Esperienza con l'acqua durante il riscaldamento e il raffreddamento. Proprietà dell'acqua liquida. Piani delle lezioni sugli affari governativi, attività degli studenti e organizzatori grafici
Negli impianti di riscaldamento dell'acqua, l'acqua viene utilizzata per trasferire il calore dal suo generatore al consumatore.
Più proprietà importanti le acque sono:
capacità termica;
variazione di volume durante il riscaldamento e il raffrescamento;
caratteristiche di ebollizione con variazioni della pressione esterna;
cavitazione.
Considera i dati Proprietà fisiche acqua.
Calore specifico
Una proprietà importante di qualsiasi liquido di raffreddamento è la sua capacità termica. Se lo esprimiamo in termini di massa e differenza di temperatura del liquido di raffreddamento, otteniamo la capacità termica specifica. È contrassegnato con la lettera c e ha la dimensione kJ/(kg K)
Calore specificoè la quantità di calore che deve essere trasferita a 1 kg di una sostanza (ad esempio acqua) per riscaldarla di 1°C. Al contrario, una sostanza emette la stessa quantità di energia quando viene raffreddata. La capacità termica specifica media dell'acqua tra 0 °C e 100 °C è:
c = 4,19 kJ/(kg K) o c = 1,16 Wh/(kg K)
La quantità di calore assorbita o rilasciata Q espresso in J o kJ, dipende dalla massa m espresso in kg, capacità termica specifica c e differenza di temperatura, espressa in K.
Volume su e giù
Tutti i materiali naturali si espandono quando vengono riscaldati e si contraggono quando vengono raffreddati. L'unica eccezione a questa regola è l'acqua. Questa proprietà unica è chiamata l'anomalia dell'acqua. L'acqua ha densità più alta a +4 °C, a cui 1 dm3 = 1 l ha una massa di 1 kg.
Se l'acqua viene riscaldata o raffreddata da questo punto, il suo volume aumenta, il che significa una diminuzione della densità, ovvero l'acqua diventa più leggera. Questo può essere visto chiaramente nell'esempio di un serbatoio con un punto di troppopieno. Il serbatoio contiene esattamente 1000 cm3 di acqua ad una temperatura di +4 °C. Quando l'acqua è riscaldata, una certa quantità uscirà dal serbatoio in un contenitore graduato. Se l'acqua viene riscaldata a 90 °C, nel contenitore dosatore verranno versati esattamente 35,95 cm3, che corrispondono a 34,7 g.L'acqua si espande anche quando viene raffreddata al di sotto di +4 °C.
A causa di questa anomalia dell'acqua vicino a fiumi e laghi, è lo strato superiore che gela in inverno. Per lo stesso motivo, il ghiaccio galleggia in superficie e il sole primaverile può scioglierlo. Ciò non accadrebbe se il ghiaccio fosse più pesante dell'acqua e affondasse sul fondo.
Serbatoio con punto di troppopieno
Tuttavia, una tale proprietà da espandere può essere pericolosa. Ad esempio, i motori delle automobili e le pompe dell'acqua possono scoppiare se l'acqua al loro interno si congela. Per evitare ciò, vengono aggiunti additivi all'acqua per evitare che si congeli. I glicoli sono spesso usati negli impianti di riscaldamento; vedere le specifiche del produttore per il rapporto acqua/glicole.
Caratteristiche dell'acqua bollente
Se l'acqua viene riscaldata in un contenitore aperto, bollirà a 100°C. Se si misura la temperatura dell'acqua bollente, si scopre che rimane a 100 ° C fino all'evaporazione dell'ultima goccia. Pertanto, il consumo di calore costante viene utilizzato per la completa evaporazione dell'acqua, cioè i cambiamenti nel suo stato di aggregazione.
Questa energia è anche chiamata calore latente (latente). Se l'erogazione di calore continua, la temperatura del vapore risultante riprenderà a salire.
Il processo descritto è dato ad una pressione dell'aria di 101,3 kPa sulla superficie dell'acqua. A qualsiasi altra pressione dell'aria, il punto di ebollizione dell'acqua si sposta da 100 °C.
Se ripetessimo l'esperimento descritto a un'altitudine di 3000 m - ad esempio sullo Zugspitze, la vetta più alta della Germania - troveremmo che l'acqua lì bolle già a 90 ° C. La ragione di questo comportamento è la diminuzione della pressione atmosferica con l'altezza.
Minore è la pressione sulla superficie dell'acqua, minore sarà il punto di ebollizione. Al contrario, il punto di ebollizione sarà più alto all'aumentare della pressione sulla superficie dell'acqua. Questa proprietà viene utilizzata, ad esempio, nelle pentole a pressione.
Il grafico mostra la dipendenza del punto di ebollizione dell'acqua dalla pressione. La pressione negli impianti di riscaldamento viene deliberatamente aumentata. Questo aiuta a prevenire la formazione di bolle di gas durante condizioni operative critiche e impedisce anche all'aria esterna di entrare nel sistema.
Espansione dell'acqua quando riscaldata e protezione contro la sovrappressione
Gli impianti di riscaldamento dell'acqua calda funzionano a temperature dell'acqua fino a 90 °C. Tipicamente il sistema viene riempito con acqua a 15°C, che poi si espande quando riscaldata. Questo aumento di volume non deve portare a sovrappressione e traboccamento di liquido.
Quando il riscaldamento viene spento in estate, il volume dell'acqua torna al suo valore originale. Pertanto, per garantire l'espansione senza ostacoli dell'acqua, è necessario installare un serbatoio sufficientemente grande.
I vecchi impianti di riscaldamento avevano vasi di espansione aperti. Si trovavano sempre sopra la sezione più alta del gasdotto. Quando la temperatura nel sistema aumenta, provocando l'espansione dell'acqua, aumenta anche il livello nel serbatoio. Con la diminuzione della temperatura, rispettivamente, diminuiva.
I moderni sistemi di riscaldamento utilizzano vasi di espansione a membrana (MBV). Quando la pressione nel sistema aumenta, la pressione nelle tubazioni e in altri elementi del sistema non deve superare il valore limite.
Pertanto, un prerequisito per ogni impianto di riscaldamento è la presenza di una valvola di sicurezza.
Quando la pressione sale al di sopra della norma, la valvola di sicurezza deve aprirsi e scaricare il volume d'acqua in eccesso che il vaso di espansione non può accogliere. Tuttavia, in un sistema attentamente progettato e mantenuto, una tale condizione critica non dovrebbe mai verificarsi.
Tutte queste considerazioni non tengono conto del fatto che la pompa di circolazione aumenta ulteriormente la pressione nell'impianto. Il rapporto tra la temperatura massima dell'acqua, la pompa scelta, la dimensione del vaso di espansione e la pressione di taratura della valvola di sicurezza deve essere accuratamente stabilito. La selezione casuale degli elementi del sistema, anche in base al loro costo, è inaccettabile in questo caso.
