Научно-исследовательский проект "Знакомство с водой и загадочные опыты"

Научно-исследовательский проект
"Знакомство с водой и загадочные опыты"

Вода-непременная составная часть всех живых организмов, жизнедеятельность которых без воды невозможна. В организмах животных и растений содержится от 50-99%. В организме взрослого человека воды содержится около 65%. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека и для создания благоприятных санитарных условий жизни людей очень важно гигиеническое значение воды. Вода является одним из самых важных элементов окружающей среды, без пищи человек может прожить более месяца, а без воды – лишь несколько дней. Обезвоживание ведет к необратимым последствиям и гибели организма. Вода – это, с одной стороны, простая, но с другой, самая сложная и таинственная субстанция на Земле. Воде посвящено огромное количество научных трудов, но до сих пор она остается неизученной до конца. Вода считается священной основой жизни, с ней связаны важнейшие ритуалы практически всех религий.

Тема работы: «Знакомство с водой и загадочные опыты ». Я прошел курс «Я - исследователь!» и мне очень интересно и любопытно стало провести некоторые опыты с водой. Вода простая, но если поменять ее свойства, плотность она введет себя совсем по-другому и вот поэтому я выбрал эту тему. И провел ряд загадочных занимательных опытов в домашних условиях.

Актуальность темы: Пока существует человек на земле он будет употреблять воду, исследовать и изучать ее.

Цель: Узнать какими свойствами обладает вода, как человек использует эти свойства. С помощью занимательных опытов наглядно изучить некоторые свойства воды.
Для изучения воды и проведения опытов я не мало обратился к интернет ресурсам, также изучил энциклопедии и прочитал несколько книг про воду.
Задачи:

• Изучить и прочитать методическую и дополнительную литературу

• Просмотреть ряд видео и фильмов в интернет ресурсах

• Провести загадочные опыты раскрывающих свойства воды

• Выяснить как человек использует воду

Предмет исследования: является вода, ее свойство и плотность.
Мне очень понравилось проводить и изучить про воду и ее свойства, плотность с помощью интересных, занимательных опытов. Очень многое открыл и узнал интересного и увлекательного про воду, также полезного для своей жизни. Я думаю и уверен что в дальнейшей жизни это мне пригодится.
                         

Общие сведения о воде и интересные факты

Вода (окись водорода) Н₂О- простейшее химическое соединение водорода с кислородом. Бесцветная жидкость при нормальном атмосферном давлении имеет температуру плавления 0°С, температуру кипения 100°С. Самое распространенное в природе химическое соединение. Вода является главной составной частью водной оболочки земного шара - океанов, морей, рек, озер и др. В виде водяного пара вода содержится в воздухе. Вода считается одним из важнейших факторов среды, от которых зависит здоровье населения. Только в жидкой водной среде совершаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте и синтез живого вещества в клетках организма. Большая часть воды поступает в организм с пищей или в виде питья. В то же время, вода непрерывно и в значительном количестве выделяется из организма через легкие, почки, кожу. Количество воды, обычно потребляемое в физиологической норме колеблется в зависимости от характера вводимой пищи, содержания в ней солей, метеорологических и других условий, и при средней работе составляет от 2,5 до 4 л/сутки. Лишение организма воды опасней для него , чем лишение его пищи. Без пищи человек может прожить более месяца, без воды - несколько дней. Становится ясно насколько важно обеспечить население водой высокого качества, пригодной для удовлетворения жизненно важных для человека потребностей, еды, питья. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд).
Вода является хорошим сильно-полярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы). Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Она является основой жизни на нашей планете. Вода покрывает две трети поверхности Земли оказывает влияние, практически, на все процессы, которые происходят на нашей планете. Живой мир состоит из воды на 70–95%. Вода – второе по значимости вещество после кислорода для человеческого организма. Известно, что наши тела состоят почти на две трети из воды. Неслучайно человек может жить без пищи более 4 недель, а без воды — не более 7 дней. Для поддержания водного баланса необходимо ежедневно употреблять 2–3 литра жидкости.
 
Интересные факты
Вода – это, с одной стороны, простая, но с другой, самая сложная и таинственная субстанция на Земле. Воде посвящено огромное количество научных трудов, но до сих пор она остается неизученной до конца. Многие ученные считают, что человеческая жизнь представляет собой «борьбу за воду». Вода — индикатор старения. Тело ребенка от рождения до годовалого возраста содержит 80–85% воды. При достижении возраста 18 лет содержание воды уменьшается до 65–70%, а в старости — до 25%. Поэтому считают, что в обеспечении организма качественной водой и в количестве, необходимом для нормального процесса обмена веществ, заключается секрет продления молодости. От качества воды зависит качество нашей жизни. Население нашей планеты сейчас употребляет около 7–8 млрд. тонн воды каждые сутки. Ученые уверены, что при рациональном использовании водные ресурсы неисчерпаемы. Однако проблема качественной питьевой воды в мире всегда стояла особенно остро. Ежегодно огромное количество использованных и загрязненных сточных вод сбрасывается в водоемы, загрязняя реки и озера, способствуя концентрированию загрязняющих веществ в донных отложениях и организмах гидробионтов. В разных регионах России ситуация, безусловно, различная. В соответствии с существующей классификацией водных объектов по степени загрязненности к 1-му классу вод - чистые - относится не более 1% запасов пресных вод на территории России. Более 17% водных объектов отнесены к 4-му классу - очень грязных.
 
