Ким Ирина, 4 сынып оқушысы
«Неге мұз батпайды?»
Жүктеу:
Алдын ала қарау:
«Красноярск орта мектебі» коммуналдық мемлекеттік білім беру мекемесі
Зерттеу
Орындады:
Ким Ирина,
4 сыныпта оқиды.
Жетекші:
Елена Иванова,
бастауыш сынып мұғалімі.
бар. Красный Яр 2013
1. Кіріспе.
2. Негізгі бөлім:
Неліктен объектілер жүзеді?
Ежелгі грек ғалымы Архимед.
Архимед заңы.
Тәжірибелер.
Судың маңызды қасиеті.
3. Қорытынды.
4. Әдебиеттер.
5. Қолданбалар.
Кіріспе.
Неліктен кейбір заттар суға батады, ал басқалары батпайды? Неліктен ауада қалықтай алатын заттар аз (яғни ұшады)? Суда қалу (және суға түсу) заңдарын түсіну инженерлерге судан ауыр металдардан кеме жасауға және ауада қалықтай алатын әуе кемелері мен әуе шарларын жобалауға мүмкіндік береді. Құтқару кеудешесіне ауа сорылады, сондықтан ол адамға суда қалуға көмектеседі.
Мұздың суда жүзетініне ешкім күмәнданбайды; бәрі мұны тоғанда да, өзенде де жүздеген рет көрген. Бірақ бұл неге болып жатыр? Тағы қандай заттар суда жүзе алады? Бұл мен білуге шешім қабылдадым.
Мақсат:
Мұздың батпау себебін анықтау.
Тапсырмалар:
1. Денелердің жүзу жағдайларын анықтаңыз.
2. Мұздың неге батпайтынын анықтаңыз.
3. Сүзгіштікті зерттеу бойынша эксперимент жүргізу.
Гипотеза:
Мүмкін мұз батпайды, себебі су мұзға қарағанда тығызырақ.
Негізгі бөлім:
Неліктен объектілер жүзеді?
Егер сіз денені суға батырсаңыз, ол судың бір бөлігін ығыстырады. Су бұрын болған жерді дене қабылдайды, ал су деңгейі көтеріледі.
Аңыз бойынша, ежелгі грек ғалымы Архимед (б.з.д. 287 - 212 жж.) Ваннада болғанда, су астындағы дененің су көлемін тең бөліп шығаратынын болжаған. Ортағасырлық гравюрада Архимед өзінің ашылуын бейнелейді... (1 -қосымшаны қараңыз)
Суға батқан денені су итеріп шығаратын күш итеруші күш деп аталады.
Архимед заңы бойынша, итеруші күш оған батырылған дене ығыстырған сұйықтықтың салмағына тең. Егер итеруші күш дене салмағынан аз болса, онда ол батады, ал егер дене салмағына тең болса, ол жүзеді.
№1 тәжірибе : (2 -қосымшаны қараңыз)
Мен итеруші күштің қалай жұмыс жасайтынын, су деңгейін белгілеп, серпімді жолағы бар пластилин шарды суы бар ыдысқа батыруды көруді шештім. Суға түскеннен кейін су деңгейі көтеріліп, резеңке таспаның ұзындығы қысқарды. Ол судың жаңа деңгейін фломастермен белгіледі.
Қорытынды: Судың жағынан пластилин шарға жоғары бағытталған күш әсер етті. Сондықтан серпімді жолақтың ұзындығы қысқарды, яғни. суға батырылған доп жеңіл болды.
Содан кейін ол сол пластилиннен қайықты соқыр етіп, суға мұқият түсірді. Көріп отырғаныңыздай, су одан да жоғары көтерілді. Қайық суды допқа қарағанда көбірек ығыстырды, яғни итеру күші үлкен.
Сиқыр болды, батып бара жатқан материал бетінде қалқып жүр! Иә, Архимед!
Дененің батып кетуіне жол бермеу үшін оның тығыздығы судың тығыздығынан аз болуы керек.
Қандай тығыздық екенін білмейсіз бе? Бұл көлем бірлігіне біртекті заттың массасы.
№2 тәжірибе: «Сүзу күшінің су тығыздығына тәуелділігі»(3 -қосымшаны қараңыз)
Мен алдым: бір стақан таза су (толық емес), шикі жұмыртқа мен тұз.
Мен жұмыртқаны стаканға саламын, егер жұмыртқа жаңа болса, ол түбіне батып кетеді. Содан кейін ол стақанға мұқият тұз құя бастады және жұмыртқаның қалқып келе жатқанын тамашалады.
Қорытынды: Сұйықтық тығыздығының жоғарылауымен жүзу күші артады.
Жұмыртқаның қауіпсіздік жастықшасы бар, ал сұйықтықтың тығыздығы өзгергенде, жұмыртқа су асты қайығы тәрізді су бетіне шығады.
