Γιατί το νερό διαστέλλεται όταν κρυώνει. Γιατί το νερό είναι ελαφρύτερο από το ίδιο το νερό; Ιδιότητες διαφορετικών καταστάσεων της ύλης

Διευρύνεται ή συρρικνώνεται; Η απάντηση είναι η εξής: με την έλευση του χειμώνα, το νερό ξεκινά τη διαδικασία διαστολής του. Γιατί συμβαίνει αυτό? Αυτή η ιδιότητα διακρίνει το νερό από τη λίστα όλων των άλλων υγρών και αερίων, τα οποία, αντίθετα, συμπιέζονται όταν ψύχονται. Ποιος είναι ο λόγος για αυτή τη συμπεριφορά αυτού του ασυνήθιστου υγρού;

Φυσική Βαθμός 3: Το νερό διαστέλλεται ή συστέλλεται όταν παγώνει;

Οι περισσότερες ουσίες και υλικά διαστέλλονται όταν θερμαίνονται και συρρικνώνονται όταν ψύχονται. Τα αέρια δείχνουν αυτή την επίδραση πιο αισθητά, αλλά διάφορα υγρά και στερεά μέταλλα παρουσιάζουν τις ίδιες ιδιότητες.

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα διαστολής και συστολής αερίου είναι ο αέρας σε ένα μπαλόνι. Όταν βγάζουμε το μπαλόνι έξω σε μείον καιρό, το μπαλόνι μειώνεται αμέσως σε μέγεθος. Εάν φέρουμε την μπάλα σε ένα θερμαινόμενο δωμάτιο, τότε αμέσως αυξάνεται. Αλλά αν φέρουμε ένα μπαλόνι στη μπανιέρα, θα σκάσει.

Τα μόρια του νερού απαιτούν περισσότερο χώρο

Ο λόγος που συμβαίνουν αυτές οι διαδικασίες διαστολής και συστολής διαφόρων ουσιών είναι τα μόρια. Αυτά που λαμβάνουν περισσότερη ενέργεια (αυτό συμβαίνει σε ένα ζεστό δωμάτιο) κινούνται πολύ πιο γρήγορα από τα μόρια σε ένα κρύο δωμάτιο. Τα σωματίδια που έχουν περισσότερη ενέργεια συγκρούονται πολύ πιο ενεργά και πιο συχνά, χρειάζονται περισσότερο χώρο για να κινηθούν. Για να συγκρατήσει την πίεση που ασκούν τα μόρια, το υλικό αρχίζει να αυξάνεται σε μέγεθος. Και συμβαίνει αρκετά γρήγορα. Άρα, το νερό διαστέλλεται ή συστέλλεται όταν παγώνει; Γιατί συμβαίνει αυτό?

Το νερό δεν υπακούει σε αυτούς τους κανόνες. Αν αρχίσουμε να ψύχουμε το νερό στους τέσσερις βαθμούς Κελσίου, τότε μειώνει τον όγκο του. Αν όμως η θερμοκρασία συνεχίσει να πέφτει, τότε το νερό αρχίζει ξαφνικά να διαστέλλεται! Υπάρχει μια τέτοια ιδιότητα ως ανωμαλία στην πυκνότητα του νερού. Αυτή η ιδιότητα εμφανίζεται σε θερμοκρασία τεσσάρων βαθμών Κελσίου.

Τώρα που καταλάβαμε αν το νερό διαστέλλεται ή συστέλλεται όταν παγώνει, ας μάθουμε αρχικά πώς συμβαίνει αυτή η ανωμαλία. Ο λόγος έγκειται στα σωματίδια από τα οποία αποτελείται. Το μόριο του νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα οξυγόνο. Όλοι γνωρίζουν τη φόρμουλα του νερού από το δημοτικό. Τα άτομα σε αυτό το μόριο προσελκύουν ηλεκτρόνια με διαφορετικούς τρόπους. Το υδρογόνο έχει θετικό κέντρο βάρους, ενώ το οξυγόνο, αντίθετα, έχει αρνητικό. Όταν τα μόρια του νερού συγκρούονται μεταξύ τους, τα άτομα υδρογόνου ενός μορίου μεταφέρονται στο άτομο οξυγόνου ενός εντελώς διαφορετικού μορίου. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται δεσμός υδρογόνου.

Το νερό χρειάζεται περισσότερο χώρο καθώς κρυώνει

Τη στιγμή που ξεκινά η διαδικασία σχηματισμού δεσμών υδρογόνου, στο νερό αρχίζουν να εμφανίζονται θέσεις όπου τα μόρια βρίσκονται με την ίδια σειρά όπως στον κρύσταλλο του πάγου. Αυτά τα κενά ονομάζονται συστάδες. Δεν είναι ανθεκτικά, όπως σε ένα στερεό κρύσταλλο νερού. Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει, καταστρέφονται και αλλάζουν θέση.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, ο αριθμός των συστάδων στο υγρό αρχίζει να αυξάνεται γρήγορα. Απαιτούν περισσότερο χώρο για να εξαπλωθούν, γι' αυτό και το νερό αυξάνεται σε μέγεθος αφού φτάσει στην αφύσικη πυκνότητά του.

Όταν το θερμόμετρο πέσει κάτω από το μηδέν, τα σμήνη αρχίζουν να μετατρέπονται σε μικροσκοπικούς κρυστάλλους πάγου. Αρχίζουν να ανεβαίνουν. Ως αποτέλεσμα όλων αυτών, το νερό μετατρέπεται σε πάγο. Αυτή είναι μια πολύ ασυνήθιστη ικανότητα του νερού. Αυτό το φαινόμενο είναι απαραίτητο για έναν πολύ μεγάλο αριθμό διεργασιών στη φύση. Όλοι γνωρίζουμε, και αν δεν ξέρουμε, τότε θυμόμαστε ότι η πυκνότητα του πάγου είναι ελαφρώς μικρότερη από την πυκνότητα του κρύου ή του κρύου νερού. Αυτό επιτρέπει στον πάγο να επιπλέει στην επιφάνεια του νερού. Όλες οι δεξαμενές αρχίζουν να παγώνουν από πάνω προς τα κάτω, γεγονός που επιτρέπει στους υδρόβιους κατοίκους να υπάρχουν στο κάτω μέρος και να μην παγώνουν. Έτσι, τώρα γνωρίζουμε λεπτομερώς εάν το νερό διαστέλλεται ή συστέλλεται όταν παγώνει.

