Сніг у воді плаває або тоне. Чому лід не тоне у воді, а плаває на її поверхні. Чому ж лід не тоне

В океані дрейфують полярні крижані брили і айсберги, і навіть в напоях лід ніколи не опускається на дно. Можна зробити висновок, що лід не тоне у воді. Чому? Якщо подумати про це, то це питання може здатися трохи дивним, тому що лід твердий і - інтуїтивно - повинен бути важче рідини. Хоча це твердження справедливе для більшості речовин, вода є винятком з правила. Воду і лід відрізняють водневі зв'язку, які в твердому стані роблять лід легше, ніж коли він знаходиться в рідкому стані.

Питання науковий: чому лід не тоне у воді

Уявімо, що ми знаходимося на уроці під назвою «Навколишній світ» в 3 класі. «Чому лід не тоне у воді?», - запитує вчителька у дітей. І малюки, не маючи глибоких знань у фізиці, починають міркувати. «Можливо, це магія?» - заявляє один з дітей.

Дійсно, лід вкрай незвичайний. Практично немає ніяких інших природних речовин, які в твердому стані могли б плавати на поверхні рідини. Це одна з властивостей, яке робить воду таким незвичайним речовиною і, якщо зізнатися, саме воно змінює шляхи еволюції планет.

Існують деякі планети, які містять величезну кількість таких рідких вуглеводнів, як, наприклад, аміак - тим не менш, при замерзанні цей матеріал опускається на дно. Причина того, чому лід не тоне у воді, полягає в тому, що при замерзанні вода розширюється, і разом з цим знижується її щільність. Цікаво, розширення льоду може розбити камені - настільки незвичайний процес заледеніння води.

Говорячи науковою мовою, в процесі замерзання встановлюються швидкі цикли вивітрювання і певні хімічні речовини, що виділяються на поверхні здатні розчиняти мінерали. В цілому, з замерзанням води пов'язані такі процеси і можливості, яких фізичні властивості інших рідин не передбачають.

Щільність льоду і води

Таким чином, відповідь на питання про те, чому лід не тоне у воді, а плаває на поверхні, полягає в тому, що він має більш низьку щільність, ніж рідина - але це відповідь першого рівня. Для кращого розуміння потрібно знати, чому у льоду низька щільність, чому речі спливають в першу чергу, як щільність призводить до плавання.

Згадаймо грецького генія Архімеда, який з'ясував, що після занурення певного предмета в воду обсяг води збільшується на число, що дорівнює обсягу погружаемого об'єкта. Іншими словами, якщо ви покладете глибоке блюдо на поверхню води, а потім помістіть в нього важкий предмет, то обсяг води, який наллється в блюдо, буде точно дорівнює обсягу об'єкта. Не має значення, об'єкт занурюється повністю або частково.

властивості води

Вода - це дивовижне речовина, яке в основному живить життя на землі, адже кожен живий організм має потребу в ній. Одним з найбільш важливих властивостей води є те, що вона має найвищу щільністю при температурі 4 ° C. Так, гаряча вода або лід є менш щільними, ніж холодна вода. Менш щільні речовини плавають поверх більш щільних речовин.

Наприклад, під час приготування салату, можна помітити, що масло знаходиться на поверхні оцту - це можна пояснити тим, що воно має меншу щільність. Цей же закон дійсний і для пояснення того, чому в воді лід не тоне, а в бензині і гасі - тоне. Просто ці дві речовини мають меншу, ніж у льоду, щільністю. Так, якщо ви запустите в басейн надувний м'ячик, він буде плавати на поверхні, якщо ж ви кинете в воду камінь - він опуститься на дно.

Які зміни відбуваються з водою при замерзанні

Причина того, чому лід не тоне у воді, пов'язана з водневими зв'язками, які змінюються при замерзанні води. Як відомо, вода складається з одного атома кисню і двох атомів водню. Вони прикріплені ковалентними зв'язками, які неймовірно сильні. Однак інший тип зв'язку, який утворюється між різними молекулами, званий водневої зв'язком, слабкіше. Ці зв'язки утворюються тому, що позитивно заряджені атоми водню притягуються негативно зарядженими атомами кисню сусідніх молекул води.

Коли вода тепла, молекули дуже активні, багато переміщуються, швидко утворюють і розкладають зв'язку з іншими молекулами води. У них є енергія, щоб наближатися один до одного і рухатися швидко. Отже, чому лід не тоне у воді? Хімія приховує відповідь.