Il vaso di espansione a membrana viene fornito riempito di azoto. La pressione iniziale nel vaso di espansione a membrana deve essere regolata in base all'impianto di riscaldamento. L'acqua in espansione dal sistema di riscaldamento entra nel serbatoio e comprime la camera a gas attraverso il diaframma. I gas possono comprimersi, ma i liquidi no.
Pressione
Rilevamento della pressione
La pressione è la pressione statica di liquidi e gas misurata in recipienti, tubazioni rispetto alla pressione atmosferica (Pa, mbar, bar).
Pressione statica
La pressione statica è la pressione di un fluido immobile.
Pressione statica = livello sopra il punto di misura corrispondente + pressione iniziale nel vaso di espansione.
pressione dinamica
La pressione dinamica è la pressione di un flusso di fluido in movimento. Pressione di mandata della pompa Questa è la pressione di uscita di una pompa centrifuga quando è in funzione.
Calo di pressione
La pressione sviluppata da una pompa centrifuga per vincere la resistenza totale del sistema. Viene misurata tra l'ingresso e l'uscita della pompa centrifuga.
Pressione di esercizio
La pressione presente nell'impianto quando la pompa è in funzione. Pressione di esercizio consentita Il valore massimo della pressione di esercizio consentita dalle condizioni di funzionamento sicuro della pompa e dell'impianto.
cavitazione
cavitazione- questa è la formazione di bolle di gas a seguito della comparsa di una pressione locale inferiore alla pressione di vaporizzazione del liquido pompato all'ingresso della girante. Ciò comporta una diminuzione delle prestazioni (prevalenza) e dell'efficienza e provoca rumore e distruzione del materiale delle parti interne della pompa. A causa del collasso delle bolle d'aria nelle aree a pressione più elevata (ad esempio, all'uscita della girante), esplosioni microscopiche provocano sbalzi di pressione che possono danneggiare o distruggere il sistema idraulico. Il primo segno di ciò è il rumore nella girante e la sua erosione.
Un parametro importante di una pompa centrifuga è NPSH (altezza della colonna di liquido sopra l'ugello di aspirazione della pompa). Definisce la pressione minima di ingresso della pompa richiesta dal tipo di pompa per funzionare senza cavitazione, ovvero la pressione aggiuntiva necessaria per evitare la formazione di bolle. Il valore NPSH è influenzato dal tipo di girante e dalla velocità della pompa. I fattori esterni che influenzano questo parametro sono la temperatura del liquido, la pressione atmosferica.
Prevenzione della cavitazione
Per evitare la cavitazione, il liquido deve entrare nell'ingresso di una pompa centrifuga ad una certa altezza minima di aspirazione, che dipende dalla temperatura e dalla pressione atmosferica.
Altri modi per prevenire la cavitazione sono:
Aumento della pressione statica
Ridurre la temperatura del liquido (ridurre la pressione di vaporizzazione PD)
Scelta di una pompa con prevalenza idrostatica costante inferiore (prevalenza minima di aspirazione, NPSH)
Gli specialisti dell'azienda "Agrovodkom" saranno felici di aiutarti a decidere la migliore scelta di pompa. Contattaci!
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Alessandro
2013-10-22 09:38:26
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Tema: Natura inanimata
Lezione: Proprietà dell'acqua liquida
Nella sua forma pura, l'acqua non ha sapore, odore e colore, ma non succede quasi mai così, perché dissolve attivamente la maggior parte delle sostanze in sé e si combina con le loro particelle. Inoltre, l'acqua può penetrare vari corpi(gli scienziati hanno trovato l'acqua anche nelle pietre).
Il cloro ha un punto debole: può reagire alla formazione di clorammine e idrocarburi clorurati, pericolosi cancerogeni. Il sottoprodotto di questa reazione è il clorito. Studi tossicologici hanno dimostrato che il sottoprodotto della disinfezione con biossido di cloro, il clorito, non rappresenta un rischio significativo per la salute umana. Non esitare a contattarci se hai altre domande.
I nostri figli vedono il mondo in modo diverso. Nulla sfugge alla loro attenzione e la loro curiosità non conosce limiti. Fanno costantemente domande e vogliono rispondere a questa domanda. Ma i problemi con i bambini spesso interferiscono con noi. Condivideremo con te le domande più frequenti e le loro risposte per prepararci alla prossima volta.
Se riempi un bicchiere con l'acqua del rubinetto, apparirà pulito. Ma in realtà è una soluzione di molte sostanze, tra cui ci sono i gas (ossigeno, argon, azoto, diossido di carbonio), varie impurità contenute nell'aria, sali disciolti dal suolo, ferro dalle tubazioni dell'acqua, le più piccole particelle di polvere non disciolta, ecc.
Quando l'acqua viene riscaldata, le sue molecole iniziano a muoversi. All'aumentare di questo movimento, la distanza tra le molecole aumenta. Infine, arriva il momento in cui le relazioni tra le molecole diventano troppo deboli. Le molecole vengono disperse e diventano vapore acqueo. Questo processo è chiamato "evaporazione".
Cosa tiene gli aerei in aria? Cosa trattiene l'enorme aria nell'aria? Il potere del lavoro qui è chiamato "sollevamento". Il sollevamento si verifica quando l'aria passa contemporaneamente sopra e sotto il piano alare. Poiché l'aria si muove più velocemente dell'estremità dell'ala, esercita una pressione minore. Allo stesso tempo, l'aria densa sotto le ali spinge l'aereo verso l'alto. Maggiore è la velocità del velivolo, maggiore è la portanza.
Se applichi goccioline di acqua del rubinetto con una pipetta su un bicchiere pulito e lo lasci evaporare, rimarranno punti appena percettibili.
L'acqua di fiumi e torrenti, la maggior parte dei laghi contiene varie impurità, come i sali disciolti. Ma sono pochi, perché quest'acqua è fresca.
Se visto separatamente, ogni fiocco di neve è incolore e trasparente. La risposta è che quando i fiocchi di neve formano una grande massa, riflettono luce del sole. La luce riflessa è bianca perché anche il sole è bianco. Perché i capelli umani non possono essere naturali?
I capelli umani contengono pigmenti che li rendono neri, marroni, biondi o rossi. I nostri capelli contengono anche piccole bolle d'aria. Le combinazioni di pigmenti e la quantità di bolle d'aria nei capelli determinano il colore. I pigmenti che si trovano nei nostri capelli non possono risultare blu o verdi se combinati.
L'acqua scorre sulla terra e nel sottosuolo, riempie ruscelli, laghi, fiumi, mari e oceani, crea palazzi sotterranei.
Facendosi strada attraverso sostanze facilmente solubili, l'acqua penetra in profondità nel sottosuolo, portandole con sé, e attraverso fessure e fessure nelle rocce, formando grotte sotterranee, gocciola dal loro arco, creando bizzarre sculture. Miliardi di goccioline d'acqua evaporano nel corso di centinaia di anni e le sostanze disciolte nell'acqua (sali, calcari) si depositano sugli archi della grotta, formando ghiaccioli di pietra, chiamati stalattiti.