Бұрын, тоңазытқыштар пайда болғанға дейін, біздің ата -бабаларымыз жұмыртқаның балғын немесе таза еместігін тексерген: жаңа піскен жұмыртқалар таза суға батып кетеді, ал бүлінгендері қалқып тұрады, өйткені олардың ішінде газ пайда болады.
Тәжірибе No3 «Суда жүзетін лимон»(4 -қосымшаны қараңыз)
Мен суды контейнерге жинап, оған лимонды батырдым. Лимон жүзеді. Содан кейін ол қабығын алып, қайтадан суға салды. Лимон суға батып кетті.
Қорытынды: лимон тығыздығы жоғарылағандықтан суға батып кетті. Лимон қабығы ішіне қарағанда тығыз емес және құрамында лимонның су бетінде қалуына көмектесетін көптеген ауа бөлшектері бар.
№4 тәжірибе (5 -қосымшаны қараңыз)
1. Стаканға су құйып, көшеге қойыңыз. Су қатып қалған кезде әйнек жарылды. Мен қалыптасқан мұзды суық суға салынған ыдысқа салып, оның жүзіп бара жатқанын көрдім.
2. Басқа контейнерде мен суды жақсы тұздап, толық ерігенше араластырдым. Мен мұз алып, тәжірибені қайталадым. Мұз қалқып тұрады, тіпті тұщы судан да жақсы, жартысы дерлік судан шығып тұрады.
Бәрі түсінікті! Мұз текшесі жүзеді, себебі ол қатып қалған кезде мұз кеңейіп, судан жеңіл болады. Қарапайым, сұйық судың тығыздығы қатып қалған судың тығыздығынан, яғни мұздан біршама артық.Сұйықтың тығыздығы жоғарылаған сайын қалқу күші артады.
Ғылыми фактілер:
1Архимед фактісі: сұйыққа батырылған кез келген денеге көтергіш күш әсер етеді.
2 факт Михаил Ломоносов:
Мұз батпайды, себебі оның тығыздығы 920 кг / м3. Судың тығыздығы - 1000 кг / текше метр.
Шығу:
Мен мұздың батпайтын 2 себебін таптым:
- Суға батқан кез келген денеге серпімді күш әсер етеді.
- Мұздың тығыздығы кез келген судың тығыздығынан аз.
Егер судың қалыпты қасиеттері мен мұзы болса, кез келген қалыпты зат сияқты, сұйық судан гөрі тығыз болса, әлем қалай болатынын елестетуге тырысайық.
Қыста жоғарыдан қатып қалған мұз суға батып, су қоймасының түбіне үздіксіз батып кетеді. Жазда суық су қабатымен қорғалған мұз ери алмады.
Бірте -бірте барлық көлдер, тоғандар, өзендер, ағындар толығымен қатып, алып мұз блоктарына айналады. Соңында теңіздер қатып қалады, ал мұхиттар. Біздің әдемі гүлденген жасыл әлем үздіксіз мұзды шөлге айналады, кейбір жерлерде еріген судың жұқа қабатымен жабылған.Судың бірегей қасиеттерінің бірі - мұздату кезінде оның кеңею қабілеті. Ақыр соңында, барлық заттар тоңған кезде, яғни олар сұйық күйден қатты күйге өткенде, келісім мен суға, керісінше кеңейеді. Бұл ретте оның көлемі 9%-ға артады. Бірақ судың бетінде мұз пайда болған кезде, ол суық ауа мен су арасында болғандықтан, су объектілерінің одан әрі салқындауына және қатуына жол бермейді. Судың бұл ерекше қасиеті, айтпақшы, тауларда топырақтың пайда болуы үшін де маңызды. Әрқашан тастарда кездесетін ұсақ жарықтарға түсіп, жаңбыр суы тасты қатып, қиратқанда кеңейеді. Осылайша, бірте -бірте тас беті өсімдіктерді паналауға қабілетті болады, олар тамырларымен тастарды жою процесін аяқтайды және таулардың беткейлерінде топырақтың пайда болуына әкеледі.
Мұз әрқашан су бетінде болады және нағыз жылу изоляторы қызметін атқарады. Яғни, астындағы су онша суымайды, мұз қабаты оны аяздан сенімді қорғайды. Сондықтан сирек кездесетін су айдыны қыста түбіне дейін қатып қалады, дегенмен ауа температурасы күрт төмендеуі мүмкін.
