Загадки снега

Загадки снега 0 Оглавление Введение...................................................................................................................2 Снег...........................................................................................................................3 Гляциология - наука о снеге.................................................................................4 Как устроены снежинки?......................................................................................5 Классификация снежинок....................................................................................6 Почему снег зимой скрипит ?...............................................................................8 Как слепить прочный снежок?.............................................................................9 Почему снег скользкий?......................................................................................10 Какова плотность снега?....................................................................................11 Теплопроводность снега.....................................................................................11 Использование снега для решения различных практических задач?............12 Зимняя лаборатория...............................................................................................14 Исследование зависимости температуры таяния льда от концентрации соли. .............................................................................................................................. 20 Заключение.............................................................................................................22 Список литературы................................................................................................23 Приложение............................................................................................................24 1 Введение А я все гладил снег рукой, А он все звездами отсвечивал, На свете нет тоски такой, Которой снег бы не излечивал. Он весь как музыка. Он – весть. Его безудержность бескрайна. Ах, этот снег... Не зря в нем есть Всегда какая­нибудь тайна.  (стихотворение С.Г. Островоого)     По­гречески “физика” – это “наука о природе”. Природа – это гигантская физическая   лаборатория,   которая   наглядно   демонстрирует   условность разделения физики на отдельные самостоятельные разделы. Тема моей работы: “ Тайны снега». Цель   работы:     изучение   свойств   снега     на   основе   обобщения   физических знаний. Задачи исследования: • познакомится с основами гляциологии; •пронаблюдать   и   объяснить   физические   молекулярного строения вещества;   опыты   со   снегом   на   основе •показать,   как   свойства   снега   используются   в   практической   деятельности человека.    Гипотеза: верно ли утверждение, что с повышением концентрации соли, смесь соли и снега имеет более низкую температуру  таяния. Методы исследования: • работа с научной литературой; 2 • проведение физического исследования; • анализ полученных результатов. Снег     Что может быть более непостоянным, более изменчивым? Вот он есть – и вдруг, подобно сказочной Снегурочке, он исчезает, тает. Сейчас он белый и пышный, а завтра серый и мокрый. Или иначе – вчера он был пушистым и мягким, а теперь стал твердым и плотным. Полежит еще некоторое время – и превратится в лед. Он родился над землей в виде почти невесомых снежинок, но вот теперь прошло какое­то время – и он поплыл по реке льдинами, пополз с высоких гор ледниками, закачался на волнах океанов айсбергами.    Изменчивость снега интересна для физиков и не менее привлекательна для поэтов   и   писателей,   композиторов   и   художников.   С.Г.   Островой     как­то сказал,   что   снег   завораживает,   притягивает   к   себе,   подобно   какому­то волшебному магниту.       Много   произведений   посвятил   снегу   М.М.   Пришвин.   “Как   хорошо   в предрассветный час полуодетому прямо с постели открыть дверь, выйти во тьму, захватить пригоршню пушистого, только что вылетевшего из облаков снега, потереть им лицо, шею и вернуться в теплый дом: какой у снега в этот утренний час бывает аромат”.      Красота   снега   вдохновляла   и   художников.   Это   видно   на   картинах   А. Куинджи “Пятна лунного света в лесу. Зима”, “Солнечные пятна на инее”, “Зима.  Пятна  света  на крышах хат”, “Закат  в  лесу”:  В. Сурикова  “Взятие снежного городка”, И. Грабаря “Февральская лазурь”, “Снежные сугробы”, “Белая зима”.      Формирование   целостного   видения   мира и понимания   места и роли человека в этом мире. Осмысление мира хорошо осуществляется  на основе обращения к диалектике симметрии и асимметрии, теория которой описана 3 профессором   Л.