Фізико-хімія льоду

У міру того, як температура води опускається нижче 4 ° C, кінетична енергія рідини зменшується, тому молекули більше не переміщаються. У них немає енергії для переміщення і такого ж легкого, як при високій температурі, розриву і формування зв'язків. Замість цього вони утворюють більше водневих зв'язків з іншими молекулами води з утворенням гексагональних структур решітки.

Вони утворюють ці структури, щоб підтримувати негативно заряджені молекули кисню один від одного. В середині шестикутників, утворених в результаті діяльності молекул, багато порожнечі.

Лід тоне у воді - причини

Лід фактично на 9% менше щільний, ніж рідка вода. Тому лід займає більше місця, ніж вода. Практично це має сенс, тому що лід розширюється. Ось чому не рекомендують заморожувати скляну пляшку води - заморожена вода може створювати великі тріщини навіть в бетоні. Якщо у вас є літрова пляшка льоду і літрова пляшка води, тоді пляшка з крижаною водою буде легше. Молекули знаходяться далі один від одного в цій точці, ніж коли речовина знаходиться в рідкому стані. Ось чому лід не тоне у воді.

Коли лід тане, стабільна кристалічна структура руйнується і стає щільніше. Коли вода прогрівається до 4 ° C, вона отримує енергію, і молекули рухаються швидше і далі. Саме з цієї причини гаряча вода займає більше місця, ніж холодна вода, і плаває поверх холодної води - вона має меншу щільність. Згадайте, коли ви знаходитесь на озері, під час купання верхній шар води завжди приємний і теплий, проте коли ви опускаєте свої ноги глибше, відчуваєте холод нижнього шару.

Значення процесу замерзання води в функціонуванні планети

Незважаючи на те що питання «Чому лід не тоне у воді?» для 3 класу, дуже важливо розуміти, чому цей процес відбувається і яке має значення для планети. Так, плавучість льоду має важливі наслідки для життя на Землі. Озера замерзають взимку в холодних місцях - це дозволяє рибі і іншим водним тваринам виживати під крижаним покривалом. Якби замерзло дно, то висока ймовірність того, що всі озеро могло б бути заморожено.

В таких умовах в живих не залишилося б жодного організму.

Якби щільність льоду була більша за густину води, то в океанах лід б опустився, і крижані шапки, які в такому випадку перебували б на дні, не дозволили б кому-небудь там жити. На дні океану було б повно льоду - і будь-що це все перетворилося? Крім усього іншого, полярний лід важливий, оскільки він відображає світло і оберігає планету Земля від надмірного перегрівання.

Чому лід плаває

Всім відомо, що лід не тоне, а плаває на поверхні води. Цей факт вельми незвичайний, так як лід - тверде тіло, а тверді тіла, як правило, завжди тонуть в рідині, яка утворюється при їх плавленні.

Всі речовини в природі при нагріванні розширюються, а при охолодженні стискаються. Вода слідує цьому правилу, але лише до певної температури. Вона стискається, охолоджуючись до + 4 ° С. При такій температурі вода володіє найбільшою щільністю і вагою. Охолоджуючись далі і перетворюючись на лід при 0 ° С, вона ... розширюється. При цьому лід збільшується в об'ємі, а щільність і вага зменшуються. Лід стає легше води, з якої утворився. Ось чому лід не тане в воді, а плаває на її поверхні.

Завдяки цій особливості льоду вода у водоймах замерзає тільки на поверхні. Якби лід тонув у воді, він опускався б на дно, вода на поверхні знову перетворювалася б у лід і знову опускалася ...за лічені дні водойма замерз би від поверхні до дна, а разом з водою замерзли б всі тварини і рослини ... Те, що лід легше води "придумано" природою для того, щоб життя в воді не перестала існувати, а разом з нею і життя на всій Землі.

Коли вода замерзає і перетворюється на лід, вона розширюється і збільшується в об'ємі нема на скільки завгодно, а приблизно на одну дев'яту. Це означає, що якщо 9 літрів води замерзнуть, то вийде 10 літрів льоду.

Коли лід пливе, на поверхні ми бачимо лише одну дев'яту частину. Наприклад, якщо крижина має висоту 2 см над водою, то під водою її шар в 9 разів товщі, тобто 2 помножити на 9 \u003d 18 см, а товщина всієї крижини 20 см.