Судың мұзға ауысуы кезінде көлемнің кенеттен өсуі судың маңызды ерекшелігі болып табылады. Бұл ерекшелікті практикалық өмірде жиі ескеру қажет. Егер сіз судың баррелін суықта қалдырсаңыз, су қатып қалады да, бөшкені жарып жібереді. Дәл сол себепті суық гаражда тұрған көліктің радиаторына су қалдыруға болмайды. Қатты аяз кезінде суды жылыту құбырлары арқылы жылы сумен қамтамасыз етудің аз ғана үзілісінен сақ болу керек: сыртқы құбырда тоқтап қалған су тез қатып қалады, содан кейін құбыр жарылып кетеді.
Иә, бөрене қаншалықты үлкен болса да, суға батпайды. Бұл құбылыстың сыры - ағаштың тығыздығы суға қарағанда аз.
Айтпақшы...
Суға батып бара жатқан ағаштар бар! Мұның себебі, олардың тығыздығы судың тығыздығынан үлкен. Бұл ағаштар «темір» деп аталады. «Темір ағаштарға» мысалы, парсы тотығуы, азобе (африкалық тропикалық темір ағашы), амазониялық ағаш, қара ағаш, раушан ағашы, немесе раушан, құмару және басқалары жатады. Бұл ағаштардың барлығында өте қатты және тығыз ағаш бар, олар маймен қаныққан, бұл ағаштардың қабығы ыдырауға төзімді. Сондықтан мұндай ағаштан жасалған қайық бірден түбіне батып кетеді, бірақ «темір ағаштары» жиһаз жасау үшін тамаша материал болып табылады.
Теңіздер мен мұхиттарда кейде үлкен мұзды таулар - айсбергтер кездеседі. Бұл - полярлық таулардан сырғып түсіп, ағын мен желмен ашық теңізге апарылған мұздықтар. Олардың биіктігі 200 метрге, ал көлемі бірнеше миллион текше метрге жетуі мүмкін. Айсбергтің жалпы массасының оннан тоғызы су астында жасырылған. Сондықтан онымен кездесу өте қауіпті. Егер кеме қозғалатын мұзды алыпты уақытында байқамаса, ол соқтығысудан қатты зақымдалуы немесе тіпті өлуі мүмкін.
Күріш. 4. Айсберг массасының оннан тоғызы су астында.
Кеме темірден жасалғанына қарамастан, ол өте ауыр, тіпті адамдар мен тауарларды тасымалдайды, ол батпайды. Неге? Кемеде экипаж, жолаушылар, жүктерден басқа ауа бар. Ал ауа судан әлдеқайда жеңіл. Кеме оның ішінде ауамен толтырылған кеңістік болатындай етіп жасалған. Дәл осы кемені су бетінде қолдайды және оның батып кетуіне жол бермейді.
Суасты қайықтары
Су асты қайықтары салыстырмалы тығыздығын өзгерте отырып, батып кетеді. Олардың бортында үлкен контейнерлер бар - балласты цистерналар. Ауа оларды тастап, ішке су айдалғанда, қайықтың тығыздығы артып, ол батып кетеді. Жер бетіне қалқып шығу үшін экипаж цистерналардағы суды шығарады және оған ауа сорады. Тығыздық қайтадан төмендейді және қайық жоғары көтеріледі. Балласт цистерналары сыртқы қабық пен ішкі бөлімнің қабырғалары арасында орналасады. Экипаж ішкі бөлімде тұрады және жұмыс істейді. Суасты қайығы су бағанасы арқылы қозғалуға мүмкіндік беретін қуатты бұрандалармен жабдықталған. Кейбір қайықтарда ядролық реакторлар бар.
Қорытынды.
Сонымен, көп жұмыс жасағаннан кейін мен түсіндім. Мұздың неге батпайтыны туралы менің болжамым расталды.
Болмаудың себептерімұз:
1. Мұз су кристалдарынан тұрады, олардың арасында ауа бар. Демек, мұздың тығыздығы судың тығыздығынан аз.
2. Су бетіндегі мұзға көтергіш күш әсер етеді.
Егер су қалыпты болса және бірегей сұйықтық болмаса, біз коньки тебуден ләззат алмас едік. Біз әйнекке домаламаймыз, солай ма? Бірақ мұзға қарағанда әлдеқайда тегіс және тартымды. Бірақ шыны - коньки сырғанамайтын материал. Бірақ мұзда, тіпті сапасы нашар болса да, коньки тебу - бұл рахат. Сіз сұрайсыз, неге? Біздің денеміздің салмағы мұзға қатты қысым жасайтын конькидің өте жұқа жүзін басады. Жотаның осы қысымының нәтижесінде мұз жіңішке су қабығының пайда болуымен ери бастайды, оның үстінде жотасы тамаша сырғып кетеді.