Perché gli astronauti viaggiano nello spazio? Contrariamente a quanto molti pensano, gli astronauti a bordo dell'International stazione Spaziale non esente da gravità. La gravità della Terra colpisce tutti gli oggetti in orbita. Ma l'alta quota a cui si trova la stazione la fa cadere per sempre. È come se l'oggetto in orbita non stesse ancora toccando la superficie del nostro pianeta e invece stesse volando sopra la Terra. Immagina una macchina dell'ascensore che cade dall'ultimo piano di un grattacielo. La persona all'interno di questa cabina sperimenterà una temporanea assenza di gravità.
Gli astronauti in orbita sperimentano la stessa cosa, ma sempre. Quando i raggi del sole entrano nell'atmosfera del pianeta, si disperdono e si rompono. Inizialmente, la luce solare bianca è divisa in 7 colori dell'arcobaleno. Poiché il blu si disperde più degli altri colori, domina. Ma il cielo non è mai completamente blu per la presenza di altri colori nello spettro.
Formazioni simili sul pavimento della grotta sono chiamate stalagmiti.
E quando una stalattite e una stalagmite crescono insieme, formando una colonna di pietra, questa è chiamata stalagnate.
La nebbia è composta da migliaia di minuscole goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio che galleggiano nell'aria appena sopra il suolo. Si forma quando l'aria è fredda e il terreno è caldo o viceversa. In entrambi i casi appare una densa nuvola di vapore acqueo o particelle di ghiaccio che si diffonde sulla superficie.
L'acqua è formata da una reazione chimica in cui l'idrogeno viene ossidato dall'ossigeno e viene rilasciato calore. Poiché si è già ritirata, l'acqua non può bruciare naturalmente. Perché gli orologi ruotano in senso orario? Prima di realizzare orologi meccanici, le persone usano gli orologi solari per avere un'idea di quanto tempo ci vuole. Meridiana appaiono per la prima volta nell'emisfero settentrionale, dove il movimento del sole fa muovere le ombre da sinistra a destra. Più tardi nella storia degli orologi meccanici, ereditano questo movimento dal sole.
Osservando la deriva del ghiaccio sul fiume, vediamo l'acqua allo stato solido (ghiaccio e neve), liquido (che scorre sotto di esso) e gassoso (le più piccole particelle d'acqua che salgono nell'aria, che sono anche chiamate vapore acqueo).
La forma rotonda è ideale per rotolare su superfici piane. Poiché tutti i punti della ruota sono equidistanti dal loro asse, l'asse rimane alla stessa altezza dal suolo e il veicolo non si muove su e giù mentre percorre la strada. Oltre a garantire che la nostra biancheria intima fornisca, protegge anche le nostre parti intime da infezioni e lesioni. Igiene - motivo principale che indossiamo biancheria intima. In passato i vestiti erano molto costosi e spesso le persone non potevano cambiarli.
Questo tentativo richiede un po' più di tempo, quindi pianificalo per due incontri e gradualmente "cresci" cristalli decorativi, commestibili e non commestibili. Puoi creare un display di cristallo, cristalli per dare un nome a te stesso, creare immagini di cristallo, attendere con impazienza le tue idee e le tue foto.
L'acqua può trovarsi contemporaneamente in tutti e tre gli stati: c'è sempre vapore acqueo e nuvole nell'aria, che consistono in goccioline d'acqua e cristalli di ghiaccio.
Il vapore acqueo è invisibile, ma può essere facilmente rilevato se si lascia un bicchiere d'acqua raffreddato in frigorifero per un'ora in una stanza calda, sulle cui pareti appariranno immediatamente gocce d'acqua. A contatto con le pareti fredde del vetro, il vapore acqueo contenuto nell'aria si trasforma in goccioline d'acqua e si deposita sulla superficie del vetro.
Cristalli commestibili e non commestibili Puoi aprire e scaricare l'intero testo o. Argomento: Cristallizzazione, soluzioni sature. I solidi si dividono in sostanze amorfe e cristalline. La disposizione delle particelle di sostanze amorfe è casuale e la loro struttura ricorda quella dei liquidi. Le particelle di sostanze cristalline si trovano in un reticolo cristallino. La base di questa griglia è una cella unitaria, che viene costantemente ripetuta.
La cristallizzazione o cristallizzazione è un fenomeno in cui i cristalli solidi regolari sono formati da un liquido dovuto a ambiente. I cristalli possono formarsi da soluzioni, fusioni o vapori in cui i cambiamenti di pressione, temperatura o concentrazione di una sostanza possono portare alla cristallizzazione. Per un processo regolare, è richiesta almeno una delle seguenti condizioni: Ridurre la temperatura del liquido iniziale. Aumento della concentrazione del cristallizzatore dovuto all'evaporazione del solvente. Acidificazione del materiale di partenza con un cristallizzatore.
Riso. 11. Condensa sulle pareti di un vetro freddo ()
Per lo stesso motivo, nella stagione fredda, l'interno del vetro della finestra si appanna. L'aria fredda non può contenere tanto vapore acqueo quanto l'aria calda, quindi una parte di esso condensa e si trasforma in goccioline d'acqua.
La cristallizzazione da una soluzione si verifica quando la sostanza di cristallizzazione viene dissolta fino a quando la soluzione non è saturata a una data temperatura. Dopo il riscaldamento, la soluzione diventa di nuovo insatura, ma dopo il raffreddamento o l'evaporazione del solvente, la soluzione diventa sovrasatura e si verifica la cristallizzazione. La cristallizzazione naturale avviene dopo la formazione dei nuclei del nucleo di nucleazione. La cristallizzazione può anche essere indotta artificialmente dalla cosiddetta inoculazione, introducendo un corpo estraneo nella soluzione, e questo metodo viene utilizzato, ad esempio, nella produzione di zucchero.
Anche la scia bianca dietro un aeroplano che vola nel cielo è il risultato della condensazione dell'acqua.
Se porti uno specchio alle labbra ed espiri, minuscole goccioline d'acqua rimarranno sulla sua superficie, questo dimostra che quando respiri, una persona inala il vapore acqueo con l'aria.
Il nome deriva dall'arabo barbabietola - bianco. Ulteriore uso in chimica e Industria alimentare, vetro, carta, agricoltura come fertilizzante e per saldatura a fucina. Per questi scopi, viene anche preparato artificialmente. Strumenti: borace, bollitore, acqua, vetro trasparente, volteggiare o cannuccia, filo o filo, scovolino, colorante alimentare, cucchiaio.
Costruzione: formiamo qualsiasi forma dallo scovolino. Attacciamo questa forma a un filo o filo. Appendiamo un bastoncino su un cucchiaio o una cannuccia. Versiamo l'acqua in una teiera e la versiamo in un bicchiere. Mescolare il borace in acqua fino ad ottenere una soluzione satura. Se il borace residuo rimane nel contenitore, ricostituire la soluzione in un bicchiere pulito. Usando uno spiedino, appendiamo il nostro corpo di filo peloso nel bicchiere in modo che sia completamente immerso nella soluzione satura di borace che abbiamo creato e che non tocchi le pareti e il fondo del bicchiere in un dato momento.