У морях і океанах зустрічаються іноді величезні крижані гори - айсберги. Це сповзли з полярних гір і Віднесені перебігом і вітром у відкрите море льодовики. Висота їх може досягати 200 метрів, а обсяг - кількох мільйонів кубічних метрів. Дев'ять десятих всієї маси айсберга заховані під водою. Тому зустріч з ним дуже небезпечна. Якщо судно вчасно не помітить, що рухається крижаного гіганта, воно може при зіткненні отримати серйозні пошкодження або навіть загинути.

Одне з найпоширеніших речовин на Землі: вода. Вона, як і повітря, необхідна нам, але ми її часом зовсім не помічаємо. Вона просто є. Але, виявляється, звичайна вода може змінювати свій обсяг і важити то більше, то менше. При, її нагріванні і охолодженні відбуваються воістину дивні речі, про які ми і дізнаємося сьогодні.

Мюріель Менделл в своїй цікавій книзі «Phycisc Experiments for Children» викладає цікаві думки про властивості води, на основі яких не тільки юні фізики можуть дізнатися чимало нового, але і дорослі освіжать свої знання, які давненько не доводилося застосовувати, тому вони виявилися злегка забутими.

Сьогодні мова піде про обсяг і вазі води. Виявляється, один і той же обсяг води не завжди важить однаково. І якщо налити воду в стакан і вона не проллється через край - це ще не означає, що вона поміститься в ньому при будь-яких обставинах.

1. При нагріванні вода збільшується в об'ємі

Поставте наповнену водою банку в каструлю, наповнену сантиметрів на п'ять киплячою водою, і на слабкому вогні підтримуйте кипіння. Вода з банки почне переливатися через край. Це відбувається тому, що при нагріванні вода, подібно до інших рідин, починає займати більше простору. відштовхуються одна від одної з більшою інтенсивністю і це веде до збільшення обсягу води.

2. При охолодженні вода стискається

Дайте воді в банку охолонути при кімнатній температурі, або налийте нову воду, і поставте її в холодильник. Через деякий час ви виявите, що повна перш банку вже не повна. При охолодженні до температури 3,89 градусів за Цельсієм вода зменшує свій обсяг в міру зниження температури. Причиною тому стало зниження швидкості руху молекул і їх зближення один з одним під впливом охолодження.

Здавалося б, все дуже просто: чим холодніше вода, тим менший обсяг вона займає, але ...

3. ... обсяг води знову зростає при замерзанні

Наповніть банку водою до країв і накрийте шматком картону. Поставте її в морозилку і дочекайтеся замерзання. Ви виявите, що картонну «кришку» виштовхнуло. На температурному інтервалі між 3,89 і 0 градусів за Цельсієм, тобто на підході до точки свого замерзання, вода знову починає розширюватися. Вона є одним з небагатьох відомих речовин, що володіють подібним властивістю.

Якщо використовувати щільну кришку, то лід просто рознесе банку. Чи доводилося вам чути про те, що навіть водопровідні труби може розірвати льодом?

4. Лід легше води

Помістіть пару кубиків льоду в склянку з водою. Лід буде плавати на поверхні. Вода при замерзанні збільшується в об'ємі. І, як наслідок, лід легше води: його обсяг складає близько 91% відповідного обсягу води.

Це властивість води існує в природі не дарма. У нього є цілком певне призначення. Кажуть, що взимку річки замерзають. Але насправді це не зовсім вірно. Зазвичай замерзає лише невеликий верхній шар. Це крижаний покрив не тоне, оскільки він легше рідкої води. Він уповільнює замерзання води на глибині річки і служить своєрідним ковдрою, оберігаючи риб і іншу річкову та озерну живність від лютих зимових морозів. Вивчаючи фізику, починаєш розуміти, що дуже багато в природі влаштовано доцільно.

5. Водопровідна вода містить мінерали

Влийте в невелику скляну миску 5 столових ложок звичайної водопровідної води. Коли вода випарується, на мисці залишиться біла облямівка. Ця облямівка сформована мінералами, які були розчинені у воді, коли вона проходила шари грунту.

Подивіться всередину свого чайника і ви побачите там мінеральний наліт. Такий же наліт утворюється і на отворі для стоку води у ванні.

Спробуйте випарувати дощову воду, щоб самостійно перевірити, чи містить вона мінерали.

Якщо поєднати воду з іншими рідинами, то можна виявити, що з деякими вода не змішується. Завдяки таким властивостям речовин можна зробити красиву.

