Во что может превратиться вода
Состояния воды в природе: условия перехода, необычные факты
Удивительная вода: Freepick
Известные человечеству состояния воды не ограничиваются тремя базовыми вариантами, о которых большинство слышало в школе. Как создать горячий лед или сухую воду? Возможно ли наблюдать воду сразу жидкой, твердой и газообразной? Как на эти и многие другие вопросы отвечает наука?
Три состояния воды в природе
Воду как прозрачную жидкость, у которой отсутствует запах и вкус, знают все. Но только ли такой она бывает? Прежде чем ответить на вопрос о том, каковы возможные агрегатные состояния воды, выясним, что такое агрегатное состояние.
В физике под этим понятием подразумевают состояние вещества, обусловленное определенной температурой и давлением. Науке известно:
При этом одно и то же вещество может менять свое состояние в зависимости от условий окружающей среды.
Хорошо известны три агрегатных состояния воды:
Состояние воды прямо связано с температурой. Эта жидкость обладает уникальным свойством: свое жидкое состояние она сохраняет в широком диапазоне от 0 до 100 °С. В верхней точке начинается закипание с постепенным переходом в газообразную фазу. При снижении температуры ниже 0 °С происходит образование льда.
При этом в природе можно часто увидеть, как вода и лед соседствуют друг с другом, а в этом время над ними витает невидимый глазу водяной пар. Благодаря таким удивительным способностям воды происходит ее постоянный круговорот в природе.
Жидкое состояние воды: Freepick
Если рассматривать все три состояния воды, то жидкое остается одним из наиболее важных. Жидкая вода служит универсальным растворителем для множества других веществ, является основным компонентом организма человека и средой для протекания всех химических процессов.
Более того, именно у жидкой воды ученым удалось обнаружить дополнительные состояния — «обычная» и «аномальная» вода. Последняя образуется при температуре –63 °С и может находиться в одном из двух состояний:
Две эти жидкости заметно различаются по свойствам, а их плотность отличается на 20%, поэтому они не могут смешиваться между собой. Как ученым удалось уловить эти состояния, ведь хорошо известно, что происходит с водой при замерзании: она переходит в твердую фазу — в лед?
Авторам исследования понадобились специальные приборы. С помощью инфракрасного лазера лед нагревали, при этом образовывалась жидкая вода с высокой плотностью, а давление сохраняли повышенным.
За этим процессом вели наблюдение рентгеновским лазером. Было замечено образование пузырьков «аномальной» воды. Появлялись они на крайне маленький промежуток времени: были видны до 3-х микросекунд.
Эти исследования доказали, что ученым еще далеко не все известно о воде, хотя мы и сталкиваемся с ней ежедневно и ежечасно. Ее свойства продолжают изучать и открывать новые грани.
Состояния воды: необычные факты
Твердое состояние воды (лед): Freepick
Ученым оказалось недостаточно трех агрегатных состояний воды, поэтому они изобрели целый ряд необычных вариантов и продолжают работать в этом направлении.
Лед VII (горячий лед)
Для обычного холодного льда используется обозначение «лед Ih». Когда при нормальном давлении снижается температура и вода замерзает, то атомы кислорода в ее молекулах образуют шестигранники.
Если же давление будет возрастать, то можно получить лед VII, атомы которого располагаются в виде куба. Он очень противоречив:
Ученым удалось создать такой лед в лаборатории. Кроме того, он был обнаружен в алмазах, которые нашли в недрах нашей планеты.
Сухая вода
Ее получают путем смешивания обычной воды и двуокиси кремния. Несмотря на то что жидкости в ней 25%, она является сухим веществом. Сахарообразные крупинки внутри содержат воду, а сверху покрыты оксидом кремния.
Сухую воду создали в 1968 для нужд косметологии. Затем о ней забыли, а сейчас рассматривают варианты использования для поглощения углекислого газа, чтобы хранить и транспортировать химикаты.
Сверхзвуковой лед
Этот лед также называют льдом XVIII. Он образуется при очень сильном повышении давления и температурных показателей — до тысяч градусов и миллионов атмосфер. В горячем плотном и черном на виде веществе узнать лед очень трудно.
Получить его экспериментально удалось совсем недавно с применением мощных лазеров, которые создавали ударные волны, мгновенно повышая температуру и давление. При этом происходило разделение атомов водорода и кислорода с параллельным образованием твердых кристаллов.
Сверхкритическая вода
Вода может стать такой из газообразного состояния. Это очень странный пар, который нельзя назвать газом. Образование такой воды происходит при 373 °С и давлении 220 бар. Снова жидкой она уже стать не может. Такая вода способна проходить сквозь твердые вещества, как газы, и быть растворителем подобно жидкости.