Quando riscaldata, l'acqua "si espande". Un semplice esperimento può dimostrarlo: un tubo di vetro è stato immerso in una fiaschetta con acqua e ne è stato misurato il livello dell'acqua; quindi il pallone è stato calato in un recipiente con acqua calda e, dopo aver riscaldato l'acqua, è stato nuovamente misurato il livello nel tubo, che è aumentato notevolmente, poiché l'acqua aumenta di volume quando riscaldata.
L'intero sistema viene lasciato in soluzione per una notte in modo che il borace possa cristallizzare. Spiegazione: il filo lanuginoso è il luogo in cui i nuclei di cristallizzazione sono molto ben formati, in cui i cristalli di borace vengono gradualmente impacchettati e il cristallo cresce. La cristallizzazione viene accelerata utilizzando acqua calda per formare una soluzione satura e il raffreddamento e l'evaporazione per creare una soluzione in eccesso.
Tempo: preparazione dell'esperimento e preparazione di tutti gli ausili 5 minuti. Prova sperimentale5 min. Crescita dei cristalli 24 ore. Designazione dei cristalli. Stima 10 minuti. Prova 5 minuti. In 25 minuti e 24 ore. È possibile un'ulteriore discussione dell'esperimento e della sua modifica.
Riso. 14. Una fiaschetta con un tubo, il numero 1 e una linea indicano il livello iniziale dell'acqua
Riso. 15. Una fiaschetta con un tubo, il numero 2 e una linea indicano il livello dell'acqua quando riscaldata
Esprime come cambia l'energia interna, cioè la somma dell'energia del movimento e della posizione delle particelle di un corpo quando quel corpo si raffredda o aumenta la sua temperatura. Il calore è uguale all'energia che un corpo caldo fornisce durante lo scambio di calore. Il trasferimento di calore avviene per irraggiamento.
In tutti gli stati, le molecole sono in costante movimento disordinato. Ogni particella ha il suo posto che vibra intorno ad essa. Quando le particelle vengono riscaldate, vibrano più velocemente. Quando la temperatura aumenta abbastanza, le particelle si staccano dalla loro posizione fissa e iniziano a muoversi liberamente. A questo punto il solido comincerà a trasformarsi in liquido. Chiamiamo questo lo scioglimento che avviene e diciamo che il tessuto si sta sciogliendo.
Quando l'acqua si raffredda, si "comprime". Ciò può essere dimostrato con un esperimento simile: in questo caso, la fiaschetta con il tubo è stata calata in un recipiente con ghiaccio, dopo il raffreddamento, il livello dell'acqua nel tubo è sceso dal segno iniziale, perché l'acqua è diminuita di volume.
Solidificazione Quando un liquido si raffredda, inizia a solidificarsi ad una certa temperatura e si trasforma in un tessuto. Le particelle che sono libere di muoversi si muovono più lentamente man mano che la temperatura diminuisce fino a quando convergono e si depositano in una posizione fissa attorno alla quale vibrano. Il liquido diventa solido. Chiamiamo questa solidificazione e diciamo che la sostanza si solidificherà.
L'ebollizione si verifica quando un liquido viene riscaldato fino al suo punto di ebollizione. Il punto di ebollizione è diverso per liquidi diversi. Il punto di ebollizione dipende anche dalla pressione sopra il liquido. Colpisce anche l'ebollizione in vasi di notevole altezza. Il liquido passa nel gas solo dalla superficie. Il liquido evaporante rimuove il calore dall'ambiente. L'evaporazione avviene a qualsiasi temperatura del liquido.
Riso. 16. Un pallone con un tubo, il numero 3 e una linea indicano il livello dell'acqua durante il raffreddamento
Ciò accade perché le particelle d'acqua, le molecole, si muovono più velocemente quando riscaldate, si scontrano tra loro, si respingono dalle pareti del recipiente, la distanza tra le molecole aumenta e quindi il liquido occupa un volume maggiore. Quando l'acqua si raffredda, il movimento delle sue particelle rallenta, la distanza tra le molecole diminuisce e per il liquido è richiesto un volume inferiore.
Piani delle lezioni sugli affari governativi, attività degli studenti e organizzatori grafici
Più alta è la temperatura, più veloce è l'evaporazione, le dimensioni da superficie a superficie, più rapida evaporazione, proprietà del liquido, flusso di gas su un liquido, pressione di vapore su un liquido. La materia può essere descritta come qualcosa che occupa spazio nel nostro universo. Il tipo di particelle e il modo in cui le particelle sono disposte determinano come apparirà la domanda e cosa può fare. Una buona comprensione dello stato della materia è la chiave per descrivere l'universo che ci circonda.
Proprietà dei diversi stati della materia
Il tipo di assegnazione individuale o di gruppo.Riso. 17. Molecole d'acqua a temperatura normale
Riso. 18. Molecole d'acqua quando riscaldate
Riso. 19. Molecole d'acqua durante il raffreddamento
Tali proprietà sono possedute non solo dall'acqua, ma anche da altri liquidi (alcool, mercurio, benzina, cherosene).
La conoscenza di questa proprietà dei liquidi ha portato all'invenzione di un termometro (termometro), che utilizza alcol o mercurio.
Quando si congela, l'acqua si espande. Questo si può provare se un contenitore riempito d'acqua fino all'orlo viene coperto lasco con un coperchio e riposto in congelatore, dopo un po' vedremo che il ghiaccio formatosi solleverà il coperchio, andando oltre il contenitore.
Questa proprietà viene presa in considerazione durante la posa dei tubi dell'acqua, che devono essere isolati in modo che durante il congelamento il ghiaccio formato dall'acqua non rompa i tubi.
In natura, l'acqua gelata può distruggere le montagne: se l'acqua si accumula nelle fessure delle rocce in autunno, gela in inverno e sotto la pressione del ghiaccio, che occupa un volume maggiore dell'acqua da cui si è formata, rocce crepi e rompi.
L'acqua che gela nelle fessure della strada porta alla distruzione dell'asfalto.
Lunghe creste che ricordano le pieghe sui tronchi d'albero sono ferite da rotture del legno sotto la pressione della linfa degli alberi che vi si congela. Pertanto, nei freddi inverni, puoi sentire il crepitio degli alberi nel parco o nella foresta.
- Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Il mondo 3. M.: Balla.
- Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Il mondo intorno a 3. M.: Casa editrice "Fedorov".
- Pleshakov A.A. Mondo circostante 3. M.: Illuminismo.
- Festival delle idee pedagogiche ().
- Scienza e istruzione ().
- Classe pubblica ().
- Prepara un breve test (4 domande con tre possibili risposte) sul tema "L'acqua intorno a noi".