Муніципальне загальноосвітній автономне установа

середня загальноосвітня школа с. Василівки

Дослідницька робота

Чому лід не тоне у воді?

Учениці 3 «б» класу

Білогубова Софії

Керівник: Клименко

Людмила Сергіївна,

учительI кваліфікаційної

Зміст роботи.

1. Введення……………………………………………………………. 3

2.Основні частина: ............................................................ ... 4-6

2.1. Чому ж предмети плавають? ............................................. .....

2.2. Давньогрецький вчений Архімед ..........................................

2.3. Закон Архімеда ...................................................................

2.4. Експерименти .................................................................. ..

2.5. Важлива особливість води ................................................ ...

3. Висновок .................................................................. .7

4. Список літератури ......................................................... 8

5. Додатки .................................................................. 9-10

Вступ.

У вогні не горить,

У воді не тоне.

Актуальність теми

Чому одні речовини тонуть у воді, а інші ні? Розуміння законів плавучості дозволяє інженерам будувати кораблі з металів, які плавають і не тонуть.

У тому, що лід плаває на воді, ніхто не сумнівається; кожен це бачив сотні раз і на ставку, і на річці.

Але чому це відбувається?

Які ще предмети здатні триматися на воді?

Ось це я і вирішила з'ясувати.

Поставила за мету:

Визначити причини непотоплюваності льоду.

Позначила ряд завдань:

З'ясувати умови плавання тіл;

З'ясувати, чому не тоне лід;

Провести експеримент з вивчення плавучості.

Висунула гіпотезу:

Можливо, лід не тоне, тому, що, вода щільніше льоду.

Методи дослідження:

Теоретичний аналіз літератури;

Метод спостереження;

Практичний метод.

Практичний матеріал стане в нагоді мені на уроках читання, навколишнього світу.

Основна частина

Якщо занурити тіло у воду, воно витіснить деяка кількість води. Тіло займає місце, де раніше була вода, і рівень води піднімається.

Якщо вірити легенді, давньогрецький вчений Архімед (287 - 212 до н.е.), перебуваючи у ванні, здогадався, що занурене тіло витісняє рівний об'єм води. На середньовічної гравюрі зображений Архімед, що зробив своє відкриття. (Див. Приложение1)

Сила, з якою вода виштовхує занурене в неї тіло, називається силою виштовхування.

Закон Архімеда говорить, що сила виштовхування дорівнює вазі рідини, витісненої зануреним в неї тілом. Якщо сила виштовхування менше ваги тіла, то воно тоне, якщо вона дорівнює вазі тіла, воно плаває.

Експеримент № 1 (див. Додаток 1)

Я вирішила побачити, як діє сила виштовхування, зазначила рівень води, опустила в посудину з водою пластиліновий кульку на гумці. Після занурення рівень води піднявся, а довжина гумки зменшилася. Відзначила фломастером новий рівень води.

Висновок: З боку води на пластиліновий кульку подіяла сила, спрямована вгору. Тому зменшилася довжина гумки, тобто кулька, занурений у воду, став легше.

Потім зліпила з цієї ж пластиліну човник і обережно опустила її на воду. Як бачите, вода піднялася ще вище. Човник витіснила більше води, ніж кульку, а значить, і сила виштовхування більше.

Чари відбулося, потопаючий матеріал плаває на поверхні! Ай да Архімед!

Щоб тіло не тонуло, його щільність повинна бути менше щільності води.

Не знаєте, що таке щільність? Це маса однорідної речовини в одиниці об'єму.

Експеримент № 2: (див. Додаток 2)

У склянку налила воду і поставила на вулицю. Коли вода замерзла, стакан лопнув. Поклала утворився лід в ємність з холодною водою і побачила, що він плаває.

В іншій ємності посолила гарненько воду і розмішати до повного її розчинення. Взяла лід і повторила досвід. Лід плаває, і навіть краще, ніж в прісній воді, мало не наполовину виступаючи з води.

Все ясно! Кубик льоду плаває, тому що, при замерзанні лід розширюється і стає легше води. Щільність звичайної, рідкої води дещо більше, ніж щільність замерзлої води, тобто, льоду. При збільшенні щільності рідини збільшується виштовхуюча сила.

Наукові факти:

1факт Архімед: на всяке тіло, занурене в рідину, діє виштовхуюча сила.