Το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα από το κρύο. Αν πάρουμε δύο ίδια ποτήρια και ρίξουμε ζεστό νερό στο ένα και την ίδια ποσότητα κρύου νερού στο άλλο, θα παρατηρήσουμε ότι το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα από το κρύο. Δεν είναι λογικό, σωστά; Το ζεστό νερό πρέπει να κρυώσει πριν αρχίσει να παγώνει, αλλά το κρύο όχι. Πώς εξηγείται αυτό το γεγονός; Οι επιστήμονες μέχρι σήμερα δεν μπορούν να εξηγήσουν αυτό το αίνιγμα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο Mpemba. Ανακαλύφθηκε το 1963 από έναν επιστήμονα από την Τανζανία κάτω από ασυνήθιστες συνθήκες. Ο μαθητής ήθελε να φτιάξει μόνος του παγωτό και παρατήρησε ότι το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα. Αυτό το μοιράστηκε με τον καθηγητή φυσικής του, ο οποίος στην αρχή δεν τον πίστεψε.

Ο Ιάπωνας φυσικός Masakazu Matsumoto πρότεινε μια θεωρία που εξηγεί γιατί το νερό συρρικνώνεται όταν θερμαίνεται από 0 στους 4°C αντί να διαστέλλεται. Σύμφωνα με το μοντέλο του, το νερό περιέχει μικροσχηματισμούς - «υαλώδεις», που είναι κυρτά κοίλα πολύεδρα, στις κορυφές των οποίων υπάρχουν μόρια νερού και δεσμοί υδρογόνου χρησιμεύουν ως ακμές. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, δύο φαινόμενα ανταγωνίζονται μεταξύ τους: η επιμήκυνση των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού και η παραμόρφωση των υαλοειδών, που οδηγεί σε μείωση των κοιλοτήτων τους. Στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 3,98°C, το τελευταίο φαινόμενο κυριαρχεί στην επίδραση της επιμήκυνσης του δεσμού υδρογόνου, η οποία τελικά δίνει την παρατηρούμενη συμπίεση του νερού. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει πειραματική επιβεβαίωση του μοντέλου Ματσουμότο - ωστόσο, όπως και άλλες θεωρίες που εξηγούν τη συμπίεση του νερού.

Σε αντίθεση με τη συντριπτική πλειοψηφία των ουσιών, όταν θερμαίνεται, το νερό είναι σε θέση να μειώσει τον όγκο του (Εικ. 1), δηλαδή έχει αρνητικό συντελεστή θερμικής διαστολής. Ωστόσο, δεν μιλάμε για ολόκληρο το εύρος θερμοκρασίας όπου το νερό υπάρχει σε υγρή κατάσταση, αλλά μόνο για μια στενή περιοχή - από 0°C έως περίπου 4°C. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το νερό, όπως και άλλες ουσίες, διαστέλλεται.

Παρεμπιπτόντως, το νερό δεν είναι η μόνη ουσία που τείνει να συρρικνώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (ή να διαστέλλεται όταν ψύχεται). Το βισμούθιο, το γάλλιο, το πυρίτιο και το αντιμόνιο μπορούν επίσης να «καυχηθούν» για παρόμοια συμπεριφορά. Ωστόσο, λόγω της πιο περίπλοκης εσωτερικής δομής του, καθώς και της επικράτησης και της σημασίας του σε διάφορες διεργασίες, είναι το νερό που προσελκύει την προσοχή των επιστημόνων (βλ. Η μελέτη της δομής του νερού συνεχίζεται, «Στοιχεία», 09.10.2006).

Πριν από λίγο καιρό, η γενικά αποδεκτή θεωρία, που απαντούσε στο ερώτημα γιατί το νερό αυξάνει τον όγκο του με τη μείωση της θερμοκρασίας (Εικ. 1), ήταν ένα μοντέλο ενός μείγματος δύο συστατικών - «κανονικό» και «όμοιο με πάγο». Αυτή η θεωρία προτάθηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα από τον Χάρολντ Γουάιτινγκ και αργότερα αναπτύχθηκε και βελτιώθηκε από πολλούς επιστήμονες. Σχετικά πρόσφατα, στο πλαίσιο του ανακαλυφθέντος πολυμορφισμού του νερού, η θεωρία του Whiting επανεξετάστηκε. Από τώρα και στο εξής, πιστεύεται ότι στο υπερψυγμένο νερό υπάρχουν δύο τύποι νανοτομέων που μοιάζουν με πάγο: περιοχές παρόμοιες με τον άμορφο πάγο υψηλής και χαμηλής πυκνότητας. Η θέρμανση του υπερψυκτικού νερού οδηγεί στην τήξη αυτών των νανοδομών και στην εμφάνιση δύο τύπων νερού: με μεγαλύτερη και χαμηλότερη πυκνότητα. Είναι ο πονηρός ανταγωνισμός θερμοκρασίας μεταξύ των δύο «ειδών» του προκύπτοντος νερού που προκαλεί μια μη μονοτονική εξάρτηση της πυκνότητας από τη θερμοκρασία. Ωστόσο, αυτή η θεωρία δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πειραματικά.

Πρέπει να είστε προσεκτικοί με αυτήν την εξήγηση. Δεν είναι τυχαίο ότι εδώ αναφέρονται μόνο δομές που μοιάζουν με άμορφο πάγο. Το θέμα είναι ότι οι νανοσκοπικές περιοχές του άμορφου πάγου και τα μακροσκοπικά ανάλογα του έχουν διαφορετικές φυσικές παραμέτρους.

Ο Ιάπωνας φυσικός Masakazu Matsumoto αποφάσισε να βρει μια εξήγηση για το φαινόμενο που συζητείται εδώ «από την αρχή», απορρίπτοντας τη θεωρία ενός μείγματος δύο συστατικών. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστή, εξέτασε τις φυσικές ιδιότητες του νερού σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από 200 έως 360 Κ σε μηδενική πίεση, προκειμένου να ανακαλύψει σε μοριακή κλίμακα τις πραγματικές αιτίες της διαστολής του νερού καθώς ψύχεται. Το άρθρο του στο περιοδικό Physical Review Letters ονομάζεται: Why Does Water Expand When It Cools? Γιατί το νερό διαστέλλεται όταν κρυώνει;

Αρχικά, ο συγγραφέας του άρθρου έθεσε το ερώτημα: τι επηρεάζει τον συντελεστή θερμικής διαστολής του νερού; Ο Ματσουμότο πιστεύει ότι για αυτό αρκεί να ανακαλύψουμε την επίδραση τριών μόνο παραγόντων: 1) αλλαγές στο μήκος των δεσμών υδρογόνου μεταξύ μορίων νερού, 2) τοπολογικό δείκτη - τον αριθμό των δεσμών ανά μόριο νερού και 3) απόκλιση η γωνία μεταξύ των δεσμών από την τιμή ισορροπίας (γωνιακή παραμόρφωση).