Қолдану
1 -қосымша
Мұхитта полярлық мұз блоктары мен айсбергтер жылжиды, тіпті сусындарда да мұз түбіне дейін батпайды. Мұз суға батпайды деген қорытынды жасауға болады. Неге? Сіз бұл туралы ойласаңыз, бұл сұрақ біртүрлі болып көрінуі мүмкін, себебі мұз қатты және интуитивті түрде сұйықтықтан ауыр болуы керек. Бұл көптеген заттарға қатысты болса да, су ережеден ерекшелік болып табылады. Су мен мұз сутектік байланыстармен ерекшеленеді, олар мұзды сұйық болғаннан гөрі қатты болған кезде жеңілдетеді.
Ғылыми сұрақ: неге мұз суға батпайды
Елестетіп көріңізші, біз 3 -сыныпта «Айналадағы әлем» деп аталатын сабақта отырмыз. «Неге мұз суға батпайды?» Педагог балалардан сұрайды. Ал физикадан терең білімі жоқ балалар ойлана бастайды. - Мүмкін бұл сиқыр шығар? - дейді балалардың бірі.
Шынында да, мұз өте ерекше. Қатты күйде сұйықтық бетінде қалқып жүретін басқа табиғи заттар іс жүзінде жоқ. Бұл суды ерекше затқа айналдыратын қасиеттердің бірі, ал егер мойындасаңыз, планеталардың эволюциялық жолдарын өзгертеді.
Аммиак сияқты сұйық көмірсутектердің көп мөлшерін қамтитын кейбір планеталар бар, бірақ олар мұздаған кезде бұл материал түбіне батып кетеді. Мұздың суға батпауының себебі - мұздағанда су кеңейеді, сонымен бірге оның тығыздығы төмендейді. Бір қызығы, мұздың кеңеюі тастарды сындыруы мүмкін - судың мұздану процесі ерекше.
Ғылыми тұрғыдан алғанда, мұздату процесінде жылдам ауа райы циклы орнатылады және бетіне шығарылатын кейбір химиялық заттар минералды ерітуге қабілетті. Тұтастай алғанда, судың қатуы басқа сұйықтықтардың физикалық қасиеттері білдірмейтін процестер мен мүмкіндіктермен байланысты.
Мұз бен судың тығыздығы
Осылайша, мұз неге суға батпайды, бірақ бетінде қалқып тұрады деген сұраққа оның тығыздығы сұйықтыққа қарағанда төмен - бірақ бұл бірінші деңгейдегі жауап. Жақсырақ түсіну үшін сіз мұздың тығыздығы неге төмен екенін, заттар неге бірінші кезекте жүзетінін, тығыздықтың қалқып шығуға әкелетінін білуіңіз керек.
Белгілі бір затты суға батырғаннан кейін су көлемі су астындағы заттың көлеміне тең санға ұлғаятынын білген грек данышпаны Архимедті еске түсірейік. Басқаша айтқанда, егер сіз судың бетіне терең ыдыс қойсаңыз, содан кейін оған ауыр зат қойсаңыз, онда ыдысқа құйылатын су көлемі зат көлеміне дәл тең болады. Нысан толық немесе ішінара суға батқаны маңызды емес.
Судың қасиеттері
Су - таңғажайып зат, ол негізінен жердегі тіршілікті қоректендіреді, өйткені оған әрбір тірі организм қажет. Судың ең маңызды қасиеттерінің бірі - оның ең жоғары тығыздығы 4 ° С. Осылайша, ыстық су немесе мұз суық суға қарағанда тығыздығы төмен. Аз тығыз заттар тығыз заттардың үстінде қалқып жүреді.
Мысалы, салат дайындау кезінде сіз майдың сірке суының бетінде тұрғанын байқай аласыз - мұны оның тығыздығы төмен болуымен түсіндіруге болады. Сол заң мұздың суға неге батпайтынын, бензин мен керосинге бататынын түсіндіруге де жарамды. Бұл екі заттың тығыздығы мұзға қарағанда төмен. Сонымен, егер сіз үрлемелі допты бассейнге ұшырсаңыз, ол бетінде қалқып тұрады, ал егер сіз суға тас лақтырсаңыз, ол түбіне батып кетеді.
Мұздаған кезде суда қандай өзгерістер болады
Мұздың суға батпауының себебі - су қатқан кезде өзгеретін сутегі байланыстарына байланысты. Өздеріңіз білетіндей, су бір оттегі атомынан және екі сутегі атомынан тұрады. Олар керемет күшті коваленттік байланыстармен бекітілген. Алайда, әр түрлі молекулалар арасында пайда болатын байланыстың сутегі байланысы деп аталатын тағы бір түрі әлсіз. Бұл байланыстар оң зарядталған сутегі атомдарын көрші су молекулаларының теріс зарядталған оттегі атомдары тартатындықтан түзіледі.
Су жылы болған кезде молекулалар өте белсенді болады, көп қозғалады, басқа су молекулаларымен тез байланыс түзеді және ыдырайды. Олардың бір -біріне жақындап, тез қозғалуға күші бар. Олай болса, мұз неге суға батпайды? Химия жауабын жасырады.
