойств, которых не имеют другие  жидкости. Ученые не   могут   объяснить,   почему   при   минусовой   температуре   плотность   воды уменьшается,   а   при   плюсовой   увеличивается.   При   охлаждении   любое вещество сжимается, а вода – расширяется.          Ученые не могут объяснить, почему вода ­ единственное  вещество на планете, представлена в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. Кроме того, вода ­ самый мощный растворитель на Земле.                Вода может исцелить нас и планету. Воду можно программировать силой мысли и эмоциями. А значит, мы можем управлять водой, сознательно передавая  ей свою любовь и благодарност 2.6. Практическая часть.  Удивительные свойства воды.      В некоторых случаях горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.   Проведем эксперимент и понаблюдаем за горячей и холодной водой в  морозильной камере.    Опыт № 1 В ячейки для льда  нальём  горячую воду и поставим в морозильную камеру,  засечем время превращения воды в лёд. Тоже самое проделаем с холодной  водой.  Результат: тёплая вода  превратилась в лед через 20 минут;                    холодная вода превратилась в лед через  25 минут; Вывод: горячая вода замерзает быстрее, чем холодная при определенных  условиях.     Опыт №2 Возьмём полный стакан воды и начнём постепенно добавим в стакан ещё  немного воды. Результат: Вода не перелилась через край, но поверхность воды вздулось,  возвышаясь немного над краями стакана. Вывод: Вода мало смачивает стекло, если оно немного смазано жиром. А вся посуда покрывается следами жира от прикосновения пальцев.    Опыт № 3 Нальём воду в стакан  и поместим на поверхность воды иголку. Результат: Иголка оставалась на плаву. Вывод: Вода имеет поверхностное натяжение, которое и позволяет иголке  оставаться на плаву.                                                            9      Опыт № 4 Возьмём  бутылку, нальём воду и поместим её в морозильную камеру   холодильника. Результат:  вода замерзла и расширилась, её объём  увеличился, жестяная  крышка банки не выдержала и слетела. Лед в банке застыл, выпирая из  горлышка. Вывод: 1. вода при низких температурах превращается в лед; 2. вода при замерзании расширяется.         Многие ученые, изучающие воду, утверждают, что она способна  менять свою структуру под воздействием любой информации. Даже эмоции человека оказывают сильное влияние на воду.   Опыт № 5              Возьмем три горшка, поместим их в одинаковые условия и посадим фасоль.   Возьмем   3   банки   с   одинаковой   водой.   Каждой   горшок   поливаем «своей»   водой.   Поливая   фасоль,     будем   передавать   воде   информацию разного характера:  №1 ­добрые, хвалебные слова, петь песни, читать стихи, молитвы; №2­ молчим;  №3­ ругаем воду; Результат: росток фасоли пророс в горшке Первая фасоль проросла на 6 день, выглядит очень хорошо, вторая фасоль  потемнела и не проросла еще, а третья фасоль сморщилась и тоже не  проросла, но и не потемнела.   Вывод: вода способна накапливать, передавать информацию другим  объектам, состоящим из воды.    Поэтому лучше хвалите, говорите добрые слова, и  не только растениям, но и людям.  Итак, объект нашего исследования кажется будничным и  естественным только на первый взгляд. Опытным путем мы убедились в  необычности многих  его свойств. Рекомендации по использованию воды для здоровья.       Мнение ученых по вопросу очистки воды разделилось. Некоторые ученые считают, что вода для питья должна быть кипяченой. Другие специалисты утверждают,   что   очищать   воду   не   следует,   так   как   теряются   полезные микроэлементы. Лучше использовать отстоянную воду.                                                       10   Сейчас легко очистить воду до состояния, близкого к байкальской (очень чистой ледниковой воде), но трудно обеспечить наличие в ней ряда веществ в нужной для человека полезности. В большинстве цивилизованных стран для питья  применяют  особую  воду. По   своим  свойствам   такая  вода  близка  к талой воде ледников, считающейся идеально экологически чистой и наиболее безопасной для человека.             Если принимать во внимание тот факт, что вода обладает памятью и может впитывать эмоции, то становится понятным, почему наши предки во время приготовления еды и вообще кухню считали святым местом. А реки, озера, моря боготворили и не оскверняли.       3. Заключение:                  В своей работе я узнал много нового, интересного и важного. В результате   исследований   моя   гипотеза   подтвердилась.   Жизнь   без   воды невозможна.   Изучив   её   свойства,   особенности,   пришел   к   выводу   –   вода уникальное вещество на планете, в котором нуждается всё живое. Задача всего человечества – сохранить голубую планету!            Предлагаю ряд охранных мероприятий: 1. Не сбрасывать в реки и озера, и не складировать на берегу бытовой мусор, отходы промышленных, сельскохозяйственных предприятий; 2. Запретить вырубку деревьев и кустарников около водоемов и рек; 3. Не мыть автотранспортные средства у водоемов; 4. Проводить мероприятия по очистке берегов рек от бытового мусора; 5. Необходимо охранять водные богатства, рационально и бережно их использовать.  6. Не говорить гадости воде, она тоже вас понимает.                     Значение   воды   для   человека   настолько   велико,   что   мы   уже   не представляем   своей   жизни   без   этой   многофункциональной   субстанции.   И многие из нас воспринимают ее наличие как должное, забывая при этом бережно относиться к этому живительному и целебному источнику.                                          11                      4.  Источники: 1. «Тайная жизнь воды» Эмото Масару. 2. «Тайны воды» Олег Арсенов. 3. Журнал «GEO. 4. «Наука и жизнь».Электронное  издание. http://www.nkj.ru/ 5. «Знание­сила»­научно­популярный журнал http://www.znanie­sila.ru/ 6.  http://fb.ru/article/138512/chto­takoe­voda­voda­v­prirode­formula­vodyi 7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Вода 8. Я. И. Перельман. Занимательная физика. Москва:  Изд. «АСТ», 2015  Фильмы:  «Необычные свойства воды» http://www.youtube.com/watch?v=NQQbrgjGukI  «Великая тайна воды» http://www.youtube.com/watch?v=YuyQiBBGxvs  «Вода. Новое измерение» http://www.youtube.com/watch?v=u4y1mNHW8is 12