Ρύζι. 2. Είναι πιο βολικό για τα μόρια του νερού να ενώνονται σε συστάδες με γωνία μεταξύ δεσμών υδρογόνου ίση με 109,47 μοίρες. Μια τέτοια γωνία ονομάζεται τετραεδρική, αφού είναι η γωνία που συνδέει το κέντρο ενός κανονικού τετραέδρου και τις δύο κορυφές του. Εικόνα από lsbu.ac.uk

Πριν μιλήσουμε για τα αποτελέσματα που έλαβε ο Ιάπωνας φυσικός, θα κάνουμε σημαντικές παρατηρήσεις και διευκρινίσεις για τους παραπάνω τρεις παράγοντες. Πρώτα απ 'όλα, ο συνήθης χημικός τύπος του νερού H 2 O αντιστοιχεί μόνο στην κατάσταση ατμών του. Σε υγρή μορφή, τα μόρια του νερού συνδυάζονται σε ομάδες (H 2 O) x μέσω ενός δεσμού υδρογόνου, όπου x είναι ο αριθμός των μορίων. Ο πιο ενεργειακά ευνοϊκός συνδυασμός πέντε μορίων νερού (x = 5) με τέσσερις δεσμούς υδρογόνου, στους οποίους οι δεσμοί σχηματίζουν μια ισορροπία, τη λεγόμενη τετραεδρική γωνία, ίση με 109,47 μοίρες (βλ. Εικ. 2).

Αφού ανέλυσε την εξάρτηση του μήκους του δεσμού υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού από τη θερμοκρασία, ο Matsumoto κατέληξε στο αναμενόμενο συμπέρασμα: μια αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μια γραμμική επιμήκυνση των δεσμών υδρογόνου. Και αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί σε αύξηση του όγκου του νερού, δηλαδή στην επέκτασή του. Αυτό το γεγονός έρχεται σε αντίθεση με τα αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν, επομένως εξέτασε περαιτέρω την επιρροή του δεύτερου παράγοντα. Πώς εξαρτάται ο συντελεστής θερμικής διαστολής από τον τοπολογικό δείκτη;

Η προσομοίωση σε υπολογιστή έδωσε το ακόλουθο αποτέλεσμα. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο μεγαλύτερος όγκος νερού σε ποσοστιαία βάση καταλαμβάνεται από συστάδες νερού, που έχουν 4 δεσμούς υδρογόνου ανά μόριο (ο τοπολογικός δείκτης είναι 4). Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση του αριθμού των συσχετισμένων με τον δείκτη 4, αλλά ταυτόχρονα αρχίζει να αυξάνεται ο αριθμός των συστάδων με δείκτες 3 και 5. Έχοντας εκτελέσει αριθμητικούς υπολογισμούς, ο Matsumoto διαπίστωσε ότι ο τοπικός όγκος των συστάδων με τοπολογικά Ο δείκτης 4 πρακτικά δεν αλλάζει με την αύξηση της θερμοκρασίας και η μεταβολή του συνολικού όγκου των συσχετισμένων με τους δείκτες 3 και 5 σε οποιαδήποτε θερμοκρασία αντισταθμίζουν αμοιβαία ο ένας τον άλλον. Επομένως, μια αλλαγή στη θερμοκρασία δεν αλλάζει τον συνολικό όγκο του νερού, πράγμα που σημαίνει ότι ο τοπολογικός δείκτης δεν έχει καμία επίδραση στη συμπίεση του νερού όταν θερμαίνεται.

Μένει να αποσαφηνιστεί η επίδραση της γωνιακής παραμόρφωσης των δεσμών υδρογόνου. Και εδώ αρχίζει το πιο ενδιαφέρον και σημαντικό. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα μόρια του νερού τείνουν να ενώνονται έτσι ώστε η γωνία μεταξύ των δεσμών υδρογόνου να είναι τετραεδρική. Ωστόσο, οι θερμικές δονήσεις των μορίων του νερού και οι αλληλεπιδράσεις με άλλα μόρια που δεν περιλαμβάνονται στο σύμπλεγμα τα εμποδίζουν να το κάνουν αυτό, αποκλίνοντας τη γωνία του δεσμού υδρογόνου από την τιμή ισορροπίας των 109,47 μοιρών. Για να ποσοτικοποιήσουν αυτή τη διαδικασία γωνιακής παραμόρφωσης, ο Matsumoto και οι συνεργάτες τους, με βάση την προηγούμενη εργασία τους Τοπολογικά δομικά στοιχεία δικτύου δεσμών υδρογόνου στο νερό, που δημοσιεύτηκε το 2007 στο Journal of Chemical Physics, υπέθεσαν την ύπαρξη τρισδιάστατων μικροδομών στο νερό που μοιάζουν με κυρτό κοίλο πολύεδρα. Αργότερα, σε μεταγενέστερες δημοσιεύσεις, ονόμασαν τέτοιες μικροδομές υαλώδεις (Εικ. 3). Σε αυτές, οι κορυφές είναι μόρια νερού, ο ρόλος των άκρων παίζεται από δεσμούς υδρογόνου και η γωνία μεταξύ των δεσμών υδρογόνου είναι η γωνία μεταξύ των άκρων σε υαλώδες υλικό.

Σύμφωνα με τη θεωρία του Ματσουμότο, υπάρχει μια τεράστια ποικιλία μορφών υαλοειδών, τα οποία, όπως τα μωσαϊκά στοιχεία, αποτελούν ένα μεγάλο μέρος της δομής του νερού και που ταυτόχρονα γεμίζουν ομοιόμορφα ολόκληρο τον όγκο του.

Ρύζι. 3. Έξι τυπικά υαλώδη που σχηματίζουν την εσωτερική δομή του νερού. Οι μπάλες αντιστοιχούν σε μόρια νερού, τα τμήματα μεταξύ των σφαιρών αντιπροσωπεύουν δεσμούς υδρογόνου. Τα witrites ικανοποιούν το γνωστό θεώρημα του Euler για τα πολύεδρα: ο συνολικός αριθμός κορυφών και όψεων μείον τον αριθμό των ακμών είναι 2. Αυτό σημαίνει ότι τα υαλώδη είναι κυρτά πολύεδρα. Μπορείτε να δείτε άλλους τύπους υαλοειδών στο vitrite.chem.nagoya-u.ac.jp. Ρύζι. από ένα άρθρο των Masakazu Matsumoto, Akinori Baba και Iwao Ohminea Network Motif of Water που δημοσιεύτηκε στο AIP Conf. Proc.