Аморфный лед
Этот лед получается при мгновенном охлаждении воды, когда молекулы не кристаллизуются, как следует. Получается своеобразное стекло — очень медленно движущаяся жидкость.
На нашей планете аморфный лед встречается редко, а вот на просторах Вселенной вода часто существует в этом состоянии.
Тройная точка воды
В этой точке вещество одновременно существует как твердое, жидкое и газообразное. Такое специфическое равновесие достигается путем сочетания показаний давления и температуры. Для воды они составляют 0,01 °С и 0,0060366 атмосфер.
Эта точка применяется, когда определяется температура по Кельвину, калибруются термометры и определяются тройные точки для других жидкостей. Из тройной точки воду можно перевести в любое из ее возможных агрегатных состояний.
Горящий лед
Это не чистая вода, а сочетание воды и метана, которое способно гореть, словно бумага. Такой лед образуется в результате естественных процессов в океанских глубинах, в зонах вечной мерзлоты, может засорить нефтепровод или газопровод.
Таковы обычные и нестандартные состояния воды. Природа отменно поработала, чтобы создать такое чудо, но и ученые не остались в стороне. Они до сих пор работают над получением воды в уникальных состояниях.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Испарение и конденсация воды. Несколько практических советов
Вода – одно из самых распространенных и вместе с тем самое удивительное вещество на Земле. Вода находится повсюду: и вокруг нас, и внутри нас. Мировой океан, состоящий из воды, покрывает ¾ поверхности земного шара. Любой живой организм, будь то растение, животное или человек, содержит воду. Человек более чем на 70% состоит из воды. Именно вода – одна из главнейших причин возникновения жизни на Земле. Как и любое вещество, вода может находиться в различных состояниях или, как говорят физики, ‑ агрегатных состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном. При этом постоянно происходят переходы из одного состояния в другое – так называемые фазовые переходы. Одним из таких переходов является испарение, обратный процесс называется конденсацией. Давайте попробуем разобраться, как можно использовать это физическое явление, и что нужно знать об этом.
В процессе испарения вода переходит из жидкого состояния в газообразное, при этом образуется водяной пар. Это происходит при любой температуре, когда вода находится в жидком состоянии (0 0 – 100 0 С). Однако скорость испарения не всегда одинаковая и зависит от ряда факторов: от температуры воды, от площади поверхности воды, от влажности воздуха и от наличия ветра. Чем выше температура воды, тем быстрее двигаются ее молекулы и тем интенсивнее происходит испарение. Чем больше площадь поверхности воды, а испарение происходит исключительно на поверхности, тем больше молекул воды смогут перейти из жидкого состояния в газообразное, что увеличит скорость испарения. Чем больше содержание водяных паров в воздухе, то есть чем выше влажность воздуха, тем менее интенсивно происходит испарение. Кроме того, чем больше скорость удаления молекул водяного пара от поверхности воды, то есть чем больше скорость ветра, тем больше скорость испарения воды. Также следует отметить, что в процессе испарения воду покидают самые быстрые молекулы, поэтому средняя скорость молекул, а, значит, и температура воды уменьшаются.
Учитывая описанные закономерности, важно обратить внимание на следующее. Очень горячий чай пить не безвредно. Однако чтобы его заварить, требуется вода с температурой, близкой к температуре кипения (100 0 С). При этом вода активно испаряется: над чашкой с чаем хорошо видны поднимающиеся струйки водяного пара. Чтобы быстро охладить чай и сделать чаепитие комфортным, нужно увеличить скорость испарения, и охлаждение чая произойдет существенно быстрее. Первый способ известен всем с детства: если подуть на чай и тем самым удалить молекулы водяного пара и нагретый воздух от поверхности, то скорость испарения и теплопередачи увеличится, и чай быстрее остынет. Второй способ часто использовали в старину: переливали чай из чашки в блюдце и тем самым увеличивали площадь поверхности в несколько раз, пропорционально увеличивая скорость испарения и теплопередачи, благодаря чему чай быстро остывал до комфортной температуры.
Охлаждение воды при испарении хорошо ощущается, когда летом выходишь из открытого водоема после купания. С влажной кожей находиться прохладнее. Поэтому чтобы не переохладиться и не заболеть, нужно обтереться полотенцем, тем самым остановить охлаждение, вызванное испарением воды. Однако это свойство воды – охлаждаться при испарении – иногда полезно использовать для того, чтобы немного понизить высокую температуру заболевшему человеку и тем самым облегчить его самочувствие при помощи компрессов или обтираний.
При конденсации вода из газообразного состояния переходит в жидкое с выделением тепловой энергии. Это важно помнить, находясь вблизи кипящего чайника. Струя водяного пара, выходящая из его носика, имеет высокую температуру (около 100 0 С). Кроме того, соприкасаясь с кожей человека, водяной пар конденсируется, тем самым увеличивая неблагоприятное термическое воздействие, что может привести к болезненным ожогам.