В.   Тарасовым.   Симметрия   связана   с   сохранением,   общим, закономерным. С асимметрией связаны изменение, частное, случайное.    С точки зрения симметрии снег,  лед, все снежинки состоят из одинаковых молекул, обладают гексогональной решеткой, имеют общие свойства: цвет, температуру   плавления,   низкую теплопроводность,   молекулы взаимодействуют друг с другом, на снег и снежинки действует сила тяжести, отражаются более 90% падающих солнечных лучей.   –   подчиняются   общим   законам:   отражательную   способность,      С точки зрения асимметрии каждая снежинка уникальна. Вы никогда не найдете в природе двух одинаковых. Снег постоянно изменяется: меняется его плотность, он со временем темнеет, может исчезнуть. Важно отметить, что именно сочетание симметрии и асимметрии определяет гармонию мира, его красоту.   Люди   научились   использовать   изменчивость   снега   в   своей практической деятельности: снегомелиорация, строительный материал ….    Главное, для меня,   в этой работе,   это то,  что даже обычные природные явления,   над   которыми   я   не   задумывалась,   имеют   интересные   физические объяснения. Гляциология ­ наука о снеге    И   снег, и лед изучает одна и та же наука – гляциология.   Если положить снежинку под микроскоп, то можно убедиться. Что она состоит из большого числа маленьких льдинок. То есть обычный снег, строго говоря, уже лед. Его можно назвать «размельченным льдом».   Со временем при соответствующих условиях исчезнут пустоты между льдинками  снежинок – и снег превратиться в   обычный   лед.   Во   время   очень   сильных   морозов   ледяные   кристаллики выпадают   в   виде   “алмазной   пыли”   –   на   земле   образуется   слой   очень пушистого снега, состоящего из тоненьких ледяных иголочек. (см. рис 1. в приложении). Обычно же в процессе своего движения внутри ледяного облака ледяные кристаллы растут за счет непосредственного перехода водяного пара в твердую фазу. В зависимости от внешних условий ледяные шестигранники усиленно растут вдоль своей оси, и тогда образуются снежинки вытянутой формы   –   снежинки­столбики,   снежинки­иглы.   В   других   условиях 4 шестигранники растут преимущественно в направлениях, перпендикулярных их оси, образуются снежинки в виде шестиугольных звездочек. (см. рис. 2 в приложении). Как устроены снежинки?      Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что   ни   одна   из   них   не   повторяет   другую.   Предполагается,   что   в   одном кубическом   метре   снега   находится   350   миллионов   снежинок,   каждая   из которых уникальна. Не бывает пятиугольный или семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму.   Еще   в 1635 году французский философ и математик Рене Декарт, писал, что снежинки похожи на розочки, лилии   и   колесики   с   шестью   зубцами.   Особенно   математика   поразила найденная им в середине снежинки «крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым пользовались, чтобы очертить ее окружность». Великий   астроном   Иоганн   Кеплер   в   своем   трактате   "Новогодний   дар.   О шестиугольных   снежинках"   объяснил   форму   кристаллов   волей   Божьей. Японский ученый Накая Укитиро называл снег "письмом с небес, написанным тайными иероглифами". Он первым создал классификацию снежинок. Именем Накая   назван   единственный   в   мире   музей   снежинок,   расположенный   на острове Хоккайдо.    Основа для формирования снежинки, её крошечное ядро ­ это ледяные или инородные пылинки в облаках . Молекулы воды, хаотично перемещающиеся в виде водяного пара, проходят через облака, то вместе с температурой они теряют   и   скорость.   Все   больше   и   больше   шестиугольных   молекул   воды присоединяется к растущей снежинке в определенных местах, придавая ей отчетливую форму. При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Так,   из   первоначально   шестигранной   пластинки   вырастает   шестилучевая звездочка.   По   мнению   специалистов   в   этой   области,   главная   особенность, определяющая   форму   кристалла,   ­   это   крепкая   связь   между   молекулами воды,   подобная   соединению   звеньев   в   цепи.   Кроме   того,   из­за   различного соотношения   тепла   и   влаги   кристаллы,   которые   в   принципе   должны   быть одинаковыми, приобретают различную форму. Сталкиваясь на своем пути с переохлажденными   мелкими   капельками,   снежинка   упрощается   по   форме, 5 сохраняя   при   этом,     симметрию.   Порхающую   в   воздухе   снежинку подстерегают две опасности. Во­первых, она может растаять, оказавшись в более   теплых   воздушных   слоях.   