Τα μόρια του νερού τείνουν να δημιουργούν τετραεδρικές γωνίες στα υαλώδη, αφού τα υαλώδη θα πρέπει να έχουν τη χαμηλότερη δυνατή ενέργεια. Ωστόσο, λόγω θερμικών κινήσεων και τοπικών αλληλεπιδράσεων με άλλα υαλώδη, ορισμένες μικροδομές δεν έχουν γεωμετρία με τετραεδρικές γωνίες (ή γωνίες κοντά σε αυτήν την τιμή). Αποδέχονται τέτοιες δομικά μη ισορροπημένες διαμορφώσεις (που δεν είναι οι πιο ευνοϊκές για αυτούς από ενεργειακή άποψη), οι οποίες επιτρέπουν σε ολόκληρη την «οικογένεια» των υαλοειδών ως σύνολο να αποκτήσει τη χαμηλότερη δυνατή ενεργειακή αξία. Τέτοια υαλοθραύσματα, δηλαδή υαλοθραύσματα που, σαν να λέγαμε, θυσιάζονται στα «κοινά ενεργειακά συμφέροντα», ονομάζονται απογοητευμένα. Εάν τα μη απογοητευμένα υαλοθάλαμα έχουν τον μέγιστο όγκο κοιλότητας σε μια δεδομένη θερμοκρασία, τότε τα απογοητευμένα υαλοθραύσματα, αντίθετα, έχουν τον ελάχιστο δυνατό όγκο.

Προσομοιώσεις υπολογιστή από τον Matsumoto έδειξαν ότι ο μέσος όγκος των κοιλοτήτων υαλώδους μειώνεται γραμμικά με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ταυτόχρονα, τα απογοητευμένα υαλώδη μειώνουν σημαντικά τον όγκο τους, ενώ ο όγκος της κοιλότητας των μη απογοητευμένων υαλοειδών σχεδόν δεν αλλάζει.

Έτσι, η συμπίεση του νερού με την αύξηση της θερμοκρασίας προκαλείται από δύο ανταγωνιστικά αποτελέσματα - την επιμήκυνση των δεσμών υδρογόνου, η οποία οδηγεί σε αύξηση του όγκου του νερού και τη μείωση του όγκου των κοιλοτήτων των απογοητευμένων υαλοειδών. Στο θερμοκρασιακό εύρος από 0 έως 4°C επικρατεί το τελευταίο φαινόμενο, όπως φαίνεται από τους υπολογισμούς, το οποίο τελικά οδηγεί στην παρατηρούμενη συμπίεση του νερού με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Μένει να περιμένουμε την πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης υαλοειδών και της συμπεριφοράς τους. Αλλά αυτό, δυστυχώς, είναι ένα πολύ δύσκολο έργο.

Είμαστε περιτριγυρισμένοι από νερό, από μόνο του, ως μέρος άλλων ουσιών και σωμάτων. Μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή αέριο, αλλά το νερό είναι πάντα γύρω μας. Γιατί η άσφαλτος ραγίζει στους δρόμους, γιατί ένα γυάλινο βάζο με νερό σκάει στο κρύο, γιατί τα παράθυρα θολώνουν την κρύα εποχή, γιατί ένα αεροπλάνο αφήνει ένα λευκό ίχνος στον ουρανό - θα αναζητήσουμε απαντήσεις σε όλα αυτά και άλλα «γιατί » σε αυτό το μάθημα. Θα μάθουμε πώς αλλάζουν οι ιδιότητες του νερού όταν θερμαίνεται, ψύχεται και παγώνει, πώς σχηματίζονται σε αυτές υπόγειες σπηλιές και περίεργες φιγούρες, πώς λειτουργεί ένα θερμόμετρο.

Θέμα: Άψυχη φύση

Μάθημα: Ιδιότητες υγρού νερού

Στην καθαρή του μορφή, το νερό δεν έχει γεύση, οσμή και χρώμα, αλλά σχεδόν ποτέ δεν συμβαίνει έτσι, γιατί διαλύει ενεργά τις περισσότερες ουσίες στον εαυτό του και συνδυάζεται με τα σωματίδια τους. Επίσης, το νερό μπορεί να διεισδύσει σε διάφορα σώματα (οι επιστήμονες βρήκαν νερό ακόμα και σε πέτρες).

Εάν γεμίσετε ένα ποτήρι με νερό από τη βρύση, θα φαίνεται καθαρό. Αλλά στην πραγματικότητα, είναι ένα διάλυμα πολλών ουσιών, μεταξύ των οποίων υπάρχουν αέρια (οξυγόνο, αργό, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα), διάφορες ακαθαρσίες που περιέχονται στον αέρα, διαλυμένα άλατα από το έδαφος, σίδηρος από σωλήνες νερού, η μικρότερη αδιάλυτη σκόνη σωματίδια κ.λπ.

Εάν απλώσετε σταγονίδια νερού της βρύσης με μια πιπέτα σε ένα καθαρό ποτήρι και το αφήσετε να εξατμιστεί, θα παραμείνουν ελάχιστα αισθητά σημεία.

Το νερό των ποταμών και των ρεμάτων, οι περισσότερες λίμνες περιέχουν διάφορες ακαθαρσίες, όπως διαλυμένα άλατα. Υπάρχουν όμως λίγα από αυτά, γιατί αυτό το νερό είναι φρέσκο.

Το νερό ρέει στη γη και στο υπόγειο, γεμίζει ρυάκια, λίμνες, ποτάμια, θάλασσες και ωκεανούς, δημιουργεί υπόγεια παλάτια.

Διασχίζοντας εύκολα διαλυτές ουσίες, το νερό διεισδύει βαθιά κάτω από τη γη, παίρνοντάς τις μαζί του, και μέσα από ρωγμές και ρωγμές σε βράχους, σχηματίζοντας υπόγειες σπηλιές, στάζει από την καμάρα τους, δημιουργώντας παράξενα γλυπτά. Δισεκατομμύρια σταγονίδια νερού εξατμίζονται σε εκατοντάδες χρόνια και ουσίες διαλυμένες στο νερό (άλατα, ασβεστόλιθοι) εγκαθίστανται στις καμάρες του σπηλαίου, σχηματίζοντας πέτρινα παγάκια, τα οποία ονομάζονται σταλακτίτες.