- Conduci un piccolo esperimento: metti un bicchiere di acqua molto fredda sul tavolo in una stanza calda. Descrivi cosa accadrà, spiega perché.
- *Disegna il movimento delle molecole d'acqua in uno stato riscaldato, normale e raffreddato. Se necessario, scrivi didascalie sul tuo disegno.
L'acqua è la sostanza più comune sul pianeta e ha una caratteristica che la distingue dagli altri liquidi: riscaldata dal suo punto di fusione a 40 °C, la sua comprimibilità aumenta e poi diminuisce.
Proprietà uniche dell'acqua
Sulla Terra, non c'è sostanza più importante per l'uomo dell'acqua. Oceani e mari occupano ¾ della superficie del pianeta, un altro 20% della superficie terrestre è coperto da neve e ghiaccio: acqua solida. Se non fosse per l'acqua, che influisce direttamente sul clima, la Terra si trasformerebbe in una pietra senza vita che vola nello spazio.
Durante il giorno, l'umanità consuma almeno 1 miliardo di tonnellate di acqua, mentre la quantità totale della risorsa sul pianeta rimane la stessa. Milioni di anni fa, sulla superficie della Terra c'era tanta acqua quanta ne c'è adesso.
Gli organismi viventi che abitano il pianeta hanno imparato ad adattarsi a condizioni avverse. Ma nessuna creatura può esistere senza acqua: questa sostanza è contenuta in tutti gli animali e le piante. Il corpo umano è composto da ¾ di acqua.
Contenuto d'acqua nel corpo umanoLe principali proprietà dell'acqua:
Non ha colore;
trasparente;
Non ha odore e sapore;
Capace di stare in tre stati di aggregazione;
In grado di passare da uno stato di aggregazione all'altro;
Un esperimento che dimostra le proprietà dell'acqua riscaldata e raffreddata
Per condurre un esperimento a casa, avrai bisogno di due contenitori e due boccette da laboratorio con un tubo di uscita del gas, oltre a sostanze: ghiaccio, acqua calda e acqua a temperatura ambiente.
Versare l'acqua a temperatura ambiente in due boccette identiche, contrassegnare il livello dell'acqua con un segno e abbassarlo in due contenitori, con acqua calda e ghiaccio. Qual è il risultato dell'esperimento? L'acqua nel pallone, immersa in acqua calda, sale al di sopra del segno. L'acqua nella fiaschetta, posta nel ghiaccio, scende al di sotto del segno.
Conclusione: come risultato del riscaldamento, l'acqua si espande e, quando si raffredda, si contrae.
Un esperimento che dimostra le proprietà dell'acqua durante lo stoccaggio in diverse condizioni
L'esperimento viene effettuato a casa la sera. Riempiamo tre contenitori identici (i bicchieri sono adatti) con 100 ml di acqua. Mettiamo un bicchiere sul davanzale, il secondo - sul tavolo, il terzo - vicino alla batteria.
Al mattino confrontiamo i risultati: nel bicchiere lasciato sul davanzale l'acqua è evaporata di 1/3, nel bicchiere sul tavolo l'acqua è evaporata della metà, il bicchiere vicino alla batteria si è rivelato vuoto e asciutto: il l'acqua è evaporata da esso. Conclusione: l'evaporazione dell'acqua dipende dalla temperatura ambiente e più è alta, più velocemente evapora l'acqua.
Trasformare il vapore acqueo in acqua
Per l'esperimento, prepariamo attrezzature speciali:
lampada ad alcool;
piastra metallica;
Una fiaschetta con un tubo di uscita del gas.
Versare l'acqua nella fiaschetta e scaldare su una lampada ad alcool fino a quando non bolle. Teniamo una piastra di metallo fredda vicino al tubo di uscita del gas - il vapore si deposita su di essa sotto forma di goccioline d'acqua. trasformazione acqua gassosa in un liquido si chiama condensazione. Conclusione: se fortemente riscaldata, l'acqua si trasforma in vapore e torna allo stato liquido quando viene a contatto con una superficie fredda.
Condensa sulla superficie del vetro
Riscaldare l'acqua a bollore
L'acqua che raggiunge il punto di ebollizione ha caratteristiche peculiari: il liquido bolle, all'interno compaiono delle bolle, sale un vapore denso. Ciò accade perché le molecole d'acqua, quando riscaldate, ricevono energia aggiuntiva dalla fonte di calore e si muovono più velocemente. Con il riscaldamento prolungato, il liquido raggiunge il punto di ebollizione: sulle pareti del piatto compaiono delle bolle.
acqua riscaldata
Se l'ebollizione non viene interrotta, il processo continua fino a quando tutta l'acqua non è stata convertita in gas. All'aumentare della temperatura, la pressione aumenta, le molecole d'acqua si muovono più velocemente e superano le forze intermolecolari che le legano. La pressione atmosferica si oppone alla pressione di vapore. L'acqua bolle quando la pressione del vapore supera o raggiunge la pressione esterna.
Una delle sostanze più comuni sulla Terra: l'acqua. Ne abbiamo bisogno, come l'aria, ma a volte non ce ne accorgiamo affatto. Lei lo è e basta. Ma si scopre
Una delle sostanze più comuni sulla Terra: l'acqua. Ne abbiamo bisogno, come l'aria, ma a volte non ce ne accorgiamo affatto. Lei lo è e basta. Ma si scopre che l'acqua normale può cambiare volume e pesare più o meno. Quando l'acqua evapora, si riscalda e si raffredda, accadono cose davvero sorprendenti, di cui impareremo oggi.
Muriel Mandell nel suo libro divertente "Esperimenti fisici per bambini" espone i pensieri più interessanti sulle proprietà dell'acqua, sulla base delle quali non solo i giovani fisici possono imparare molte cose nuove, ma anche gli adulti rinnoveranno la loro conoscenza di non dovevo presentare domanda da molto tempo, quindi si sono rivelati leggermente dimenticati.Oggi parleremo del volume e del peso dell'acqua. Si scopre che lo stesso volume d'acqua non ha sempre lo stesso peso. E se versi dell'acqua in un bicchiere e non si rovescia oltre il bordo, ciò non significa che si adatterà in nessun caso.
1. L'acqua si espande quando riscaldata
Metti un barattolo pieno d'acqua in una casseruola riempita con cinque centimetri di acqua bollente. acqua e fate cuocere a fuoco basso. L'acqua del barattolo inizierà a traboccare. Questo perché una volta riscaldata, l'acqua, come altri liquidi, inizia a occupare più spazio. Le molecole si respingono con maggiore intensità e questo porta ad un aumento del volume dell'acqua.2. L'acqua si restringe quando si raffredda
Lascia raffreddare l'acqua nel barattolo temperatura ambiente, oppure versare nuova acqua e metterla in frigorifero. Dopo un po', scoprirai che il barattolo precedentemente pieno non è più pieno. Quando viene raffreddata a una temperatura di 3,89 gradi Celsius, l'acqua diminuisce di volume al diminuire della temperatura. La ragione di ciò era una diminuzione della velocità di movimento delle molecole e la loro convergenza tra loro sotto l'influenza del raffreddamento.Sembrerebbe che tutto sia molto semplice: più fredda è l'acqua, meno volume occupa, ma...