Во­вторых,   во   время   полета   происходит постепенно   испарение   снежинки,  усиливающееся   в  ветреную   погоду   и   при уменьшении относительной влажности воздуха.     То, что одна снежинка практически невесома, любой из нас прекрасно знает: достаточно подставить  ладошку под падающий снежок. Обычная снежинка весит около миллиграмма (очень редко 2­3 мг, хотя бывают и исключения  ­ самые крупные снежинки выпали 30 апреля 1944 года в Москве. Пойманные на ладонь, они закрывали её почти всю целиком и напоминали страусиные перья).   Но   миллиарды   "невесомых"   снежинок   способны   повлиять   даже   на скорость   вращения   Земли.   Только   в   августе,   в   период   наименьшей заснеженности Земли, когда снегом бывает покрыто 8,7% всей поверхности планеты, снежный покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном полушарии масса сезонного снега достигает 13500 миллиардов тонн. Но снег оказывает влияние на Землю не только своим весом. Снежный покров отражает в космос почти 90% лучистой энергии Солнца. Свободная от снега суша отражает только 10, максимум 20%. Классификация снежинок В   1951   году   Международная   Комиссия   по   Снегу   и   Льду   приняла классификацию твёрдых осадков. Согласно ей все снежные кристаллы можно разделить на следующие группы: звёздчатые дендриты, пластинки, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы.   К   ним   добавились   еще   три   вида   обледеневших   осадков:   мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.(см. рис.3.в приложении). • Звёздчатые   дендриты   ­   кристалл   или   другое   образование,   имеющее древовидную,   ветвящуюся   структуру.   Они   имеют   шесть   симметричных основных   веток   и   множество   расположенных   в   произвольном   порядке ответвлений. Их размер ­ 5 мм и более в диаметре, как правило, они плоские и тонкие ­ всего 0.1 мм.  6 Пластинки   ­   множество   ледяных   ребер   как   будто   делят   лопасти • снежинок на сектора. Как и звёздчатые дендриты, они плоские и тонкие.  • Столбики. Хотя плоские, пластинчатые снежинки больше притягивают взгляд, тем не менее самой распространенной формой снежных кристаллов является   столбик   или   колонна.   Такие   полые   столбики   могут   быть шестигранными, в виде карандаша, заостренные на концах в виде конуса.  Иглы ­ столбчатые кристаллы, выросшие длинными и тонкими. Иногда • внутри них сохраняются полости, а иногда концы расщепляются на несколько веточек.  Пространственные   дендриты. •   Очень   интересные   конфигурации получаются,   когда   плоские   или   столбчатые   кристаллики   срастаются   или спрессовываются,   образуя   объемные   структуры,   где   каждая   веточка расположена в своей плоскости.  Столбики   с   наконечниками.   Изначально   такие   кристаллы   имеют • столбчатую форму, но в результате некоторых процессов меняют направление роста,   превращаясь   в   пластинки.   Такое   может   произойти,   если,   кристалл заносит ветром в зону с другой температурой.  • Кристаллы   неправильной   формы.   На   долю   снежинки   может   выпасть немало приключений, она может попасть в зону турбулентности и потерять в ней   некоторые   из   своих   веточек   или   разломаться   совсем.   Обычно   таких "покалеченных"   снежинок   много   в   сыром   снеге,   т.е.   при   относительно высокой температуре, особенно при сильном ветре.    Симметричные   неповторяющиеся   формы   снежинок   сильно   зависят   от   температуры.   Кстати,  сам   снег   бывает   не   только   белым.  В   арктических   и горных регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том,   что   живущие   между   его   кристаллов   водоросли   окрашивают   целые участки снега. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный – в голубой, зеленый, серый и черный цвета. Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это произошло из­за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. Во 7 всяком случае, лабораторная проверка проб воздуха выявила в черном снеге присутствие инсектицида ДДТ. В 1955 году около Даны, штат Калифорния, выпал фосфоресцирующий зеленый снег. Жители, рискнувшие попробовать на язык   его   хлопья,   вскоре   скончались,   а   у   людей,   бравших   снег   в   руки, появились   сыпь   и   сильный   зуд.   Возникло   предположение,   что   подобные ядовитые осадки явились результатом атомных испытаний в штате Невада. Однако,     комиссия   по   расследованию   этого   происшествия   данное предположение   отвергла.   По   сей   день   происхождение   зеленых   хлопьев остается тайной. Почему снег зимой скрипит ?       