Παρόμοιοι σχηματισμοί στο δάπεδο του σπηλαίου ονομάζονται σταλαγμίτες.

Και όταν ένας σταλακτίτης και ένας σταλαγμίτης αναπτύσσονται μαζί, σχηματίζοντας μια πέτρινη στήλη, αυτό ονομάζεται σταλαγνίτης.

Παρατηρώντας τη μετατόπιση του πάγου στον ποταμό, βλέπουμε νερό σε στερεό (πάγος και χιόνι), υγρό (που ρέει κάτω από αυτό) και αέρια (τα μικρότερα σωματίδια νερού που ανεβαίνουν στον αέρα, τα οποία ονομάζονται επίσης υδρατμοί).

Το νερό μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα και στις τρεις καταστάσεις: υπάρχουν πάντα υδρατμοί και σύννεφα στον αέρα, τα οποία αποτελούνται από σταγονίδια νερού και κρυστάλλους πάγου.

Οι υδρατμοί είναι αόρατοι, αλλά μπορούν εύκολα να εντοπιστούν αν αφήσετε ένα ποτήρι νερό δροσερό στο ψυγείο για μια ώρα σε ένα ζεστό δωμάτιο, στους τοίχους του οποίου θα εμφανιστούν αμέσως σταγονίδια νερού. Όταν έρχεται σε επαφή με τα κρύα τοιχώματα του γυαλιού, οι υδρατμοί που περιέχονται στον αέρα μετατρέπονται σε σταγονίδια νερού και κατακάθονται στην επιφάνεια του γυαλιού.

Ρύζι. 11. Συμπύκνωση στα τοιχώματα ενός κρύου ποτηριού ()

Για τον ίδιο λόγο, την κρύα εποχή, το εσωτερικό του υαλοπίνακα θολώνει. Ο κρύος αέρας δεν μπορεί να περιέχει τόσους υδρατμούς όσο ο θερμός αέρας, επομένως ένα μέρος του συμπυκνώνεται - μετατρέπεται σε σταγονίδια νερού.

Το λευκό μονοπάτι πίσω από ένα αεροπλάνο που πετά στον ουρανό είναι επίσης το αποτέλεσμα της συμπύκνωσης του νερού.

Εάν φέρετε έναν καθρέφτη στα χείλη σας και εκπνεύσετε, μικροσκοπικά σταγονίδια νερού θα παραμείνουν στην επιφάνειά του, αυτό αποδεικνύει ότι όταν αναπνέετε, ένα άτομο εισπνέει υδρατμούς με αέρα.

Όταν θερμαίνεται, το νερό «διαστέλλεται». Ένα απλό πείραμα μπορεί να το αποδείξει αυτό: ένας γυάλινος σωλήνας κατέβηκε σε μια φιάλη με νερό και μετρήθηκε η στάθμη του νερού σε αυτόν. Στη συνέχεια η φιάλη κατεβάστηκε σε ένα δοχείο με ζεστό νερό και, μετά τη θέρμανση του νερού, μετρήθηκε ξανά η στάθμη στο σωλήνα, η οποία ανέβηκε αισθητά, καθώς το νερό αυξάνει σε όγκο όταν θερμανθεί.

Ρύζι. 14. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 1 και μια γραμμή υποδεικνύουν την αρχική στάθμη του νερού

Ρύζι. 15. Μια φιάλη με ένα σωλήνα, τον αριθμό 2 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού όταν θερμαίνεται

Καθώς το νερό ψύχεται «συμπιέζεται». Αυτό μπορεί να αποδειχθεί από ένα παρόμοιο πείραμα: σε αυτή την περίπτωση, η φιάλη με το σωλήνα κατέβηκε σε ένα δοχείο με πάγο, μετά την ψύξη, η στάθμη του νερού στο σωλήνα έπεσε από την αρχική ένδειξη, επειδή το νερό μειώθηκε σε όγκο.

Ρύζι. 16. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 3 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού κατά την ψύξη

Αυτό συμβαίνει επειδή τα σωματίδια του νερού, τα μόρια, κινούνται πιο γρήγορα όταν θερμαίνονται, συγκρούονται μεταξύ τους, απωθούνται μεταξύ τους από τα τοιχώματα του δοχείου, η απόσταση μεταξύ των μορίων αυξάνεται και επομένως το υγρό καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο. Όταν το νερό ψύχεται, η κίνηση των σωματιδίων του επιβραδύνεται, η απόσταση μεταξύ των μορίων μειώνεται και απαιτείται μικρότερος όγκος για το υγρό.

Ρύζι. 17. Μόρια νερού σε κανονική θερμοκρασία

Ρύζι. 18. Μόρια νερού όταν θερμαίνονται

Ρύζι. 19. Μόρια νερού κατά την ψύξη

Τέτοιες ιδιότητες δεν κατέχει μόνο το νερό, αλλά και άλλα υγρά (οινόπνευμα, υδράργυρος, βενζίνη, κηροζίνη).

Η γνώση αυτής της ιδιότητας των υγρών οδήγησε στην εφεύρεση ενός θερμόμετρου (θερμομέτρου), το οποίο χρησιμοποιεί αλκοόλη ή υδράργυρο.

Κατά την κατάψυξη, το νερό διαστέλλεται. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί εάν ένα δοχείο γεμάτο μέχρι το χείλος με νερό καλυφθεί χαλαρά με ένα καπάκι και τοποθετηθεί σε μια κατάψυξη, μετά από λίγο θα δούμε ότι ο πάγος που σχηματίζεται θα σηκώσει το καπάκι, πηγαίνοντας πέρα ​​από το δοχείο.

Αυτή η ιδιότητα λαμβάνεται υπόψη κατά την τοποθέτηση σωλήνων νερού, οι οποίοι πρέπει να είναι μονωμένοι έτσι ώστε κατά την κατάψυξη, ο πάγος που σχηματίζεται από το νερό να μην σπάει τους σωλήνες.

Στη φύση, το παγωμένο νερό μπορεί να καταστρέψει βουνά: αν το νερό συσσωρευτεί στις ρωγμές των βράχων το φθινόπωρο, παγώνει το χειμώνα και υπό την πίεση του πάγου, που καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο από το νερό από το οποίο σχηματίστηκε, οι βράχοι ραγίζουν και κατάρρευση.

Το νερό που παγώνει σε ρωγμές του δρόμου οδηγεί στην καταστροφή του ασφαλτοστρώματος.

