Конспект к внеклассному мероприятию по теме Вода - самое удивительное вещество на земле

Вода - самое удивительное вещество на Земле

Вода в нашей жизни - самое обычное и самое распространенное вещество. Однако с научной точки зрения это самая необычная, самая загадочная жидкость.

Но в чем же заключается необычность воды? Дело в том, что трудно назвать какое-либо ее свойство, которое не было бы аномальным, то есть ее поведение существенно отличается от такового у подавляющего большинства других жидкостей, у которых это поведение похоже и может быть объяснено из самых общих физических принципов.

Как хорошо известно, вода принята за образец меры - эталон для всех других веществ. Казалось бы, за эталон для физических констант следовало бы выбрать такое вещество, которое ведет себя самым нормальным, обычным образом. А получилось как раз наоборот.

И первое, самое поразительное, свойство воды заключается в том, что вода принадлежит к единственному веществу на нашей планете, которое при обычных условиях может находиться трех агрегатных состояниях: в твердом, жидком и газообразном.

Видеофрагмент.

Аномалия плотности.

Всем известна аномалия плотности воды. Она состоит в том, что плотность воды больше плотности льда (благодаря этому лед плавает на поверхности воды, вода в реках зимой не вымерзает до дна и т.д.). Обычно же при плавлении плотность жидкости оказывается меньше, чем у твёрдого тела. Вода единственное вещество, которое не подчиняется этой зависимости.

Аномалия сжимаемости.

Вот еще пример аномалии воды: необычное температурное поведение ее сжимаемости. Обычно сжимаемость жидкости растет с температурой: при высоких температурах жидкости более рыхлы и их легче сжать. Вода обнаруживает такое нормальное поведение только при высоких температурах. При низких температурах сжимаемость ведет себя противоположным образом.

Поверхностное натяжение

Среди необычных свойств воды трудно обойти вниманием еще одно - ее исключительно высокое поверхностное натяжение. Оно проявляется в том, что вода постоянно стремится стянуть, сократить свою поверхность, хотя она всегда принимает форму емкости, в которой находится в данный момент. Вода лишь кажется бесформенной, растекаясь по любой поверхности. Сила поверхностного натяжения заставляет молекулы ее наружного слоя сцепляться, создавая упругую внешнюю пленку. Воду можно налить в стакан "с верхом" и она не прольется.

Опыт: стакан с водой.

Благодаря пленке некоторые предметы, будучи тяжелее воды, не погружаются в воду (например, осторожно положенная плашмя стальная иголка).

Опыт: стакан с водой и булавка.

Многие насекомые (водомерки, ногохвостки и др.) не только передвигаются по поверхности воды, но взлетают с нее и садятся, как на твердую опору. Более того, живые существа приспособились использовать даже внутреннюю сторону водной поверхности. Личинки комаров повисают на ней с помощью не смачиваемых щетинок, а маленькие улитки - прудовики и катушки - ползают по ней в поисках добычи.

Видеофрагмент.

Высокое поверхностное натяжение позволяет воде принимать шарообразную форму при свободном падении или в состоянии невесомости: такая геометрическая форма имеет минимальную для данного объема поверхность.

Поведение воды в капиллярах подчиняется и более сложным физическим закономерностям. Смачивание и поверхностное натяжение лежат в основе явления, называемого капиллярностью. Состоит оно в том, что в узких каналах вода способна подниматься на высоту, гораздо большую, чем та, которая допускается силой тяжести для столбика данного сечения. Капиллярность имеет огромное значение для эволюции жизни на нашей планете. Благодаря этому явлению вода смачивает толщу Земли, лежащую значительно выше грунтовых вод, и доставляет корням растений растворы питательных солей с глубины десятков метров. Капиллярностью во многом обусловлено движение крови и тканевых жидкостей.

Опыт: капиллярные явления.

Что же это за необычный процесс, происходящий в воде и делающий ее непохожей на другие жидкости? Чтобы уяснить его физическую сущность, рассмотрим еще одну, на мой взгляд, самую сильную аномалию воды - тепловую аномалию.

Тепловая аномалия.

Ещё одна особенность воды: высокая теплоёмкость. У воды она в 10 раз больше, чем у железа. Из-за исключительной способности воды поглощать тепло, температура при её нагревании и охлаждении изменяется незначительно, поэтому морские обитателям никогда не угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение.

Способность воды накапливать большие запасы тепловой энергии позволяет сглаживать резкие температурные колебания на земной поверхности в различные времена года и в разное время суток. Вода выступает регулятором температуры на нашей планете.

Чтобы представить себе, насколько велика теплоёмкость воды, решим интересную задачу.

На какую высоту можно поднять слона массой 4 тонны, если затратить столько же энергии, сколько требуется для нагревания 3 литров воды от температуры 20С до кипения?

О возможности использования воды как источника тепловой энергии писал Ж.Верн: "

- Какое топливо заменит уголь? вода, ответил инженер. Вода? - переспросил Пенкроф… Да, но вода, разложенная на составные части, - пояснил Сайрус Смит. - Без сомнения это будет делаться при помощи электричества, которое в руках человека станет могучей силой. Да, я уверен, что наступит день, и вода заменит топливо: водород и кислород, из которых она состоит, будут применяться раздельно; они окажутся неисчерпаемым и таким мощным источником тепла и света, что углю до них далеко! Наступит день, друзья мои, и в трюмы пароходов станут грузить не уголь, а баллоны с двумя этими сжатыми газами, и они будут сгорать с огромнейшей тепловой отдачей… Вода - это уголь грядущих веков"

В наши дни мечты героев Ж.Верна стали реальностью. В виде топлива уже используется водород, т.к. при его горении выделяется большое количество теплоты. Особенно большое значение в перспективе будет иметь водород как экологически чистое топливо, ибо при его сгорании образуются водяные пары, не отравляющие атмосферу. Самолет с двигателем, работающем на водороде, прошел успешное испытание в России при перелете из Москвы во Владивосток.

Благодаря своей уникальности вода обладает удивительными, можно сказать, загадочными свойствами. К примеру, вода, прошедшая сквозь магнитное поле (омагниченная вода), находит применение в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и даже медицине. Омагниченная вода растворяет не только накипь в паровых котлах, но и почечные камни. Лекарства, приготовленные на омагниченной воде, действуют более эффективно.

А талая вода? Ученые в Томске обнаружили, что замачивание семян в талой снеговой воде повышает урожайность ячменя на четверть. Цыплят поили талой речной водой - через два месяца их вес был на 40 % больше, чем у тех, которые пили обычную воду из той же реки.

Есть и озвученная вода. Был проведен такой опыт: семена сосны одновременно замачивали в ведре обычной воды и в ведре той же воды, над которой час гудел автомобильный клаксон. Вторые саженцы были значительно выше и мощней своих собратьев.

С чем это может быть связано? Для того чтобы ответить на этот вопрос нужно детально изучить структуру воды. Именно там кроются все секреты самого загадочного и самого обычного вещества на земле - воды.