Скрип   снега   –   это   всего   лишь   шум   от   раздавливаемых   кристалликов. Разумеется, человеческое ухо не может воспринять звук одной "сломанной" снежинки.   Но   мириады   раздавленных   кристалликов   создают   вполне явственный скрип. Скрипит снег лишь в мороз, а тональность скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа.   Ученые   произвели   акустические   измерения   и   установили,   что   в спектре скрипа снега есть два пологих и не резко выраженных максимума – в диапазоне 250­400 Гц и 1000­1600 Гц. В большинстве случаев низкочастотный максимум   на   несколько   децибел   превышает   высокочастотный.   Если температура   воздуха   выше   минус   6°C,   высокочастотный   максимум сглаживается   и   полностью   исчезает.   Усиление   морозов   делает   ледяные кристаллики более твердыми,   хрупкими. При каждом шаге ледяные иглы ломаются, акустический спектр скрипа смещается в область высоких частот. (см.рис.4 в приложении). На рисунке представлены результаты специальных акустических   измерений   ­   зависимость   силы   звука   скрипящего   снега   от частоты звука. Кривая 1 получена при температуре ­6 °С (слабый мороз), а кривая 2 при ­20 °С (сильный мороз). Видно, что в слабый мороз скрип снега характеризуется частотами в интервале примерно 200—400 Гц. В сильный же 8 мороз, наряду с увеличением силы звука, наблюдается появление максимума между 1000 и 1500 Гц.         Есть   люди,   которые   могут   оценивать   температуру   воздуха   по воспринимаемым на слух изменениям в характере скрипа снега. С изменением температуры от минус 8°C до минус 20°C сила звука скрипа снега возрастает на 1 децибел. Как слепить прочный снежок?       Надо  взять  горсть  снега   и  покрепче   сжать   ее  в  ладонях.   (см.  рис.5  в приложении).Ну, а почему же при этом образуется снежок? И на этот вопрос готов   ответ:   при   сжатии   снег   уплотняется.  Почему   же   в  таком   случае   не удается   слепить   снежок   в   морозный   день?   Если   термометр   показывает, скажем,   ­10   °С,   то   как   бы   сильно   вы   ни   сжимали   горсть   снега,   она   не превратится   в   плотный   снежок.   (см.рис.6   в   приложении).   В   чем   же   дело? Многие   правильно   отвечают,   что   снег   должен   быть   мокрым,   для   чего необходимо, чтобы его температура была близка к 0°С. Когда мы сжимаем такой   снег,   образуется   некоторое   количество   воды.   Вода   заполняет воздушные   промежутки   внутри   снега   и,   подмерзая,   образует   довольно прочные ледяные связи. Нам остается выяснить, почему же при сжимании в ладонях не слишком холодного снега образуется вода. На это часто отвечают так: снег под давлением тает. Действительно, температура плавления льда с увеличением давления понижается. В этом проявляется одна из особенностей льда ­ ведь у большинства веществ температура плавления понижается не с увеличением   давления,   а   с   уменьшением   его   (вспомним:   твердая   магма превращается   в   жидкий   расплав   при   уменьшении   давления).   Однако   не следует преувеличивать роль указанного эффекта ­ он невелик: повышение давления на одну атмосферу понижает температуру плавления льда (иначе говоря, температуру таяния снега) лишь на 0,0075 К. Чтобы эта температура понизилась всего на один градус, требуется давление более 130 атм. Такого давления при помощи ладоней не создать. Так что одного только таяния снега под давлением в данном случае недостаточно. Образование воды в сжимаемом ладонями снежке следует объяснять также другими причинами. Таких причин может   быть   несколько.   Когда   мы   сжимаем   в   голых   руках   снежок,   то 9 происходит  передача   теплоты  от   наших  ладоней  к   снежку.  При  сжимании снежка   уменьшается   общий   объем   внутренних   пор,   и   часть   насыщенных водяных   паров,   заполнявших   эти   поры,   конденсируется.   Наконец,   может играть определенную роль тот факт, что при сжимании снежка трутся друг о друга   и   о   наши   ладони   льдинки,   образующие   снег,   при   этом   выделяется теплота.      Как видите, слепить прочный снежок нетрудно, но зато не так­то просто объяснить физику происходящих при этом процессов. Почему снег скользкий?    Чтобы скользить по снегу – передвигаться на санях, надо затратить в 10 раз меньше энергии, чем при передвижении на колесах. При давлении и трении полозьев   саней   или   лыж   поверхностные   частички   снежного   покрова   тают, появляющаяся при этом пленка воды служит смазкой. Поэтому «скользкость» зависит   от   температуры   снега   и   от   скорости   перемещения.   