Также полезно знать, что в воздухе всегда содержится какое-то количество водяных паров. И чем выше температура воздуха, тем больше водяных паров может быть в атмосфере. Поэтому летом при заметном понижении температуры в ночное время часть водяных паров конденсируется и выпадает в виде росы. Если утром пройти босиком по траве, то она будет влажной и холодной на ощупь, так как уже активно испаряется благодаря утреннему солнцу. Похожая ситуация происходит, если зимой войти с улицы в теплое помещение в очках, ‑ очки будут запотевать, так как водяные пары, находящиеся в воздухе, будут конденсироваться на холодной поверхности стекол. Чтобы это предотвратить, можно воспользоваться обычным мылом и нанести на стеклах сетку с шагом около 1 см, а затем растереть мыло мягкой тканью, не спеша и не сильно нажимая. Стекла очков покроются тонкой невидимой пленкой и не будут запотевать.
Водяной пар, находящийся в воздухе, можно с большой точностью считать идеальным газом и рассчитывать параметры его состояния при помощи уравнения Менделеева-Клапейрона. Предположим, что температура воздуха днем при нормальном атмосферном давлении составляет 30 0 С, а влажность воздуха 50%. Найдем, до какой температуры должен охладиться воздух ночью, чтобы выпала роса. При этом будем считать, что содержание (плотность) водяных паров в воздухе не изменялось.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:
В закрытой банке объемом 2 л находится воздух, влажность которого составляет 80%, а температура 25 0 С. Банку поставили в холодильник, внутри которого температура 6 0 С. Какая масса воды выпадет в виде росы после наступления теплового равновесия.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы
Три состояния воды в природе – примеры и описание кратко (3 класс, окружающий мир)
Вода — удивительное вещество. В природе её можно наблюдать в разных видах. Это дождь и снег, град и лёд на реке, иней и роса, летний и зимний туман. Почему вода такая разная, как объяснить природные явления, связанные с водой, что такое природный водоворот воды? Рассмотрим эти вопросы в статье, где кратко описаны свойства воды в разных состояниях.
Три состояния воды
Если вспомнить, как выглядит окружающий мир в разное время года, легко назвать три состояния воды: жидкое, твёрдое, газообразное.
Зимой тоже бывает туман. При похолодании ниже –10–15 °С пар в воздухе превращается в крошечные ледяные кристаллы, которые сверкают на солнце. Это красиво, но опасно, так как видимость на дорогах крайне низкая.
Рис. 1. Зимний туман.
Превращение воды в пар
Процесс превращения воды в пар называется испарением. Испарение хорошо видно над горячей водой, если вынести её на холод. Такое же явление наблюдается над горячими природными источниками, особенно зимой.
Рис. 2. Горячий источник зимой.
Обычно испарение происходит незаметно. Забытый стакан с водой через некоторое время оказывается пустым. Интенсивное испарение происходит при закипании воды (+100 °С), когда из носика чайника вырывается струя пара.
Если под такую струю подставить холодный предмет, он покроется каплями воды. Стекающую воду можно собрать в стакан. Этот опыт демонстрирует конденсацию воды.
Водный круговорот
Сочетание испарения и конденсации объясняет природный круговорот воды. Вода испаряется с поверхности водоёмов и почвы, поднимается в верхние слои атмосферы, где значительно холоднее. Происходит конденсация, пар превращается в капли воды или льдинки. Так образуются облака. Когда в облаке накапливается избыток воды или снега, начинается дождь или снегопад.
Замерзание воды
При снижении температуры воздуха ниже 0 °С вода покрывается тонкой коркой льда. При продолжительных морозах лёд становится толще. На реках и озёрах начинается ледостав. В городах заливают катки. Таяние льда начинается при температуре выше 0 °С.
Лёд занимает больший объём, чем вода, которая замёрзла. Поэтому стеклянные бутылки с минеральной водой, соками нельзя хранить на морозе. Они лопнут.
Лёд значительно легче воды и всегда поднимается к поверхности. Ледяной покров реки предохраняет её от промерзания, так как является хорошим теплоизолятором.
Быстро текущая вода замерзает с трудом. На некоторых горных реках не бывает ледостава.
Замёрзший Ниагарский водопад — большая редкость. Даже в сильные морозы он не промерзает целиком. Под ледяным панцирем тонкой струйкой стекает вода.
Рис. 3. Замёрзший Ниагарский водопад.
Что мы узнали?
Вода в природе представлена в трёх состояниях. Она может быть твёрдой (лёд), жидкой (вода), газообразной (пар). Вода в разных состояниях имеет особые свойства. Примеры, приведённые в статье, можно использовать для доклада на урок в 3 классе.