Мұздың физико -химиялық
Судың температурасы 4 ° C -тан төмендегенде сұйықтың кинетикалық энергиясы төмендейді, сондықтан молекулалар қозғалмайды. Олардың қозғалуға энергиясы жоқ, сонымен қатар олар жоғары температурадағы байланыстарды үзу мен түзудегідей жеңілдікке ие емес. Оның орнына, олар алтыбұрышты тор құрылымдарын қалыптастыру үшін басқа су молекулаларымен көбірек сутек байланысын қалыптастырады.
Олар теріс зарядталған оттегі молекулаларын бір -бірінен алшақ ұстау үшін осы құрылымдарды құрайды. Молекулалардың активтілігінен пайда болған алтыбұрыштардың ортасында бос орын көп.
Суға мұз батуы - себептері
Мұздың тығыздығы сұйық судан 9% төмен. Сондықтан мұз судан гөрі көбірек орын алады. Іс жүзінде мұның мәні бар, себебі мұз кеңейіп келеді. Сондықтан шыны бөтелкені мұздату ұсынылмайды - мұздатылған су тіпті бетонда үлкен жарықтар тудыруы мүмкін. Егер сізде 1 литрлік мұз бөтелкесі мен 1 литрлік су бөтелкесі болса, онда мұзды су бөтелкесі жеңіл болады. Бұл кезде молекулалар зат сұйық күйге қарағанда алшақ орналасқан. Сондықтан мұз суға батпайды. 
Мұз еріген кезде тұрақты кристалды құрылым ыдырап, тығыз болады. Су 4 ° C дейін жылынғанда, ол энергия алады және молекулалар жылдам әрі әрі қарай қозғалады. Дәл осы себептен ыстық су суық суға қарағанда көбірек орын алады және суық судың үстінде жүзеді - оның тығыздығы төмен. Есіңізде болсын, сіз көлде болғанда, шомылу кезінде судың жоғарғы қабаты әрқашан жағымды және жылы болады, бірақ аяғыңызды тереңірек түсіргенде төменгі қабаттың суықтығын сезінесіз.
Планетаның жұмысында судың қатуының маңызы
«Мұз неге суға батпайды?» 3 -сынып үшін бұл процестің неліктен болатынын және планета үшін не маңызды екенін түсіну өте маңызды. Осылайша, мұздың көтерілуінің Жердегі тіршілік үшін маңызды салдары бар. Көлдер қыста суық жерлерде қатып қалады - бұл балық пен басқа су жануарларына мұз жамылғысының астында аман қалуға мүмкіндік береді. Егер түбі қатып қалса, бүкіл көлдің қатып қалу ықтималдығы жоғары.
Мұндай жағдайда бірде -бір организм аман қалмас еді.
Егер мұздың тығыздығы судың тығыздығынан жоғары болса, онда мұхиттағы мұз батып кетер еді, ал бұл жағдайда түбінде болатын мұз қабаттары онда өмір сүруге ешкімге мүмкіндік бермес еді. Мұхит түбі мұзға толы болар еді, ал мұның бәрі не болар еді? Басқа нәрселермен қатар, полярлық мұз маңызды, себебі ол жарықты көрсетеді және Жер планетасының қызып кетуіне жол бермейді.
Мұздың мұздатылған су екенін, дәлірек айтқанда, ол қатты агрегаттық күйде екенін бәрі біледі. Бірақ неге мұз суға батпайды, бірақ оның бетінде қалқып тұрады?
Су - сирек кездесетін, тіпті аномальды қасиеттері бар ерекше зат. Табиғатта заттардың көпшілігі қыздырғанда кеңейеді, ал салқындағанда жиырылады. Мысалы, термометрдегі сынап тар түтікке көтеріліп, температураның жоғарылауын көрсетеді. Сынап -39 ° C температурада қатып қалатындықтан, қатаң температуралық ортада қолданылатын термометрлерге жарамайды.
Су қызған кезде де кеңейеді, ал салқындағанда қысқарады. Алайда, шамамен +4 ºC -тан 0 ºC -ге дейінгі салқындату кезінде ол кеңейеді. Сондықтан су құбырлары қыста жарылып кетуі мүмкін, егер олардағы су қатып қалса және мұздың үлкен массасы пайда болса. Құбырлардың қабырғаларына мұздың қысымы жеткілікті, олар жарылуы мүмкін.
Судың кеңеюі
Су салқындаған кезде кеңейетіндіктен, мұздың тығыздығы (яғни оның қатты түрі) сұйық судан аз. Басқаша айтқанда, мұздың берілген көлемінің салмағы сол су көлемінен аз. Жоғарыда көрсетілген m = ρV формуласымен көрінеді, мұнда V - дененің көлемі, m - дененің массасы, ρ - заттың тығыздығы. Тығыздық пен көлем арасында кері пропорционалды байланыс бар (V = m / ρ), яғни көлемнің ұлғаюымен (суды салқындатқанда) сол массаның тығыздығы төмен болады. Судың бұл қасиеті су айдындарының бетінде - тоғандар мен көлдерде мұздың пайда болуына әкеледі.