Трение минимально при скольжении по сухому снегу при температуре близкой 0°C. Если   снег   увлажняется,   трение   начинает   возрастать   пропорционально увлажнению   При   температуре   ниже   минус   25°C   сопротивление   снега скольжению с малыми скоростями приближается к величине сопротивления скольжения по сухому песку. Увеличение скорости скольжения приводит к уменьшению трения Высокая скорость бега как бы помогает скольжению и тем   самым   способствует   еще   большей   скорости.   При   остановке   водяная пленка под полозом замерзает, образуется лед. Чем дольше остановка, тем ­ прочнее вмерзаешь. Соответственно увеличивается и усилие, требуемое для того,   чтобы   снова   сдвинуться   с   места.   При   кратковременной   остановке (например,   в   конце   скольжения   на   лыже,   перед   очередным   толчком)   оно минимально. Если прочность смерзания между поверхностью лыжи и снегом окажется больше чем сопротивление снега сдвигу лыжи, то возникает явление знакомое многим – снег налипает  на лыжи. И чем чаще останавливаешься передохнуть,   тем   тяжелее   от   этого   становятся   лыжи.   Тут   может   помочь специальная   смазка,   уменьшающая   прочность   смерзания   и   улучшающая скольжение. 10 Какова плотность снега?         По плотности лесной снег отличается от снега на равнине. В сибирской тайге, где не бывает зимних оттепелей, средняя плотность метровой толщи снега местами не превышает 0,10 г/см3. В степях и в тундре метели сильно уплотняют снег, там плотность – в 2...4 раза больше. На Крайнем Севере снег бывает   настолько   твердым,   что   топор   при   ударе   по   нему   звенит,   словно ударили по железу. Такой снег шлифует поверхность почвы, ранит растения. А   в   Антарктиде   выпавший   3...4­метровый   слой   снега   за   несколько   дней становится   таким   плотным,   что   его   с   трудом   вспарывает   тяжелый   нож мощного   бульдозера.   Сразу   после   выпадения   в   тихую   погоду   снег   имеет плотность     30­60   кг/м3,   плотность   снега   выпавшего   во   время   метели,   в несколько   раз   выше:   100­200   кг/м3.   У   слежавшегося   снега   плотность возрастает до 300 кг/м3, а у снега подвергшегося длительному воздействию ветра, она достигает 400­500 кг/м3. При оттепелях снег оседает и еще более уплотняется.   Совместное   действие   оттепелей   и   ветров,   а   также   давление постепенно   наращивающих   слоев   снега   на   нижние   слои   может   привести   к образованию так называемого снежника (фирна), имеющего плотность 500­800 кг / м3. По мере уплотнения снега уменьшается его способность отражать свет   (снег   утрачивает   свою   первоначальную   белизну),   ухудшаются   его теплоизолирующие свойства (снег начинает лучше проводить теплоту). Теплопроводность снега            Снег представляет собой рыхлую структуру, пронизанную воздухом. Теплопроводность   воздуха   крайне   низкая,   поэтому   и   снег   имеет   малую теплопроводность. Это достоинство, т.к. для живой природы снежный покров служит   тёплым   одеялом,   спасает   от   морозов.   Надо   отметить,   что   с увеличением плотности снега его теплопроводность повышается. У льда она максимальна.   Свойство   снега   сохранять   тепло   используется   человеком   в условиях   Крайнего   Севера   для   строительства.   Постройки   из   снежных кирпичей   –   их   называют   иглу   –   прочны,   светлы,   пропускают   воздух, изолируют от мороза и ветра, долговечны, не требуют никаких материальных затрат, легко и быстро возводятся. Главный инструмент при строительстве – 11 ножовка. Для возведения иглу не требуется связующих материалов. Снег под давлением подтаивает и тут же замерзает, образуя монолит.     Обратите внимание на птиц. Мелкие пташки – воробьи, синицы, снегири – зимой похожи на пушистые комочки с торчащими острыми клювиками. Они распушили   своё   оперение   и   окружили   себя   неподвижным   слоем   плохо проводящего тепло воздуха. Таким способом птицы спасаются от морозов. Мудрая   природа   распорядилась   так,   что   относительная   длина   перьев   у мелких птиц больше, чем у крупных. Маленькие птицы теряют больше тепла, им нужна лучшая защита от холода.      Теплопроизводительная способность живого существа зависит от объёма тела, а потери тепла – от площади его поверхности. У мелких животных и детёнышей соотношение потерь тепла к притоку больше, чем у крупных, т.е. они   поставлены   в   худшие   условия.   Дети   должны   замерзать   быстрее,   чем взрослые, но их спасает большая подвижность.     У человека быстрее всего замерзают конечности, уши и нос, т.к. эти части тела имеют тонкие стенки, а также маленький объём и большую площадь.    