Οι μακριές κορυφογραμμές που μοιάζουν με πτυχώσεις σε κορμούς δέντρων είναι πληγές από ρήξεις ξύλου υπό την πίεση του χυμού των δέντρων που παγώνουν μέσα σε αυτό. Επομένως, τους κρύους χειμώνες, μπορείτε να ακούσετε το τρίξιμο των δέντρων στο πάρκο ή στο δάσος.

  1. Vakhrushev A.A., Danilov D.D. The world around 3. M .: Ballas.
  2. Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Ο κόσμος γύρω από 3. M .: Εκδοτικός οίκος "Fedorov".
  3. Pleshakov A.A. Περιβάλλων κόσμος 3. M .: Διαφωτισμός.
  1. Φεστιβάλ Παιδαγωγικών Ιδεών ().
  2. Επιστήμη και εκπαίδευση ().
  3. Δημόσια τάξη ().
  1. Φτιάξτε ένα σύντομο τεστ (4 ερωτήσεις με τρεις πιθανές απαντήσεις) με θέμα «Το νερό γύρω μας».
  2. Κάντε ένα μικρό πείραμα: βάλτε ένα ποτήρι πολύ κρύο νερό στο τραπέζι σε ένα ζεστό δωμάτιο. Περιγράψτε τι θα συμβεί, εξηγήστε γιατί.
  3. *Σχεδιάστε την κίνηση των μορίων του νερού σε θερμαινόμενη, κανονική και ψυχρή κατάσταση. Εάν είναι απαραίτητο, γράψτε λεζάντες στο σχέδιό σας.

Μία από τις πιο κοινές ουσίες στη Γη: το νερό. Το χρειαζόμαστε, όπως ο αέρας, αλλά μερικές φορές δεν το παρατηρούμε καθόλου. Απλώς είναι. Αλλά αποδεικνύεται

Μία από τις πιο κοινές ουσίες στη Γη: το νερό. Το χρειαζόμαστε, όπως ο αέρας, αλλά μερικές φορές δεν το παρατηρούμε καθόλου. Απλώς είναι. Αλλά αποδεικνύεται ότι το συνηθισμένο νερό μπορεί να αλλάξει τον όγκο του και να ζυγίζει είτε περισσότερο είτε λιγότερο. Καθώς το νερό εξατμίζεται, θερμαίνεται και κρυώνει, συμβαίνουν πραγματικά εκπληκτικά πράγματα, για τα οποία θα μάθουμε σήμερα.
Ο Muriel Mandell στο διασκεδαστικό βιβλίο του "Phycisc Experiments for Children" εκθέτει τις πιο ενδιαφέρουσες σκέψεις για τις ιδιότητες του νερού, βάσει των οποίων όχι μόνο οι νέοι φυσικοί μπορούν να μάθουν πολλά νέα πράγματα, αλλά και οι ενήλικες θα ανανεώσουν τη γνώση τους ότι δεν χρειάστηκε να υποβάλουν αίτηση για μεγάλο χρονικό διάστημα, έτσι αποδείχθηκε ότι ξεχάστηκαν ελαφρώς.Σήμερα θα μιλήσουμε για τον όγκο και το βάρος του νερού. Αποδεικνύεται ότι ο ίδιος όγκος νερού δεν ζυγίζει πάντα το ίδιο. Και αν ρίξετε νερό σε ένα ποτήρι και δεν χυθεί στην άκρη, αυτό δεν σημαίνει ότι θα χωρέσει σε αυτό σε καμία περίπτωση.


1. Το νερό διαστέλλεται όταν θερμαίνεται

Τοποθετήστε ένα βάζο γεμάτο με νερό σε μια κατσαρόλα γεμάτη με πέντε εκατοστά βραστό νερό.νερό και να σιγοβράζει σε χαμηλή φωτιά. Το νερό από το βάζο θα αρχίσει να ξεχειλίζει. Αυτό συμβαίνει γιατί όταν θερμαίνεται, το νερό, όπως και άλλα υγρά, αρχίζει να καταλαμβάνει περισσότερο χώρο. Τα μόρια απωθούν το ένα το άλλο με μεγαλύτερη ένταση και αυτό οδηγεί σε αύξηση του όγκου του νερού.
2. Το νερό συρρικνώνεται καθώς κρυώνει

Αφήστε το νερό στο βάζο να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου ή προσθέστε νέο νερό και βάλτε το στο ψυγείο. Μετά από λίγο, θα διαπιστώσετε ότι το προηγουμένως γεμάτο βάζο δεν είναι πια γεμάτο. Όταν ψύχεται σε θερμοκρασία 3,89 βαθμών Κελσίου, το νερό μειώνεται σε όγκο καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Ο λόγος για αυτό ήταν η μείωση της ταχύτητας κίνησης των μορίων και η σύγκλιση μεταξύ τους υπό την επίδραση της ψύξης.Φαίνεται ότι όλα είναι πολύ απλά: όσο πιο κρύο είναι το νερό, τόσο λιγότερο όγκο καταλαμβάνει, αλλά ...

3. ... ο όγκος του νερού αυξάνεται ξανά όταν παγώνει
Γεμίστε το βάζο με νερό μέχρι το χείλος και καλύψτε με ένα κομμάτι χαρτόνι. Το βάζουμε στην κατάψυξη και περιμένουμε μέχρι να παγώσει. Θα διαπιστώσετε ότι το «καπάκι» από χαρτόνι έχει σπρωχθεί προς τα έξω. Στο εύρος θερμοκρασίας μεταξύ 3,89 και 0 βαθμών Κελσίου, δηλαδή στο δρόμο προς το σημείο πήξης του, το νερό αρχίζει και πάλι να διαστέλλεται. Είναι μια από τις λίγες γνωστές ουσίες με αυτή την ιδιότητα.Εάν χρησιμοποιείτε ένα σφιχτό καπάκι, τότε ο πάγος απλά θα σπάσει το βάζο. Έχετε ακούσει ποτέ ότι ακόμη και οι σωλήνες νερού μπορούν να σπάσουν με πάγο;
4. Ο πάγος είναι ελαφρύτερος από το νερό
Τοποθετήστε μερικά παγάκια σε ένα ποτήρι νερό. Ο πάγος θα επιπλέει στην επιφάνεια. Το νερό διαστέλλεται όταν παγώνει. Και, ως αποτέλεσμα, ο πάγος είναι ελαφρύτερος από το νερό: ο όγκος του είναι περίπου το 91% του αντίστοιχου όγκου νερού.
Αυτή η ιδιότητα του νερού υπάρχει στη φύση για κάποιο λόγο. Έχει έναν πολύ συγκεκριμένο σκοπό. Λένε ότι τα ποτάμια παγώνουν το χειμώνα. Αλλά στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Συνήθως μόνο ένα μικρό ανώτερο στρώμα παγώνει. Αυτό το φύλλο πάγου δεν βυθίζεται επειδή είναι ελαφρύτερο από το υγρό νερό. Επιβραδύνει το πάγωμα του νερού στο βάθος του ποταμού και χρησιμεύει ως ένα είδος κουβέρτας, προστατεύοντας τα ψάρια και άλλα ζώα του ποταμού και της λίμνης από τους έντονους παγετούς του χειμώνα. Μελετώντας φυσική, αρχίζεις να καταλαβαίνεις ότι πολλά πράγματα στη φύση είναι διατεταγμένα κατάλληλα.
5. Το νερό της βρύσης περιέχει μέταλλα
Ρίξτε 5 κουταλιές της σούπας απλό νερό βρύσης σε ένα μικρό γυάλινο μπολ. Όταν το νερό εξατμιστεί, ένα λευκό περίγραμμα θα παραμείνει στο μπολ. Αυτό το χείλος σχηματίζεται από ορυκτά που διαλύθηκαν στο νερό καθώς περνούσε μέσα από τα στρώματα του εδάφους.Κοιτάξτε μέσα στο βραστήρα σας και θα δείτε κοιτάσματα ορυκτών εκεί. Η ίδια πλάκα σχηματίζεται στην τρύπα για την αποστράγγιση του νερού στο λουτρό.Δοκιμάστε να εξατμίσετε το νερό της βροχής για να δείτε αν περιέχει μέταλλα.