3. ... il volume dell'acqua aumenta nuovamente quando si congela
Riempi il barattolo d'acqua fino all'orlo e copri con un pezzo di cartone. Mettilo in freezer e aspetta che si congeli. Scoprirai che il "coperchio" di cartone è stato espulso. Nell'intervallo di temperatura compreso tra 3,89 e 0 gradi Celsius, cioè sulla strada per il punto di congelamento, l'acqua ricomincia ad espandersi. Lei è una delle poche sostanze conosciute avere una proprietà simile.Se usi un coperchio ermetico, il ghiaccio semplicemente distruggerà il barattolo. Hai mai sentito dire che anche i tubi dell'acqua possono rompersi con il ghiaccio?4. Il ghiaccio è più leggero dell'acqua
Metti un paio di cubetti di ghiaccio in un bicchiere d'acqua. Il ghiaccio galleggerà in superficie. L'acqua si espande quando si congela. E, di conseguenza, il ghiaccio è più leggero dell'acqua: il suo volume è circa il 91% del corrispondente volume d'acqua.Questa proprietà dell'acqua esiste in natura per una ragione. Ha uno scopo ben preciso. Dicono che i fiumi gelino in inverno. Ma in realtà, questo non è del tutto vero. Di solito si blocca solo un piccolo strato superiore. Questa calotta di ghiaccio non affonda perché è più leggera dell'acqua liquida. Rallenta il congelamento dell'acqua alla profondità del fiume e funge da specie di coperta, proteggendo pesci e altri animali fluviali e lacustri dalle forti gelate invernali. Studiando la fisica, inizi a capire che molte cose in natura sono organizzate opportunamente.
5. L'acqua del rubinetto contiene minerali
Versare 5 cucchiai di semplice acqua di rubinetto in una piccola ciotola di vetro. Quando l'acqua sarà evaporata, sulla ciotola rimarrà un bordo bianco. Questo bordo è formato da minerali che sono stati disciolti nell'acqua mentre passava attraverso gli strati di terreno.Guarda dentro il tuo bollitore e vedrai depositi di minerali lì. La stessa placca si forma sul foro per lo scarico dell'acqua nella vasca.Prova a far evaporare l'acqua piovana per vedere se contiene minerali.Il fisico giapponese Masakazu Matsumoto ha avanzato una teoria che spiega perché l'acqua si restringe quando riscaldata da 0 a 4°C invece di espandersi. Secondo il suo modello, l'acqua contiene microformazioni - "vitriti", che sono poliedri cavi convessi, ai cui vertici ci sono molecole d'acqua e legami idrogeno fungono da bordi. All'aumentare della temperatura, due fenomeni competono tra loro: l'allungamento legami di idrogeno tra le molecole d'acqua e la deformazione delle vetriti, portando ad una diminuzione delle loro cavità. Nell'intervallo di temperatura da 0 a 3,98°C, quest'ultimo fenomeno domina l'effetto dell'allungamento del legame idrogeno, che alla fine dà la compressione osservata dell'acqua. Finora, non vi è alcuna conferma sperimentale del modello Matsumoto, così come altre teorie che spiegano la compressione dell'acqua.
A differenza della stragrande maggioranza delle sostanze, quando riscaldata, l'acqua è in grado di ridurre il suo volume (Fig. 1), ovvero ha un coefficiente di dilatazione termica negativo. Tuttavia, noi stiamo parlando non sull'intero intervallo di temperatura in cui l'acqua esiste allo stato liquido, ma solo su un'area ristretta, da 0 ° C a circa 4 ° C. Ad alte temperature, l'acqua, come altre sostanze, si espande.
A proposito, l'acqua non è l'unica sostanza che tende a restringersi con l'aumentare della temperatura (o ad espandersi quando si raffredda). Anche bismuto, gallio, silicio e antimonio possono "vantarsi" di un comportamento simile. Tuttavia, a causa della sua struttura interna più complessa, nonché della sua prevalenza e importanza in vari processi, è l'acqua che attira l'attenzione degli scienziati (vedi Continua Lo studio della struttura dell'acqua, "Elementi", 10.09.2006).
Qualche tempo fa, la teoria generalmente accettata, che rispondeva alla domanda sul perché l'acqua aumenta il suo volume al diminuire della temperatura (Fig. 1), era un modello di una miscela di due componenti: "normale" e "simile al ghiaccio". Questa teoria fu proposta per la prima volta nel 19° secolo da Harold Whiting e successivamente sviluppata e migliorata da molti scienziati. Relativamente di recente, nell'ambito del polimorfismo dell'acqua scoperto, la teoria di Whiting è stata ripensata. D'ora in poi, si ritiene che nell'acqua superraffreddata ci siano due tipi di nanodomini simili al ghiaccio: aree simili al ghiaccio amorfo di alta e bassa densità. Il riscaldamento dell'acqua superraffreddata porta alla fusione di queste nanostrutture e alla comparsa di due tipi di acqua: con densità maggiore e minore. È l'astuta competizione di temperatura tra i due "tipi" dell'acqua risultante che dà origine a una dipendenza non monotona della densità dalla temperatura. Tuttavia, questa teoria non è stata ancora confermata sperimentalmente.
Devi stare attento con questa spiegazione. Non è un caso che qui vengano citate solo strutture che ricordano il ghiaccio amorfo. Il punto è che le regioni nanoscopiche del ghiaccio amorfo e dei suoi analoghi macroscopici hanno parametri fisici diversi.
Il fisico giapponese Masakazu Matsumoto decise di trovare una spiegazione per l'effetto qui discusso "da zero", scartando la teoria di una miscela a due componenti. Usando modellazione al computer, ha considerato le proprietà fisiche dell'acqua in un ampio intervallo di temperature - da 200 a 360 K a pressione zero, al fine di scoprire su scala molecolare le vere ragioni dell'espansione dell'acqua quando viene raffreddata. Il suo articolo sulla rivista Physical Review Letters si intitola: Perché l'acqua si espande quando si raffredda? Perché l'acqua si espande quando si raffredda?
Inizialmente, l'autore dell'articolo ha posto la domanda: cosa influisce sul coefficiente di dilatazione termica dell'acqua? Matsumoto ritiene che per questo sia sufficiente scoprire l'influenza di soli tre fattori: 1) cambiamenti nella lunghezza dei legami idrogeno tra le molecole d'acqua, 2) indice topologico - il numero di legami per una molecola d'acqua e 3) deviazione di l'angolo tra i legami dal valore di equilibrio (distorsione angolare).