Судың тығыздығы 1 делік. Сонда мұздың тығыздығы 0,91 болады. Бұл фигураның арқасында біз суда жүзетін мұздың қалыңдығын біле аламыз. Мысалы, егер мұздың биіктігі судан 2 см биіктікте болса, онда оның су астындағы қабаты 9 есе қалың (яғни 18 см), ал бүкіл мұз қабатының қалыңдығы 20 см деген қорытынды жасауға болады.
Жердің солтүстік және оңтүстік полюстері аймағында су қатып, айсбергтерді құрайды. Бұл өзгермелі мұзды таулардың кейбірі орасан зор. Адамзатқа белгілі ең үлкен айсберг - ауданы 31000 шаршы метр болатын айсберг. километр, ол 1956 жылы Тынық мұхитында ашылды.
Қатты күйдегі су өзінің көлемін қалай арттырады? Оның құрылымын өзгерту арқылы. Ғалымдар мұздың еріген кезде су молекулаларымен толтырылатын қуыстары мен қуыстары бар ашық құрылымға ие екенін дәлелдеді.
Тәжірибе көрсеткендей, қысымның жоғарылауымен судың қату температурасы әрбір 130 атмосфераға шамамен бір градусқа төмендейді.
Мұхиттарда тереңдікте судың температурасы 0 ºС -тан төмен екені белгілі, бірақ соған қарамастан ол қатып қалмайды. Бұл судың жоғарғы қабаттарының қысымымен түсіндіріледі. Қалыңдығы бір шақырым болатын су қабаты шамамен 100 атмосфералық күшпен басады.
Су мен мұздың тығыздығын салыстыру
Судың тығыздығы мұздың тығыздығынан аз болуы мүмкін және бұл оның батып кететінін білдіре ме? Бұл сұрақтың жауабы оң, оны келесі эксперимент арқылы дәлелдеуге болады.
Мұздатқыштан температурасы -5 ºС, әйнектің үштен бір бөлігіне дейін немесе одан да көп мұзды алыңыз. Біз оны температурасы +20 ºС болатын шелек суға саламыз. Біз не көріп тұрмыз? Мұз тез сіңіп, батып кетеді, біртіндеп ери бастайды. Себебі температурасы +20 ºС судың температурасы -5 ºС мұзға қарағанда тығыздығы төмен.
Мұздың модификациясы бар (жоғары температура мен қысым кезінде), олар тығыздығының жоғары болуына байланысты суға батып кетеді. Біз «ауыр» деп аталатын мұз туралы айтамыз - дейтерий мен тритий (ауыр және аса ауыр сутегімен қаныққан). Протий мұзындағыдай бос орындардың болуына қарамастан, ол суға батып кетеді. «Ауыр» мұздан айырмашылығы, протийде ауыр сутегі изотоптары жоқ және бір литр сұйықтықта 16 миллиграмм кальций бар. Оны дайындау процесі зиянды қоспалардан 80% тазартуды қамтиды, соның арқасында протий суы адам өмірі үшін ең оңтайлы болып саналады.
Табиғаттағы маңызы
Мұздың су айдындарының бетінде қалуы табиғатта маңызды рөл атқарады. Егер су мұндай қасиетке ие болмаса және мұз түбіне дейін батып кетсе, онда бұл су қоймасының барлық бөлігінің қатуына және нәтижесінде тіршілік ететін тірі организмдердің өлуіне әкеліп соқтырады.
Суық түскен кезде, алдымен +4 ºС жоғары температурада, су қоймасының бетінен суық су төмендейді, ал жылы (жеңіл) су көтеріледі. Бұл процесс судың тік айналымы (араласуы) деп аталады. Бүкіл резервуарда +4 ºС орнатылған кезде, бұл процесс тоқтайды, өйткені +3 ºС деңгейіндегі су төмендегіден жеңіл болады. Су кеңейеді (оның көлемі шамамен 10%-ға артады) және тығыздығы төмендейді. Суық қабат үстіңгі жағында болғандықтан, су бетінде қатып қалады және мұз қабаты пайда болады. Кристалдық құрылымының арқасында мұздың жылу өткізгіштігі нашар, яғни жылуды сақтайды. Мұз қабаты жылу оқшаулағыш ретінде әрекет етеді. Ал мұз астындағы су жылуын сақтайды. Мұздың оқшаулағыш қасиеттеріне байланысты суықтың төменгі қабаттарына «суықтың» өтуі күрт төмендейді. Сондықтан, су қоймасының түбінде судың жұқа қабаты әрқашан қалады, бұл оның тұрғындарының өмірі үшін өте маңызды.