Зимняя одежда человека – меховая или из рыхлых материалов (войлок, пух, ватин). Волокно обладает достаточно высокой теплопроводностью, но воздух между волокнами плохо проводит тепло. Роль зимней одежды – не выпустить тепло   из   тела.  Для   утепления   домов  используют   двойные   рамы   с   толстой прослойкой воздуха между ними.       В  морозный   день   дотроньтесь   рукой   до   металлического   предмета.   Она прилипнет!   Если   вы   прикоснётесь   к   деревянному   предмету,   этого   не произойдёт. С точки зрения физики всё легко объясняется. Металл обладает высокой   теплопроводностью   и   активно   отводит   тепло   от   руки.   Но   она влажная, влага замерзает – и рука примораживается. Ни в коем случае не проводите эксперимент с языком, дело кончится печально! Использование  снега  для решения различных практических задач?      1. Снегомелиорация. Снег на полях необходим, во­первых, как источник влаги и, во­вторых, как своеобразная шуба, защищающая от морозов посевы 12 озимых   культур,   корневые   системы   многолетних   трав,   а   также   живые сообщества в почвенно­растительном слое. Снегомелиорация решает важные задачи:   задержание   снега   на   полях,   обеспечение   равномерного   снежного покрова,   предотвращение   стока   талых   вод   весной.   В   жизни   это   создание полезащитных   лесных   полос,   а   также   механизированное   снегозадержание (снегопахание) и уплотнение снега.      2. Снег как строительный материал. Он широко используется в холодных районах Земли, где большую часть года длится зима с устойчивым и толстым снежным   покровом.   Снег   применяется   как   основа   фундаментов   различных построек,   как   материал   для   возведения   стен,   куполов,   тех   или   иных строительных   конструкций   и,   наконец,   как   среда,   в   которой   прорывают траншеи, шахты, устраивают жилые и складские помещения.        С давних лет эскимосы Аляски строят свои жилища (иглу) из снежных кирпичей.   Сегодня   из   плотных   снежных   блоков   сооружают   разнообразные постройки   и   даже   ангары   для   вертолетов.   Известно,   что   снег   хорошо сопротивляется   сжатию.   Поэтому   в   “снежной   архитектуре”   широко применяют своды и купола – ведь составляющие их блоки всегда сжаты.       Отдельно следует сказать  об использовании  снега  в  качестве  покрытия дорог   и   взлетно­посадочных   полос.   В   Швеции,   например,   каждую   зиму создают   более   30   тысяч   километров   дешевых   снежно­ледяных   дорог.   С помощью   специальных   виброуплотнителей   доводят   плотность   снежного покрытия до 500 кг/м3. 13 Зимняя лаборатория Название опыта Описание опыта Результаты опыта Выводы Мыльные пузыри  на морозе Приготовьте мыльный раствор  из моющего средства «Фейри».  Воду для раствора лучше брать  кипячёную. Раствор на морозе  держите в рукавице, чтобы он  не замёрз. Выдувайте пузыри  трубочкой для сока.  Тонкая мыльная плёнка быстро  замерзает, превращая пузыри в  ледяные шарики. (см.рис.7 в  приложении). Сказочный  зимний пейзаж Выпустите изо рта воздух. Обычно он прозрачен, но в  морозный день становится  видимым.  Из­за разности температур  внутри пузыря и снаружи  возникает большая подъёмная  сила, мгновенно уносящая  пузыри вверх. При низких  температурах образуются  ледяные шарики. Выдыхаемый воздух насыщен  водяным паром, который на  морозе мгновенно остывает и  конденсируется в маленькие  капельки воды, которые  рассеивают свет. Испарение. Вынесем мокрое белье на  мороз. Мокрое белье вначале  «замерзает», а затем лёд  постепенно испаряется. Правда, некоторое количество влаги всё же сохраняется. Это становится заметным, когда приносят бельё домой, и оно оттаивает. Испарение происходит не  только с поверхности жидкости, но и с поверхности твёрдого  вещества. Действительно, зимой хозяйки сушат бельё на улице.  Надо заметить: если  температура воздуха близка к  14 Расширение воды  при замерзании Наполним водой пластиковый  стакан, пластиковую бутылку и  стеклянную бутылку. Выставим  их на мороз. У пластиковой бутылки  выпучиваются дно и стенки, но  на глаз это  не очень заметно.   Вода «вылезает» из стакана,  стеклянную бутылку разрывает, даже когда она заполнена  наполовину. (см.рис.8 в  приложении) 00С, то процесс сушки  малоэффективен, т.к. воздух  влажный. А морозный воздух  сухой. Чем сильнее мороз, тем  меньше водяного пара он  содержит. Весь избыток влаги  из воздуха удаляется в  результате перехода пара в  ледяные кристаллики.  Испарение льда активно. Замерзая, вода увеличивается в  объёме, При подготовке к зиме  садоводы до заморозков  сливают воду из водопроводных труб, чтобы они не лопнули.  