 Какая бывает вода?
 В зависимости от степени очистки:
- природная (колодезная, ключевая, талая, дождевая, морская и минеральная),
- питьевая (столовая и минеральная)
- хозяйственно-бытовая (водопроводная)
- техническая (для промышленных целей)
- лабораторная (дистиллированная, б дистиллированная, деминерализованная).
По вкусу различают воду солёную, кислую, сладкую, горькую — в зависимости от характера и интенсивности растворённых в ней веществ органического и неорганического происхождения.
По содержанию соли различают:
пресная ( содержит до 1 г/л различных солей),
солоноватая – до 25 г/л,
соленая – свыше 25 г/л. Например, концентрация солей в морской или океанической воде колеблется от 8 до 35 г/л.
По жесткости подразделяют воду на жёсткую и мягкую.
Выделяют такие виды жёсткости:
- Временная, или карбонатная, жесткость, обусловленная растворёнными в воде гидрокарбонатами и карбонатами Са (кальция) и Mg (магния), практически полностью устраняющаяся при кипячении.
- Постоянная, или некарбонатная, жесткость, обусловленная наличием растворённых в воде кальциевых и магниевых солей серной, азотной и соляной кислот. Устраняется только перегонкой (дистилляцией).
 
Свойства и плотность воды
Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский ученый академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самое необыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наук Б.Ф.Сергеев начал свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество, которое создало нашу планету”.
Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.
Почти 70% поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод. Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть ею земной шар слоем более 2,5 километров. На каждого жителя Земли приблизительно приходится 0,33 кубических километров морской воды и 0,008 кубических километров пресной воды. Но трудность в том, что подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает её труднодоступной для человека. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод. Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.
Все мы уже знаем такие ее свойства как:

• бесцветная,

• прозрачная,

• текучая,

• без запаха,

• принимает любую форму, в которую её налить,

• растворяет вещества,

• может замерзать,

• может испаряться

ПЛОТНОСТЬ (ρ)= МАССА (M)/ОБЪЕМ (V) Какова плотность воды
Плотность воды не является константой, ее величина зависит, при условии постоянного давления, от двух факторов –  температуры и ее «солености». Так, например, плотность чистой пресной воды при температуре 20 °C и давлении 1 атм. равняется 998,23 кг/м³, а плотность морской воды на поверхности океана ориентировочно 1027 кг/м³.
Плотность воды и температура
Ниже приведем изменение плотности чистой воды в зависимости от температуры:
При – 30 °C — 0,9839 гр./см³;
При – 20 °C — 0,9935 гр./см³;
При – 10 °C — 0,9982 гр./см³;
При 0 °C — 0,99987 гр./см³;
При 1 °C — 0,99993 гр./см³;
При 2 °C — 0,99997 гр./см³;
При 3 °C — 0,99999 гр./см³;
При 4 °C — 1.00000 гр./см³;
При 5 °C — 0,99999 гр./см³;
При 6 °C — 0,99997 гр./см³;
При 7 °C — 0,99993 гр./см³;
При 8 °C — 0,99988 гр./см³;
При 9 °C — 0,99981 гр./см³;
При 10 °C — 0,99973 гр./см³;
При 15 °C — 0,99913 гр./см³;
При 20 °C — 0,99823 гр./см³;
При 25 °C — 0,99707 гр./см³;
При 30 °C — 0,99562 гр./см³;
При 40 °C — 0,99224 гр./см³;
При 50 °C — 0,98807 гр./см³;
При 60 °C — 0,98324 гр./см³;
При 70 °C — 0,97781 гр./см³;
При 80 °C — 0,97183 гр./см³;
При 90 °C — 0,96534 гр./см³;
При 100 °C — 0,95838 гр./см³.
Плотность воды — аномалия
Как мы видим, плотность воды в жидком состоянии, вначале, при повышении температуры до 4-х градусов по Цельсию, увеличивается, а далее от 4 °C и выше понижается. Т. е. при 4 °C плотность воды достигает своего максимального значения.
С аномалией плотности воды связаны такие факты и явления:

• При замораживании вода расширяет;

• Плотность воды в твердом состоянии —льда ниже, чем плотность воды в жидком состоянии;

• У воды низкий коэффициент расширения и сжатия;

Прекрасной иллюстрацией аномалии плотности воды является, например, лед. Он не тонет, поскольку его плотность меньше плотности воды. Свойство воды, благодаря которому ее максимальная плотность достигается при +4 °C, имеет огромное значение для всей нашей планеты. Например, благодаря именно этому свойству пруды и другие водоемы замерзают сверху вниз, что позволяет всем формам жизни находящимся в них выжить в период сильных морозов. Уникальные свойства плотности воды еще раз подтверждают то, что в природе все находится в гармоничной взаимосвязи, нарушать которую никак нельзя.