Осылайша, +4 ºС - судың максималды тығыздығының температурасы - бұл тірі организмдердің су қоймасындағы тіршілік ету температурасы.
Тұрмыста қолдану
Жоғарыда су қатып қалған кезде су құбырларының жарылуы мүмкін екендігі айтылды. Төмен температурада сумен жабдықтау жүйесіне зақым келтірмеу үшін, жылу құбырлары арқылы өтетін жылы сумен жабдықтауды үзуге жол бермеу керек. Көлік аязды жағдайда радиаторда қалса, осындай қауіпке ұшырайды.
Енді судың бірегей қасиеттерінің жағымды жағы туралы сөйлесейік. Конькимен сырғанау балалар мен ересектер үшін өте қызықты. Сіз мұздың неге соншалықты тайғақ екенін ойланып көрдіңіз бе? Мысалы, әйнек тайғақ, мұзға қарағанда тегіс және тартымды. Бірақ конькилер оған сырғып кетпейді. Тек мұздың осындай керемет қасиеті бар.
Біздің салмағымыздың ауырлығының астында конькидің жұқа жүзіне қысым бар, бұл өз кезегінде мұзға және оның еруіне қысым жасайды. Бұл жағдайда судың жұқа қабығы пайда болады, оның үстіне конькидің болат пышағы сырғанайды.
Балауыз бен суды мұздатудың айырмашылығы
Тәжірибе көрсеткендей, мұз текшесінің беті дөңестің бір түрін құрайды. Бұл ортасында қатып қалудың соңғы болатынына байланысты. Ал қатты күйге өту кезінде кеңейе отырып, бұл дөңес одан да жоғарылайды. Мұны балауыздың қатаюымен салыстыруға болады, ол керісінше депрессияны құрайды. Бұл балауыз қатты болғаннан кейін кішіреюіне байланысты. Мұздату кезінде біркелкі сығылған сұйықтар біршама ойыс бетті құрайды.
Судың қатып қалуы үшін оны 0 ºС қату температурасына дейін салқындату жеткіліксіз, бұл температураны үнемі салқындату арқылы ұстап тұру қажет.
Тұздалған су
Суға ас тұзын қосу оның қату температурасын төмендетеді. Дәл осы себептен қыста жолдарға тұз себіледі. Тұзды су -8 ° C және одан төмен температурада қатып қалады, сондықтан температура осы нүктеге дейін төмендегенше, қату болмайды.
Мұз-тұз қоспасы кейде төмен температуралық эксперименттер үшін «салқындатқыш қоспасы» ретінде қолданылады. Мұз еріген кезде ол қоршаған ортадан трансформацияға қажет жасырын жылуды сіңіреді, осылайша оны салқындатады. Бұл жылуды сіңіреді, сондықтан температура -15 ° C -тан төмен түсуі мүмкін.
Әмбебап еріткіш
Таза су (молекулалық формула H 2 0) түссіз, дәмсіз және иіссіз. Су молекуласы сутегі мен оттектен тұрады. Басқа заттар (суда еритін және ерімейтін) суға түскенде ол ластанады, сондықтан табиғатта мүлдем таза су болмайды. Табиғатта кездесетін барлық заттар суда әр түрлі дәрежеде еруі мүмкін. Бұл олардың бірегей қасиеттеріне байланысты - суда ерігіштігі. Сондықтан су «әмбебап еріткіш» болып саналады.
Тұрақты ауа температурасына кепілдік
Су жоғары жылу сыйымдылығына байланысты баяу қызады, бірақ соған қарамастан салқындату процесі әлдеқайда баяу жүреді. Бұл жаз мезгілінде мұхиттар мен теңіздерге жылу жинауға мүмкіндік береді. Жылудың шығуы қыста болады, соның арқасында біздің планетамыздың аумағында жыл бойы ауа температурасының күрт төмендеуі байқалмайды. Мұхиттар мен теңіздер - Жер аумағындағы жылудың бастапқы және табиғи аккумуляторы.
Беттік керілу
Шығу
Мұздың батпайтынын, бірақ жер бетінде қалқып жүретінін оның тығыздығының сумен салыстырғанда төмен болуымен түсіндіреді (судың меншікті тығыздығы 1000 кг / м³, мұз - шамамен 917 кг / м³). Бұл тезис тек мұзға ғана емес, басқа физикалық денеге де қатысты. Мысалы, қағаз қайықтың немесе күзгі жапырақтың тығыздығы судың тығыздығынан әлдеқайда төмен, бұл олардың көтерілуін қамтамасыз етеді.