Сильные морозы называют ещё  трескучими. Своим названием  они обязаны следующему  явлению. Стволы деревьев  имеют трещины, которые  заполняет вода во время  осенних дождей. Зимой она  застывает. Образовавшийся лёд  разрывает древесину, раздаются звуки, похожие на треск.  Расширение воды при  15 Давление Если пройтись по первому  снежку  Останется после себя мокрый  след. (См.рис.9 в приложении) замерзании можно использовать для выпрямления  металлических канистр и  других предметов.  Снег под давлением растает.  Катание на коньках, лыжах  сопровождается также таянием  снега и льда под давлением (это представление не  подтверждается численными  оценками. Чистый лёд и снег  тают при температуре 0 °С.  Однако с увеличением давления температура таяния снега  понижается. Образуется жидкая «смазка», которая улучшает  скольжение. Любители зимних  видов спорта из опыта знают,  что при сильном морозе  скольжение хуже. Кто не любит  играть в снежки или лепить  снежные фигуры?! Эти забавы  также связаны с понижением  точки плавления снега под  давлением. Очевидно, что  лепить из снега в морозный день не удастся.  16 Звук.  В морозный день слышен скрип  снега под ногами. Насыпьте в  тарелку сахарный песок горкой  и начните его давить столовой  ложкой Солёный снег Смешаем снег с солью. Измерим температуру смеси. Он связан со звуком  раздавливаемых снежинок­ льдинок. Чем крепче мороз, тем твёрже становятся льдинки, тем громче звук и выше тон..  Слышим характерный скрип.  Намочим сахарный песок и  вновь растирайте. Скрип  исчезнет.  Таяние снега происходит при  более низких температурах. (см. рис.10 в приложении) В морозные дни звук  распространяется на большие  расстояния. Снежинки  ломаются при низких  температурах, ниже 60 С При смешивании соли со снегом наблюдаются два процесса:  разрушение кристаллической  структуры соли с поглощением  тепла и гидратация  (присоединение молекул воды к ионам). Последний процесс  происходит с выделением тепла в окружающую среду. Для  поваренной соли и хлористого  кальция первый процесс  превалирует над вторым.  Поэтому при смешивании снега  с этими солями происходит  активный отбор тепла из  окружающей среды. Ещё одна  особенность соляных растворов  17 Принесли домой кастрюлю со  снегом. Поставим  её на мокрый табурет. Добавьте в кастрюлю  со снегом поваренную соль в  соотношении примерно 1 : 6.  Тщательно размешайте смесь. Кастрюля примёрзла  к  табурету. Режеляция снега  (регенерация  снега или  восстановление  льда) Поставим два столбика  прямоугольный ледяной брусок  размерами 12*5*2 см.  Перекинем через него тонкую  стальную проволоку  (диаметром  0,2 мм) и подвесим на ней груз массой 2 кг. Все  это оставили на  легком морозе – 4  0С. Постепенно проволока  прорезает лед и груз упадет на  снег, при этом ледяной брусок  остается целым. (см.рис.12 в  приложении) состоит в том, что их точка  замерзания ниже 00С. Чтобы  снег на тротуарах таял при  температуре ниже 00С, его  посыпают этими солями. Снег в тепле начнёт таять, а  маленькая лужа на табурете  замёрзнет. Таяние снега  происходит за счёт поглощения  тепла из окружающей среды. В  первую очередь тепло  отбирается от воды на табурете, поэтому вода превращается в  лёд. Давление, производимое  проволокой на лед, измеряется  десятками­сотнями атмосфер.  В нашем случае 5 000 000 Па.  Такому давлению соответствует уменьшение температуры  плавления льда на несколько  градусов ниже 0 0С., то лед  непосредственно под  проволокой будет подтаивать –  проволока будет постепенно  опускаться. При этом вода над  проволокой тут же замерзает, в  18 результате чего исчезает разрез. Получается, что проволока,  опускаясь,  как бы проходит  сквозь лед: под ней лед тает и  тут же замерзает над ней.  Скрытая теплота плавления,  выделяющаяся при замерзании,  расходуется при таянии. Это и  есть – режеляция. Тающий под  высоким давлением лед тут же  восстанавливается, как только  давление снижается. В  результате инородное тело  может двигаться сквозь  неподвижный лед. Или с точки  зрения физики одно и тоже, лед  может обтекать неподвижное  инородное тело. Такая ситуация наблюдается  при движении  некоторых типов ледников. 19 Исследование зависимости температуры таяния льда от концентрации соли.  Цель исследования:  установить зависимость температуры таяния льда от концентрации соли.  Оборудование: рычажные весы, набор грузов, термометр, кастрюля, поваренная соль, снег. Ход работы.  1. Определа массу снега и соли с помощью рычажных весов. 2. Приготовила смесь снега и  соли, размешивая   деревянной палочкой.  3. С помощью термометра, измерила температуру равновесного состояния. 4. Повторила опыт, изменяя концентрацию соли.  5.