2 факт Михайло Ломоносов:

Лід не тоне тому, що має щільність - 920 кг \\ куб.м. А вода, щільніше -1000 кг \\ куб.м.

висновок:

Я знайшла 2 причини непотоплюваності льоду:

на всяке тіло, занурене у воду, діє виштовхуюча сила;

щільність льоду менше щільності будь-якої води.

Спробуємо уявити, як виглядав би світ, якби вода мала нормальними властивостями, і лід був би, як і годиться будь-якій нормальній речовини, щільніше рідкої води. Взимку намерзає зверху більш щільний лід тонув би в воді, безперервно опускаючись на дно водойми. Влітку лід, захищений товщею холодної води, не міг би розтанути.

Поступово все озера, ставки, річки, струмки промерзли б без остачі, перетворившись в гігантські крижані брили. Нарешті, промерзли б моря, а за ними і океани. Наш прекрасний квітучий зелений світ став би

суцільний крижаною пустелею, подекуди покритою тонким шаром талої води. Одним з таких неповторних властивостей води є її здатність розширюватися при замерзанні. Адже все речовини при замерзанні, тобто при переході з рідкого стану в тверде, стискаються, а вода навпаки - розширюється. Її обсяг при цьому збільшується на 9%. Але коли на поверхні води утворюється лід, то він, перебуваючи між холодним повітрям і водою, перешкоджає подальшому охолодженню і промерзання водойм. Це незвичайна властивість води, до речі, має важливість і для освіти грунту в горах. Потрапляючи в маленькі тріщини, які завжди знайдуться в каменях, дощова вода при замерзанні розширюється і руйнує камінь. Так, поступово кам'яна поверхня стає здатною дати притулок рослини, які своїм корінням довершують цей процес руйнування каменів і призводять до утворення на схилах гір грунту.

Лід завжди знаходиться на поверхні води і служить справжнім утеплювачем. Тобто вода під ним не так охолоджується, крижана шуба надійно захищає її від морозу. Тому рідкісний водойму промерзає взимку до дна, хоча при екстремальних температурах повітря це можливо.

Раптове збільшення обсягу при переході води в лід являє важливу особливість води. З цією особливістю доводиться часто рахуватися в практичному житті. Якщо залишити бочку з водою на морозі, то вода, замерзнувши, розірве бочку. З цієї ж причини не можна залишати воду в радіаторі автомобіля, що стоїть в холодному гаражі. У сильні морози потрібно побоюватися найменшої перерви в подачі гарячої води по трубах водяного опалення: вода, яка зупинилася в зовнішній трубі, може швидко замерзнути, і тоді труба лопне.

Так, колода, яке б воно не було велике, в воді не тоне. Секрет цього явища в тому, що щільність дерева менше щільності води.

Висновок.

Таким чином, виконавши велику роботу, я зрозуміла. Що моя гіпотеза, про те, чому лід не тоне, підтвердилася.

Причини непотоплюваності льоду:

1. Лід складається з кристалів води, між якими знаходиться повітря. Отже, щільність льоду менше щільності води.

2. На лід з боку води діє виштовхуюча сила.

Якби вода була нормальною, а не унікальною рідиною, ми не отримували б задоволення від катання на ковзанах. Ми ж не катаємося по склу? Але ж воно набагато глаже і привабливіше льоду. Але скло - такий матеріал, за яким ковзани ковзати не будуть. А ось по льоду, навіть не дуже хорошої якості кататися на ковзанах одне задоволення. Ви запитаєте чому? Справа в тому, що тяжкість нашого тіла тисне на дуже тонке лезо коника, який чинить сильний тиск на лід. В результаті цього тиску від коника лід починає танути з утворенням тонкої плівки води, по якій коник чудово ковзає.

Список літератури

Дитяча енциклопедія «Я пізнаю світ».

Зедлаг У. «Дивна на планеті Земля».

Інтернет ресурси.

Рахманов А. И. «Явища природи».

Енциклопедія «Світ природи».

Додаток 1

Додаток 2

додаток 3

Всі знають, що лід - це замерзла вода, правильніше сказати, що перебуває в твердому агрегатному стані. але чому лід не тоне у воді, а плаває на її поверхні?

Вода - незвичайне речовина, що володіє рідкісними, навіть аномальними властивостями. У природі більшість речовин розширюються при нагріванні і стискаються при охолодженні. Наприклад, ртуть в термометрі піднімається по вузькій трубці і показує підвищення температури. Оскільки ртуть замерзає при -39 ºС, вона не годиться для термометрів, використовуваних в суворих температурних умовах.