Riso. 2. È più conveniente che le molecole d'acqua si uniscano in gruppi con un angolo tra i legami idrogeno pari a 109,47 gradi. Tale angolo è chiamato tetraedro, poiché è l'angolo che collega il centro di un tetraedro regolare e i suoi due vertici. Figura da lsbu.ac.uk
Prima di parlare dei risultati ottenuti dal fisico giapponese, faremo importanti osservazioni e chiarimenti sui tre fattori di cui sopra. Innanzitutto abituale formula chimica l'acqua H 2 O corrisponde solo al suo stato di vapore. In forma liquida, le molecole d'acqua sono combinate in gruppi (H 2 O) x per mezzo di un legame idrogeno, dove x è il numero di molecole. La combinazione energeticamente più favorevole di cinque molecole d'acqua (x = 5) con quattro legami idrogeno, in cui i legami formano un equilibrio, cosiddetto angolo tetraedrico, pari a 109,47 gradi (vedi Fig. 2).
Dopo aver analizzato la dipendenza della lunghezza del legame idrogeno tra le molecole d'acqua dalla temperatura, Matsumoto è giunto alla conclusione prevista: un aumento della temperatura dà luogo ad un allungamento lineare dei legami idrogeno. E questo, a sua volta, porta ad un aumento del volume dell'acqua, cioè alla sua espansione. Questo fatto contraddice i risultati osservati, quindi ha ulteriormente considerato l'influenza del secondo fattore. In che modo il coefficiente di dilatazione termica dipende dall'indice topologico?
La simulazione al computer ha dato il seguente risultato. In basse temperature Il maggior volume d'acqua in termini percentuali è occupato dai cluster d'acqua, che hanno 4 legami idrogeno per molecola (l'indice topologico è 4). Un aumento della temperatura provoca una diminuzione del numero di associati con indice 4, ma allo stesso tempo inizia ad aumentare il numero di cluster con indici 3 e 5. Dopo aver eseguito calcoli numerici, Matsumoto ha scoperto che il volume locale di cluster con indice topologico l'indice 4 praticamente non cambia all'aumentare della temperatura e la variazione del volume totale degli associati con gli indici 3 e 5 a qualsiasi temperatura si compensa a vicenda. Di conseguenza, una variazione di temperatura non modifica il volume totale dell'acqua, il che significa che l'indice topologico non ha alcun effetto sulla compressione dell'acqua quando viene riscaldata.
Resta da chiarire l'influenza della distorsione angolare dei legami idrogeno. E qui inizia il più interessante e importante. Come accennato in precedenza, le molecole d'acqua tendono a unirsi in modo che l'angolo tra i legami idrogeno sia tetraedrico. Tuttavia, le vibrazioni termiche delle molecole d'acqua e le interazioni con altre molecole non incluse nel cluster impediscono loro di farlo, deviando l'angolo del legame idrogeno dal valore di equilibrio di 109,47 gradi. Per quantificare questo processo di deformazione angolare, Matsumoto e colleghi, sulla base del loro precedente lavoro Topological building blocks of idrogeno bond network in water, pubblicato nel 2007 sul Journal of Chemical Physics, hanno ipotizzato l'esistenza di microstrutture tridimensionali nell'acqua simili a poliedri cavi convessi. Successivamente, in pubblicazioni successive, chiamarono tali microstrutture vetriti (Fig. 3). In essi, i vertici sono molecole d'acqua, il ruolo dei bordi è svolto dai legami idrogeno e l'angolo tra i legami idrogeno è l'angolo tra i bordi in vetrite.
Secondo la teoria di Matsumoto, esiste un'enorme varietà di forme di vetriti, che, come gli elementi a mosaico, costituiscono gran parte della struttura dell'acqua e che allo stesso tempo ne riempiono uniformemente l'intero volume.
Riso. 3. Sei vetrite tipiche che formano la struttura interna dell'acqua. Le sfere corrispondono a molecole d'acqua, i segmenti tra le sfere rappresentano legami a idrogeno. Vitriti Soddisfare famoso teorema Eulero per i poliedri: il numero totale di vertici e facce meno il numero di spigoli è 2. Ciò significa che le vetrite sono poliedri convessi. Altri tipi di vetriti possono essere visualizzati su vitrite.chem.nagoya-u.ac.jp. Riso. da un articolo di Masakazu Matsumoto, Akinori Baba e Iwao Ohminea Network Motif of Water pubblicato su AIP Conf. Proc.
Le molecole d'acqua tendono a creare angoli tetraedrici nelle vitriti, poiché le vitriti dovrebbero avere l'energia più bassa possibile. Tuttavia, a causa dei movimenti termici e delle interazioni locali con altre vetriti, alcune microstrutture non hanno una geometria con angoli tetraedrici (o angoli vicini a questo valore). Accettano tali configurazioni strutturalmente non di equilibrio (che non sono per loro le più favorevoli dal punto di vista energetico), che consentono all'intera “famiglia” di vetriti di ricevere valore più piccolo energia tra le possibili. Tali vetrini, cioè vetrini che, per così dire, si sacrificano per "interessi energetici comuni", sono chiamati frustrati. Se nelle vetrine non frustrate il volume della cavità è massimo a una data temperatura, le vetrine frustrate, al contrario, hanno il volume minimo possibile.
Le simulazioni al computer di Matsumoto hanno mostrato che il volume medio delle cavità di vetrite diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura. Allo stesso tempo, i vetrini frustrati riducono significativamente il loro volume, mentre il volume della cavità dei vetrini non frustrati quasi non cambia.
Pertanto, la compressione dell'acqua con l'aumento della temperatura è causata da due effetti concorrenti: l'allungamento dei legami idrogeno, che porta ad un aumento del volume dell'acqua e una diminuzione del volume delle cavità delle vetrite frustrate. Nell'intervallo di temperatura da 0 a 4°C, prevale quest'ultimo fenomeno, come mostrato dai calcoli, che alla fine porta alla compressione osservata dell'acqua all'aumentare della temperatura.
Resta da attendere la conferma sperimentale dell'esistenza dei vetriti e del loro comportamento. Ma questo, ahimè, è un compito molto difficile.
Siamo circondati dall'acqua, di per sé, come parte di altre sostanze e corpi. Può essere solido, liquido o gassoso, ma l'acqua è sempre intorno a noi. Perché l'asfalto si screpola sulle strade, perché un barattolo di vetro d'acqua scoppia al freddo, perché i finestrini si appannano nella stagione fredda, perché un aereo lascia una scia bianca nel cielo - cercheremo risposte a tutti questi e altri "perché ” in questa lezione. Impareremo come cambiano le proprietà dell'acqua quando riscaldata, raffreddata e congelata, come si formano grotte sotterranee e figure bizzarre in esse, come funziona un termometro.
Tema: Natura inanimata
Lezione: Proprietà dell'acqua liquida
Nella sua forma pura, l'acqua non ha sapore, odore e colore, ma non succede quasi mai così, perché dissolve attivamente la maggior parte delle sostanze in sé e si combina con le loro particelle. Inoltre, l'acqua può penetrare in vari corpi (gli scienziati hanno trovato acqua anche nelle pietre).