Записала  значения измерений в таблицу. Построила график зависимости концентрации соли от общей массы смеси и температуры таяния льда. (см.рис.13, 14 в приложении)    Вывод:   мы можем понизить точку плавления льда до – 19°С. Соль понижает точку таяния  льда.  Есть  некая  предельная  температура  таяния  льда.  При    достижении  этой температуры, с увеличением концентрации соли температура таяния льда начинает расти. При нашем эксперименте это значение – 19 0С.        Применение:  морской лёд жители Севера употребляют в пищу. Но лёд они выбирают старый, многолетний. Он малосолёный. Свежезамерзший морской лёд солёный. Соляной раствор в глыбе льда помещается в своеобразные ячейки, которые перемещаются вниз под действием   силы   тяжести.   Если   лёд   плавает   в   океане,   то   его   солёный   нижний   слой растворяется, т.к. температура воды в океане выше температуры атмосферы. Лёд, таким образом, опресняется. Если льдина лежит на земле, то также происходит её опреснение. Поскольку   температура   земной   поверхности   выше   атмосферной,   то   нижний   слой подтаивает, и соль выходит наружу.     Насколько эффективно использование соли для растапливания снега на дорогах? Соль, которую   разбрасывают   на   дорогах   и   на   тротуарах,   действительно   предотвращает образование ледяной корки, растапливая снег. Смесь снега с солью остаётся жидкой не смерзающейся массой при температуре до ­8°С, расплавление льда солью может быть достигнуто даже при температуре  —­20°С, хотя процесс таяния будет значительно менее эффективным, чем при температуре, близкой к 0°С. Практически освобождение дорог от 20 снега   с   помощью   соли   эффективно   при   толщине   снежного   покрова   до   5   см.   Однако использование соли для очистки дорог от снега имеет негативную сторону: соль вызывает коррозию автомобилей и загрязняет водоёмы хлоридами, а почву вблизи дорог ­ натрием в избыточной концентрации. Поэтому в ряде городов этот способ борьбы с обледенением дорог запрещён. 21 Заключение    При написании  своей работы  я узнала для себя много нового и полезного и   выполнила интересные опыты в домашних и школьных условиях.  Объяснила  полученные результаты, для   чего   изучила   физические   процессы,       происходящие   со   снегом.     Я   рассмотрела явления, которые могут быть объяснены, зная молекулярное строение вещества. Узнала: классификацию снежинок, усреднение плотности снега, почему снег скользкий и когда он скрипит   под   ногами.   Познакомилась   с   режеляцией   снега.   Провела   исследование, зависимости температуры таяния смеси снега и соли от  концентрации соли.     Однако есть много еще интересного в изучении снега. В дальнейшем, я собираюсь найти ответы и на другие интересные вопросы.  22 Список литературы  1.  2. Л.В. Тарасов  Физика в природе. ­ М. Просвещение. 1988 г И.Я Перельман  Занимательная физика. – Тезис Екатеринбург 1994 г  3. М Софер.   Снег. Журнал  Наука и жизнь № 1 1992 г   Н.Н. Барашков. Снег и строительные материалы. Статья.   Наука и жизнь №   3  4. 2004 г  5. Журналы. Физика в школе. 2001­2003 г  6.  7. Газета. Первое сентября. Физика. 2008 г Обзор методов очистки воды: опреснение  воды www.1os.ru/content/subs/doc25 23 Приложение Рис.1. «Алмазная пыль» .Фотография сделана в п.Буревестник , декабрь 2015 года. Рис.2 График зависимости формы снежинок от температуры. 24 Рис. 3. Классификация снежинок. F1­пластинки; F2 ­ звездочки; F3­столбики; F4 ­иголки; F5   ­пространственные   звездочки;   F6   ­   столбики   с   пластинками;   F7   ­   кристаллы неопределенной   формы;   F8   ­   снежная   крупа;   F9   ­   ледяные   зерна;   F0   ­   град.   Первый столбик ­ графические символы.(Источник­ Международная классификация выпадающих снежных кристаллов). 25 Рис.4. Зависимость частоты звука от температуры. Рис. 5 . Образование комка снега при температуре ­20С. На фото автор работы. Рис.6 Образование комка снега при температуре ­200С. 26 Рис.7 Мыльные пузыри при температуре ­200С.  Рис.8. Расширение воды при замерзании. 27 Рис.9. След сделанный при температуре ­200С. Рис. 10 Смесь снега и соли. 28 Рис. 11.Соленый снег. Рис.12. Режеляция снега. 29 №  п/п 1 2 3 4 5 6 m снега, кг m соли, кг % m соли от общей  массы снега t таяния,   0С 0, 055 0, 006 10,9 0,055 0,009 0,055 0,013 0, 055 0,015 0,055 0, 021 0,055 0, 023 14 19 21 27 29 ­ 3 ­ 8 ­ 14 ­19 ­ 15 ­ 11 Рис. 13. Таблица измерений температуры таянья снега от количества соли. t таяния, С 5 10 15 20 25 30 35 -3 -8 -11 -15 -14 -19 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 t таянья, С % m соли от общей массы снега t таяния, 0С Рис.14 График зависимости температуры таяния льда от концентрации соли. 30