Вода також розширюється при нагріванні і стискається при охолодженні. Однак в діапазоні охолодження від приблизно +4 ºС до 0 ºС вона розширюється. Ось чому взимку можуть лопнути водопровідні труби, якщо вода в них замерзла і утворилися великі маси льоду. Тиску льоду на стінки труби буває досить для їх розриву.

розширення води

Так як вода розширюється при охолодженні, щільність льоду (т. Е. Її твердої форми) менше, ніж у води в рідкому стані. Іншими словами, даний обсяг льоду важить менше, ніж той же об'єм води. Сказане відображає формула m \u003d ρV, де V - об'єм тіла, m - маса тіла, ρ - щільність речовини. Між щільністю і обсягом існує обернено пропорційна залежність (V \u003d m / ρ), т. Е. При збільшенні обсягу (при охолодженні води) одна і та ж маса буде мати меншу щільність. Дана властивість води призводить до формування льоду на поверхні водойм - ставків і озер.

Припустимо, що щільність води дорівнює 1. Тоді лід буде мати щільність рівну 0,91. Завдяки цій цифрі ми можемо дізнатися товщину криги, яка пливе по воді. Наприклад, якщо крижина має висоту над водою 2 см, то можна зробити висновок, що її підводний шар в 9 разів товщі (т. Е. 18 см), а товщина всієї крижини - 20 см.

У районі Північного і Південного полюсів Землі вода замерзає і утворює айсберги. Деякі з цих плаваючих крижаних гір мають величезні розміри. Найбільшим з відомих людині вважається айсберг з площею поверхні 31 000 кв. кілометрів, який був виявлений в 1956 році в Тихому океані.

Яким чином вода в твердому стані збільшує свій обсяг? За рахунок зміни своєї структури. Вчені довели, що лід має ажурне будова з порожнинами і порожнечами, які при плавленні заповнюються молекулами води.

Досвід показує, що температура замерзання води зі збільшенням тиску знижується приблизно на один градус на кожні 130 атмосфер.

Відомо, що в океанах на великих глибинах температура води нижче 0 ºС, і тим не менше вона не замерзає. Пояснюється це тиском, яке створюють верхні шари води. Шар води завтовшки в один кілометр тисне з силою близько 100 атмосфер.

Порівняння щільності води і льоду

Чи може щільність води бути менше щільності льоду і чи означає це, що він потоне в ній? Відповідь на це питання ствердну, що легко довести таким експериментом.

Візьмемо з морозильної камери, де температура дорівнює -5 ºС, шматок льоду величиною в третину склянки або трохи більше. Опустимо його у відро з водою температурою +20 ºС. Що ми спостерігаємо? Лід швидко занурюється і тоне, поступово починаючи танути. Це відбувається тому, що вода температурою +20 ºС має меншу щільність у порівнянні з льодом температурою -5 ° С.

Існують модифікації льоду (при високих температурах і тисках), які через більшу щільності будуть в воді тонути. Мова йде про так званому «важкому» льоді - дейтерієву і тритієвого (насиченому важким і надважких воднем). Незважаючи на наявність таких же пустот, як в протиевой льоді, він потоне в воді. На противагу «важкого» льоду, протиевой позбавлений важких ізотопів водню і містить 16 міліграмів кальцію на літр рідини. Процес його приготування передбачає очищення від шкідливих домішок на 80%, завдяки чому протиевой вода вважається найбільш оптимальною для життєдіяльності людини.

Значення в природі

Той факт, що лід плаває на поверхні водойм, грає важливу роль в природі. Якби вода не мала даними властивістю і лід занурювався на дно, це призвело б до промерзання всього водойми і, як наслідок, загибелі населяють його живих організмів.

Коли настає похолодання, спочатку при температурі вище +4 ºС більш холодна вода з поверхні водойми опускається вниз, а тепла (легша), піднімається вгору. Цей процес називається вертикальна циркуляція (перемішування) води. Коли ж у всьому водоймі встановлюється +4 ºС, цей процес призупиняється, так як з поверхні вода вже при +3 ºС легшає тієї, що знаходиться нижче. Відбувається розширення води (її обсяг збільшується приблизно на 10%) і зменшення її щільності. Як наслідок того, що більш холодний шар виявляється зверху, на поверхні відбувається замерзання води і поява крижаного покриву. Внаслідок своєї кристалічної структури лід має погану теплопровідність, т. Е. Стримує тепло. Шар льоду виступає своєрідним утеплювачем. І вода, що знаходиться під льодом, зберігає своє тепло. Завдяки теплоізоляційними властивостями льоду, передача «холоду» в нижні шари води різко зменшується. Тому у дна водойми майже завжди залишається хоча б тонкий шар води, що надзвичайно важливо для життєдіяльності його мешканців.