Дегенмен, судың қатты күйдегі тығыздығы төмен болу қасиеті табиғатта өте сирек кездеседі, бұл жалпы ережеден ерекшелік. Ұқсас қасиеттерге тек металл мен шойын (темір металы мен көміртекті көміртектің қорытпасы) ие.
2015-03-27
Жылы су, ол салқындаған сайын, тығыз болады, демек, түбіне батып кетеді. Яғни, мұз бірінші кезекте көл түбінде пайда болуы керек. Бірақ бұл процесс Цельсий бойынша 4 градусқа дейін жүреді, содан кейін су қайтадан кеңейе бастайды және тығыздығы төмендейді. Осылайша, мұздауға жақын нүктеде суық су жер бетіне көтеріліп, жылы су түбіне батып кетеді. Ақыр соңында, көлдің жоғарғы жағындағы су, қысқы жағдайда, қатып, мұз қабатына айналады. Сонымен қатар, су қатып, мұзға айналғанда, мұз суға қарағанда едәуір тығыз болады және көл бетінде қалқып жүруді жалғастырады.
Мұздың алтыбұрышты кристалды құрылымына байланысты судан гөрі тығыздығы аз. Әрбір су молекуласы оттегі атомымен байланысқан екі сутегі атомынан тұрады. Мұз пайда болған кезде бір молекуланың сутегі атомдары басқа екі су молекуласының оттегі атомдарымен әлсіз сутек байланысын құрайды. Бұл модельдегі су молекулалары сұйық суда кездейсоқ араласқан молекулаларға қарағанда көбірек орын алады. Демек, мұздың тығыздығы аз. Дәл осы себептен Цельсий бойынша 4 градустан төмен судың тығыздығы төмендейді.
Енді біз мұздың су бетінде неліктен қалқып тұрғанын түсінеміз, бірақ ол су қоймаларында қалай жұмыс істейді? Елестетіп көріңізші, бұл қыстың басы және жақында ауа температурасы аяздан төмен болды. Ауа температураны судан гөрі тез өзгертеді, сондықтан кешкі уақытта су денесіндегі су әлдеқайда жылы болып көрінеді. Ауа түнде салқындайды, бірақ тоғандағы су ыстық күйінде қалады. Осылайша, ауа салқын болғанымен, су қатпайды. Су қоймасының жоғарғы бөлігіндегі су суық ауамен тікелей байланыста болады және үнемі салқындатылады. Бетінде пайда болған мұз суық ауа мен оның астындағы жылы судың арасында тосқауыл немесе изолятор қызметін атқарады.
Соңғы факт көлдер мен тоғандардағы судың түбіне дейін қатып қалмауға мүмкіндік береді, бұл өсімдіктер мен балықтардың солтүстіктегі қыста аман қалуына мүмкіндік береді.
Неліктен мұз суда жүзеді? Неліктен су әр түрлі заттарды еріте алады? Неліктен орамал ауырлық заңына қайшы, суды төменнен жоғары қарай сіңіре алады? Егер су бізге басқа әлемнен келді деп ойласақ, судың айналасындағы бұл және басқа да жұмбақтарды түсіну қиынға соғатын сияқты.
Егер су жердегі барлық басқа заттар сияқты әрекет етсе, сіз де, мен де болмас едік.
Су - қарапайым нәрсе, біз оны сирек ойлаймыз. Дегенмен, қарапайым судан асқан жұмбақ ештеңе жоқ. Судың ең үлкен жұмбақтары: мұз неге жүзеді? Сұйық күйден қатты күйге өтетін кез келген басқа зат ауыр болады, себебі заттың тығыздығы артады.
Сұйықтан қатты күйге өтетін су, керісінше, жеңіл болады.
Мұз құрылымында су бөлшектері өте реттелген түрде орналасқан, бөлшектер арасында бос орын көп. Мұздың көлемі ол пайда болған су көлемінен үлкен. Көлемі үлкен, тығыздығы аз - мұз судан жеңіл, сондықтан ол суға батпайды. Үлкен мұз блоктары, айсбергтер - суға батпаңыз.
- Мұз қайтадан суға айналғанда, бөлшектер жүздеген мың есе белсенді болады, ал бос кеңістік толады.
Судың сұйық түрі қатты түріне қарағанда тығыз және ауыр. Ең ауыр су + 4 ° C температурада болады. Температураның жоғарылауымен судың бөлшектері белсенді бола бастайды, бұл оның тығыздығының төмендеуіне әкеледі.
Су қоймасының үстінде қыс қаншалықты суық болса да, түбіндегі су температурасы тұрақты: + 4 ° С. Төменде өмір сүретін кез келген нәрсе мұз астында ұзақ қыста аман қалуы мүмкін. Мұз судан жеңіл. Қабық судың бетінде болғандықтан, су қоймасының түбін қатудан қорғайды.
Жүктелуде ...