Είμαστε περιτριγυρισμένοι από νερό, από μόνο του, ως μέρος άλλων ουσιών και σωμάτων. Μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή αέριο, αλλά το νερό είναι πάντα γύρω μας. Γιατί η άσφαλτος ραγίζει στους δρόμους, γιατί ένα γυάλινο βάζο με νερό σκάει στο κρύο, γιατί τα παράθυρα θολώνουν την κρύα εποχή, γιατί ένα αεροπλάνο αφήνει ένα λευκό ίχνος στον ουρανό - θα αναζητήσουμε απαντήσεις σε όλα αυτά και άλλα «γιατί » σε αυτό το μάθημα. Θα μάθουμε πώς αλλάζουν οι ιδιότητες του νερού όταν θερμαίνεται, ψύχεται και παγώνει, πώς σχηματίζονται σε αυτές υπόγειες σπηλιές και περίεργες φιγούρες, πώς λειτουργεί ένα θερμόμετρο.

Θέμα: Άψυχη φύση

Μάθημα: Ιδιότητες υγρού νερού

Στην καθαρή του μορφή, το νερό δεν έχει γεύση, οσμή και χρώμα, αλλά σχεδόν ποτέ δεν συμβαίνει έτσι, γιατί διαλύει ενεργά τις περισσότερες ουσίες στον εαυτό του και συνδυάζεται με τα σωματίδια τους. Επίσης, το νερό μπορεί να διεισδύσει σε διάφορα σώματα (οι επιστήμονες βρήκαν νερό ακόμα και σε πέτρες).

Εάν γεμίσετε ένα ποτήρι με νερό από τη βρύση, θα φαίνεται καθαρό. Αλλά στην πραγματικότητα, είναι ένα διάλυμα πολλών ουσιών, μεταξύ των οποίων υπάρχουν αέρια (οξυγόνο, αργό, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα), διάφορες ακαθαρσίες που περιέχονται στον αέρα, διαλυμένα άλατα από το έδαφος, σίδηρος από σωλήνες νερού, η μικρότερη αδιάλυτη σκόνη σωματίδια κ.λπ.

Εάν απλώσετε σταγονίδια νερού της βρύσης με μια πιπέτα σε ένα καθαρό ποτήρι και το αφήσετε να εξατμιστεί, θα παραμείνουν ελάχιστα αισθητά σημεία.

Το νερό των ποταμών και των ρεμάτων, οι περισσότερες λίμνες περιέχουν διάφορες ακαθαρσίες, όπως διαλυμένα άλατα. Υπάρχουν όμως λίγα από αυτά, γιατί αυτό το νερό είναι φρέσκο.

Το νερό ρέει στη γη και στο υπόγειο, γεμίζει ρυάκια, λίμνες, ποτάμια, θάλασσες και ωκεανούς, δημιουργεί υπόγεια παλάτια.

Διασχίζοντας εύκολα διαλυτές ουσίες, το νερό διεισδύει βαθιά κάτω από τη γη, παίρνοντάς τις μαζί του, και μέσα από ρωγμές και ρωγμές σε βράχους, σχηματίζοντας υπόγειες σπηλιές, στάζει από την καμάρα τους, δημιουργώντας παράξενα γλυπτά. Δισεκατομμύρια σταγονίδια νερού εξατμίζονται σε εκατοντάδες χρόνια και ουσίες διαλυμένες στο νερό (άλατα, ασβεστόλιθοι) εγκαθίστανται στις καμάρες του σπηλαίου, σχηματίζοντας πέτρινα παγάκια, τα οποία ονομάζονται σταλακτίτες.

Παρόμοιοι σχηματισμοί στο δάπεδο του σπηλαίου ονομάζονται σταλαγμίτες.

Και όταν ένας σταλακτίτης και ένας σταλαγμίτης αναπτύσσονται μαζί, σχηματίζοντας μια πέτρινη στήλη, αυτό ονομάζεται σταλαγνίτης.

Παρατηρώντας τη μετατόπιση του πάγου στον ποταμό, βλέπουμε νερό σε στερεό (πάγος και χιόνι), υγρό (που ρέει κάτω από αυτό) και αέρια (τα μικρότερα σωματίδια νερού που ανεβαίνουν στον αέρα, τα οποία ονομάζονται επίσης υδρατμοί).

Το νερό μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα και στις τρεις καταστάσεις: υπάρχουν πάντα υδρατμοί και σύννεφα στον αέρα, τα οποία αποτελούνται από σταγονίδια νερού και κρυστάλλους πάγου.

Οι υδρατμοί είναι αόρατοι, αλλά μπορούν εύκολα να εντοπιστούν αν αφήσετε ένα ποτήρι νερό δροσερό στο ψυγείο για μια ώρα σε ένα ζεστό δωμάτιο, στους τοίχους του οποίου θα εμφανιστούν αμέσως σταγονίδια νερού. Όταν έρχεται σε επαφή με τα κρύα τοιχώματα του γυαλιού, οι υδρατμοί που περιέχονται στον αέρα μετατρέπονται σε σταγονίδια νερού και κατακάθονται στην επιφάνεια του γυαλιού.