Таким чином, +4 ºС - температура максимальної щільності води - це і є температура виживання в водоймі живих організмів.

Застосування в побуті

Вище згадувалося про можливість розриву водопровідних труб при замерзанні води. Щоб уникнути пошкодження водопроводу при низьких температурах можна допускати перерв у подачі теплої води, яка йде по трубах опалення. Аналогічної небезпеку наражається автотранспортний засіб, якщо в морози залишати воду в радіаторі.

А тепер поговоримо про приємну стороні унікальних властивостей води. Катання на ковзанах - велике задоволення для дітей і дорослих. А чи замислювалися ви, чому лід такий слизький? Наприклад, скло теж слизьке, до того ж глаже і привабливіше льоду. Але по ньому ковзани не ковзають. Лише лід має таких специфічних чудовим властивістю.

Справа в тому, що під вагою нашого ваги відбувається тиск на тонке лезо коника, що, в свою чергу, викликає тиск на лід і його танення. При цьому утворюється тонка плівка води, про яку і ковзає сталеве лезо коника.

Різниця в замерзанні воску і води

Як показують досліди, поверхня крижаного кубика утворює якусь опуклість. Це відбувається через те, що застигання в його середині відбувається в останню чергу. А розширюючись під час переходу в твердий стан, ця опуклість ще більше піднімається. Протиставити цьому можна застигання воску, який, навпаки, утворює поглиблення. Це пояснюється тим, що віск після переходу в твердий стан стискається. Рідини, які рівномірно стискаються при промерзанні, утворюють кілька увігнуту поверхню.

Для замерзання води недостатньо охолодити її до точки замерзання в 0 ºС, необхідно цю температуру підтримувати за рахунок постійного охолодження.

Вода з домішкою солі

Додавання кухонної солі до води знижує точку її замерзання. Саме з цієї причини взимку дороги посипають сіллю. Солона вода замерзає при температурі -8 ° С і нижче, тому поки температура не впаде як мінімум до цієї точки, замерзання не відбувається.

Льодосоляною суміш часом застосовується в якості «охолоджуючої суміші» для низькотемпературних досвідів. Коли лід тане, він поглинає сховане тепло, необхідне для перетворення, з навколишнього його середовища, тим самим охолоджуючи її. При цьому поглинається стільки тепла, що температура може впасти нижче -15 ° С.

універсальний розчинник

Чиста вода (молекулярна формула H 2 0) не має ні кольору, ні смаку, ні запаху. Молекула води складається з водню і кисню. При попаданні у воду інших речовин (розчинних і нерозчинних у воді) відбувається її забруднення, тому в природі немає абсолютно чистої води. Всі речовини, які зустрічаються в природі, в різній мірі можуть розчинятися у воді. Це визначається їх унікальними властивостями - розчинність в воді. Тому вода вважається «універсальним розчинником».

Гарант стабільної температури повітря

Вода повільно нагрівається завдяки високій теплоємності, але, тим не менше, процес охолодження відбувається набагато повільніше. Це дає можливість в літню пору року накопичувати тепло океанам і морям. Вивільнення тепла відбувається в зимовий період, завдяки чому немає різкого перепаду температури повітря на території нашої планети протягом усього року. Океани і моря - це оригінальний і природний акумулятор тепла на території Землі.

Поверхневий натяг

висновок

Той факт, що лід не тоне, а плаває на поверхні, пояснюється його меншою щільністю в порівнянні з водою (питома щільність води 1000 кг / м³, льоду - близько 917 кг / м³). Ця теза справедлива не тільки по відношенню до льоду, а й будь-якого іншого фізичного тіла. Наприклад, щільність паперового кораблика або осіннього листка набагато нижче щільності води, що і забезпечує їх плавучість.

Проте, властивість води мати в твердому стані меншу щільність є великою рідкістю в природі, винятком із загального правила. Аналогічними властивостями володіють лише метал і чавун (сплав металу заліза і неметалла вуглецю).