Se riempi un bicchiere con l'acqua del rubinetto, apparirà pulito. Ma in realtà è una soluzione di molte sostanze, tra cui ci sono gas (ossigeno, argon, azoto, anidride carbonica), varie impurità contenute nell'aria, sali disciolti dal suolo, ferro dalle tubazioni dell'acqua, la più piccola polvere non disciolta particelle, ecc.
Se applichi goccioline di acqua del rubinetto con una pipetta su un bicchiere pulito e lo lasci evaporare, rimarranno punti appena percettibili.
L'acqua di fiumi e torrenti, la maggior parte dei laghi contiene varie impurità, come i sali disciolti. Ma sono pochi, perché quest'acqua è fresca.
L'acqua scorre sulla terra e nel sottosuolo, riempie ruscelli, laghi, fiumi, mari e oceani, crea palazzi sotterranei.
Facendosi strada attraverso sostanze facilmente solubili, l'acqua penetra in profondità nel sottosuolo, portandole con sé, e attraverso fessure e fessure nelle rocce, formando grotte sotterranee, gocciola dal loro arco, creando bizzarre sculture. Miliardi di goccioline d'acqua evaporano nel corso di centinaia di anni e le sostanze disciolte nell'acqua (sali, calcari) si depositano sugli archi della grotta, formando ghiaccioli di pietra, chiamati stalattiti.
Formazioni simili sul pavimento della grotta sono chiamate stalagmiti.
E quando una stalattite e una stalagmite crescono insieme, formando una colonna di pietra, questa è chiamata stalagnate.
Osservando la deriva del ghiaccio sul fiume, vediamo l'acqua allo stato solido (ghiaccio e neve), liquido (che scorre sotto di esso) e gassoso (le più piccole particelle d'acqua che salgono nell'aria, che sono anche chiamate vapore acqueo).
L'acqua può trovarsi contemporaneamente in tutti e tre gli stati: c'è sempre vapore acqueo e nuvole nell'aria, che consistono in goccioline d'acqua e cristalli di ghiaccio.
Il vapore acqueo è invisibile, ma può essere facilmente rilevato se si lascia un bicchiere d'acqua raffreddato in frigorifero per un'ora in una stanza calda, sulle cui pareti appariranno immediatamente gocce d'acqua. A contatto con le pareti fredde del vetro, il vapore acqueo contenuto nell'aria si trasforma in goccioline d'acqua e si deposita sulla superficie del vetro.
Riso. 11. Condensa sulle pareti di un vetro freddo ()
Per lo stesso motivo, nella stagione fredda, l'interno del vetro della finestra si appanna. L'aria fredda non può contenere tanto vapore acqueo quanto l'aria calda, quindi una parte di esso condensa e si trasforma in goccioline d'acqua.
Anche la scia bianca dietro un aeroplano che vola nel cielo è il risultato della condensazione dell'acqua.
Se porti uno specchio alle labbra ed espiri, minuscole goccioline d'acqua rimarranno sulla sua superficie, questo dimostra che quando respiri, una persona inala il vapore acqueo con l'aria.
Quando riscaldata, l'acqua "si espande". Un semplice esperimento può dimostrarlo: un tubo di vetro è stato immerso in una fiaschetta con acqua e ne è stato misurato il livello dell'acqua; quindi il pallone è stato calato in un recipiente con acqua calda e, dopo aver riscaldato l'acqua, è stato nuovamente misurato il livello nel tubo, che è aumentato notevolmente, poiché l'acqua aumenta di volume quando riscaldata.
Riso. 14. Una fiaschetta con un tubo, il numero 1 e una linea indicano il livello iniziale dell'acqua
Riso. 15. Una fiaschetta con un tubo, il numero 2 e una linea indicano il livello dell'acqua quando riscaldata
Quando l'acqua si raffredda, si "comprime". Ciò può essere dimostrato con un esperimento simile: in questo caso, la fiaschetta con il tubo è stata calata in un recipiente con ghiaccio, dopo il raffreddamento, il livello dell'acqua nel tubo è sceso dal segno iniziale, perché l'acqua è diminuita di volume.
Riso. 16. Un pallone con un tubo, il numero 3 e una linea indicano il livello dell'acqua durante il raffreddamento
Ciò accade perché le particelle d'acqua, le molecole, si muovono più velocemente quando riscaldate, si scontrano tra loro, si respingono dalle pareti del recipiente, la distanza tra le molecole aumenta e quindi il liquido occupa un volume maggiore. Quando l'acqua si raffredda, il movimento delle sue particelle rallenta, la distanza tra le molecole diminuisce e per il liquido è richiesto un volume inferiore.
Riso. 17. Molecole d'acqua a temperatura normale
Riso. 18. Molecole d'acqua quando riscaldate
Riso. 19. Molecole d'acqua durante il raffreddamento
Tali proprietà sono possedute non solo dall'acqua, ma anche da altri liquidi (alcool, mercurio, benzina, cherosene).
La conoscenza di questa proprietà dei liquidi ha portato all'invenzione di un termometro (termometro), che utilizza alcol o mercurio.
Quando si congela, l'acqua si espande. Questo si può provare se un contenitore riempito d'acqua fino all'orlo viene coperto lasco con un coperchio e riposto in congelatore, dopo un po' vedremo che il ghiaccio formatosi solleverà il coperchio, andando oltre il contenitore.
Questa proprietà viene presa in considerazione durante la posa dei tubi dell'acqua, che devono essere isolati in modo che durante il congelamento il ghiaccio formato dall'acqua non rompa i tubi.
In natura, l'acqua gelata può distruggere le montagne: se l'acqua si accumula nelle fessure delle rocce in autunno, gela in inverno, e sotto la pressione del ghiaccio, che occupa un volume maggiore dell'acqua da cui si è formata, le rocce si screpolano e crollo.
L'acqua che gela nelle fessure della strada porta alla distruzione dell'asfalto.
Lunghe creste che ricordano le pieghe sui tronchi d'albero sono ferite da rotture del legno sotto la pressione della linfa degli alberi che vi si congela. Pertanto, nei freddi inverni, puoi sentire il crepitio degli alberi nel parco o nella foresta.
- Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Il mondo intorno a 3. M.: Ballas.
- Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Il mondo intorno a 3. M.: Casa editrice "Fedorov".
- Pleshakov A.A. Mondo circostante 3. M.: Illuminismo.
- Festival delle idee pedagogiche ().
- Scienza e istruzione ().
- Classe pubblica ().
- Prepara un breve test (4 domande con tre possibili risposte) sul tema "L'acqua intorno a noi".
- Fai un piccolo esperimento: un bicchiere con molto acqua fredda mettere su un tavolo in una stanza calda. Descrivi cosa accadrà, spiega perché.
- *Disegna il movimento delle molecole d'acqua in uno stato riscaldato, normale e raffreddato. Se necessario, scrivi didascalie sul tuo disegno.