Ρύζι. 11. Συμπύκνωση στα τοιχώματα ενός κρύου ποτηριού ()

Για τον ίδιο λόγο, την κρύα εποχή, το εσωτερικό του υαλοπίνακα θολώνει. Ο κρύος αέρας δεν μπορεί να περιέχει τόσους υδρατμούς όσο ο θερμός αέρας, επομένως ένα μέρος του συμπυκνώνεται - μετατρέπεται σε σταγονίδια νερού.

Το λευκό μονοπάτι πίσω από ένα αεροπλάνο που πετά στον ουρανό είναι επίσης το αποτέλεσμα της συμπύκνωσης του νερού.

Εάν φέρετε έναν καθρέφτη στα χείλη σας και εκπνεύσετε, μικροσκοπικά σταγονίδια νερού θα παραμείνουν στην επιφάνειά του, αυτό αποδεικνύει ότι όταν αναπνέετε, ένα άτομο εισπνέει υδρατμούς με αέρα.

Όταν θερμαίνεται, το νερό «διαστέλλεται». Ένα απλό πείραμα μπορεί να το αποδείξει αυτό: ένας γυάλινος σωλήνας κατέβηκε σε μια φιάλη με νερό και μετρήθηκε η στάθμη του νερού σε αυτόν. Στη συνέχεια η φιάλη κατεβάστηκε σε ένα δοχείο με ζεστό νερό και, μετά τη θέρμανση του νερού, μετρήθηκε ξανά η στάθμη στο σωλήνα, η οποία ανέβηκε αισθητά, καθώς το νερό αυξάνει σε όγκο όταν θερμανθεί.

Ρύζι. 14. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 1 και μια γραμμή υποδεικνύουν την αρχική στάθμη του νερού

Ρύζι. 15. Μια φιάλη με ένα σωλήνα, τον αριθμό 2 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού όταν θερμαίνεται

Καθώς το νερό ψύχεται «συμπιέζεται». Αυτό μπορεί να αποδειχθεί από ένα παρόμοιο πείραμα: σε αυτή την περίπτωση, η φιάλη με το σωλήνα κατέβηκε σε ένα δοχείο με πάγο, μετά την ψύξη, η στάθμη του νερού στο σωλήνα έπεσε από την αρχική ένδειξη, επειδή το νερό μειώθηκε σε όγκο.

Ρύζι. 16. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 3 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού κατά την ψύξη

Αυτό συμβαίνει επειδή τα σωματίδια του νερού, τα μόρια, κινούνται πιο γρήγορα όταν θερμαίνονται, συγκρούονται μεταξύ τους, απωθούνται μεταξύ τους από τα τοιχώματα του δοχείου, η απόσταση μεταξύ των μορίων αυξάνεται και επομένως το υγρό καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο. Όταν το νερό ψύχεται, η κίνηση των σωματιδίων του επιβραδύνεται, η απόσταση μεταξύ των μορίων μειώνεται και απαιτείται μικρότερος όγκος για το υγρό.

Ρύζι. 17. Μόρια νερού σε κανονική θερμοκρασία

Ρύζι. 18. Μόρια νερού όταν θερμαίνονται

Ρύζι. 19. Μόρια νερού κατά την ψύξη

Τέτοιες ιδιότητες δεν κατέχει μόνο το νερό, αλλά και άλλα υγρά (οινόπνευμα, υδράργυρος, βενζίνη, κηροζίνη).

Η γνώση αυτής της ιδιότητας των υγρών οδήγησε στην εφεύρεση ενός θερμόμετρου (θερμομέτρου), το οποίο χρησιμοποιεί αλκοόλη ή υδράργυρο.

Κατά την κατάψυξη, το νερό διαστέλλεται. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί εάν ένα δοχείο γεμάτο μέχρι το χείλος με νερό καλυφθεί χαλαρά με ένα καπάκι και τοποθετηθεί σε μια κατάψυξη, μετά από λίγο θα δούμε ότι ο πάγος που σχηματίζεται θα σηκώσει το καπάκι, πηγαίνοντας πέρα ​​από το δοχείο.

Αυτή η ιδιότητα λαμβάνεται υπόψη κατά την τοποθέτηση σωλήνων νερού, οι οποίοι πρέπει να είναι μονωμένοι έτσι ώστε κατά την κατάψυξη, ο πάγος που σχηματίζεται από το νερό να μην σπάει τους σωλήνες.

Στη φύση, το παγωμένο νερό μπορεί να καταστρέψει βουνά: αν το νερό συσσωρευτεί στις ρωγμές των βράχων το φθινόπωρο, παγώνει το χειμώνα και υπό την πίεση του πάγου, που καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο από το νερό από το οποίο σχηματίστηκε, οι βράχοι ραγίζουν και κατάρρευση.

Το νερό που παγώνει σε ρωγμές του δρόμου οδηγεί στην καταστροφή του ασφαλτοστρώματος.

Οι μακριές κορυφογραμμές που μοιάζουν με πτυχώσεις σε κορμούς δέντρων είναι πληγές από ρήξεις ξύλου υπό την πίεση του χυμού των δέντρων που παγώνουν μέσα σε αυτό. Επομένως, τους κρύους χειμώνες, μπορείτε να ακούσετε το τρίξιμο των δέντρων στο πάρκο ή στο δάσος.

  1. Vakhrushev A.A., Danilov D.D. The world around 3. M .: Ballas.
  2. Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Ο κόσμος γύρω από 3. M .: Εκδοτικός οίκος "Fedorov".
  3. Pleshakov A.A. Περιβάλλων κόσμος 3. M .: Διαφωτισμός.
  1. Φεστιβάλ Παιδαγωγικών Ιδεών ().
  2. Επιστήμη και εκπαίδευση ().
  3. Δημόσια τάξη ().
  1. Φτιάξτε ένα σύντομο τεστ (4 ερωτήσεις με τρεις πιθανές απαντήσεις) με θέμα «Το νερό γύρω μας».
  2. Κάντε ένα μικρό πείραμα: βάλτε ένα ποτήρι πολύ κρύο νερό στο τραπέζι σε ένα ζεστό δωμάτιο. Περιγράψτε τι θα συμβεί, εξηγήστε γιατί.
  3. *Σχεδιάστε την κίνηση των μορίων του νερού σε θερμαινόμενη, κανονική και ψυχρή κατάσταση. Εάν είναι απαραίτητο, γράψτε λεζάντες στο σχέδιό σας.