Во что может превратиться вода
Превращения и круговорот воды
три состояния воды: твёрдое, жидкое, газообразное
Вода при охлаждении сжимается. Казалось бы, превращаясь в лёд, она должна особенно сильно сжиматься. На самом деле происходит наоборот: превращаясь в лёд вода расширяется! Из-за этого зимой иногда лопаются трубы. Вода в них замерзает и, расширяясь, так сильно давит на трубы, что они разрываются.
В синеве высоко разливалось молоко,
Расползалось ватой бело-синеватой.
Ответ: Туман
О каком веществе говориться во всех загадках? Ответ: о воде
Вода не возникает из ничего, её количество на Земле всегда постоянно. Вода, выпавшая на землю в виде дождя, возникла из испарений морей и озёр, а также из туманов над поверхностью земли. Вода, которая наполняет моря и реки, уже много раз выпадала на землю в виде дождя, снега и града. Вода на Земле используется вновь и вновь. Это называется круговоротом воды в природе.
Почему идёт дождь?
Солнечное тепло вызывает испарение воды с поверхности суши и моря, превращая её в невидимые водяные пары, поднимающиеся в атмосферу.
Достигая высоких и холодных слоёв воздуха, водяной пар конденсируется и превращается в крохотные капли воды.
Многие миллионы капель воды, собираясь вместе, образуют облака.
Капельки внутри облака, сливаясь, образуют более крупные капли. Когда они становятся достаточно большими и тяжелыми, они падают на землю в виде дождя.
Дождь питает горные потоки, которые впадают в реки.
Вода уносится реками обратно в море. После этого круговорот воды в природе начинается вновь.
Нарисуй схему круговорота воды в природе.
Ещё раз запиши отгадки из задания. Около них напиши, в каком состоянии находится вода. Во втором столбике нарисуй схемы частиц воды в данном состоянии.
Конспект урока «Превращения и круговорот воды в природе» 3 класс
Тема урока: Превращения и круговорот воды в природе.
— образовательные: сформировать у учащихся понятие о разных состояниях воды, о превращении и круговороте воды в природе;
— развивающие: развивать способности наблюдать, мыслить, способствовать формированию умения выделять главное из информации учителя, развитию познавательного интереса, самостоятельности мышления;
— воспитательные: воспитание любви к природе, воспитание познавательного интереса.
— различать три состояния воды;
— понимать причины и процесс круговорота воды в природе.
— понимать цель урока, стремиться ее выполнить;
— оценивать достижения на уроке;
— наблюдать учебный эксперимент, высказывать предположения, делать выводы;
— работать со схемами в учебнике: анализировать, объяснять, моделировать круговорот воды в природе.
— иметь представление о целостности окружающего мира;
— испытывать чувство ответственности за состояние окружающей среды;
— понимать свою роль в деле охраны окружающей среды;
— актуализация своего опыта.
— Познавательные : общеучебные – умение работать с информацией в тексте, умение размышлять, осмысливать, обобщить полученную информацию, присвоить новое знание, сформировать у учащихся собственное отношение к информации; смысловое чтение, моделирование круговорота воды разными способами; логические – осуществление поиска необходимой информации (из рассказа учителя, из собственного жизненного опыта), умение соотнести новую информацию с ранее полученной (от старых знаний к новым – осмысленное чтение), умение анализировать то, что он уже знает об изучаемой теме.
— Личностные: способность адекватно судить о причинах своего успеха или неуспеха в учении, связывая успехи с усилиями, трудолюбием.
— Регулятивные: ориентирование в учебнике и в рабочей тетради; контроль своих действий; оценка результатов своих действий; прогнозирование результатов уровня усвоения изучаемого материала.
— Коммуникативные: умение обмениваться мнениями, слушать другого ученика – партнера по коммуникации и учителя; согласовывать свои действия с товарищами; вступать в коллективное учебное сотрудничество, работать в парах; строить понятные речевые высказывания, аргументировать свои ответы, обосновывать свое мнение и доказывать.
Тип урока: урок «открытия» новых знаний.
Место в общеучебном плане: урок разработан по УМК «Школа России», А.А.Плещаков, 3 класс, раздел «Эта удивительная природа».
— Вы слыхали о воде? Говорят она везде!
Ребята, вы догадались о чем пойдет речь сегодня на уроке? (Молодцы!)
Сегодня мы продолжим разговор о воде вместе с героем «КАПИТОШКОЙ» вместе с ним мы узнаем много интересного о воде.
— Давайте попробуем выяснить: что вы уже знаете о воде. Исследуя воду на предыдущих уроках, мы узнали много её свойств. Вспомним их.
-Какие свойства имеют воздух и вода?
Выберите из таблицы эти свойства и запишите ответы соответствующими цифрами: