Какие свойства льда и снега

 Удивительные свойства снега и льда 

Электронная почта для отправки материалов на конкурс 
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
 

 Стоимость участия – 290 руб.

 Сейчас зима. Когда идет снег, можно рассмотреть, как разнообразны и красивы снежинки. Интересно, что любая снежинка всегда имеет 6 лучей.
Чтобы понять, почему снежинка имеет такую форму, посмотрим, как выглядит молекула воды в виде модели. Она состоит из атома кислорода (красный шарик) и двух атомов водорода (белые шарики). Каждая молекула воды представляет собой треугольник.

Кристаллы льда имеют форму шестигранника, который состоит из  таких  треугольников.

Этот самый первый кристаллик  и есть будущая снежинка.  Дальше он растет  за счет присоединения новых молекул к кристаллику.

Порядок присоединения новых молекул случайный, но  в итоге они выстраиваются в шестигранники, такие же, как и  первый кристаллик.

Далее у снежинки начнут расти ответвления. Как именно они будут  выглядеть,  зависит от температуры, влажности, давления и  других факторов. Кристаллики присоединяются друг к другу всегда гранью и никогда углом, поэтому луч снежинки всегда будет шестиугольным.

От луча могут отходить ветки, но они всегда будут расти под углом 60° или 120°.

Так должна выглядеть идеальная снежинка. В реальности  огромное скопление «веток», которые прирастают в  случайном порядке, делает каждую снежинку уникальной.

Вы не задумывались, почему снег белый?
Белый свет состоит из лучей разного цвета, как радуга – от красного до фиолетового. Когда солнечный свет проходит сквозь снежинку, то он частично теряет лучи красного и желтого цвета, они не отражаются, и только лучи голубого, ярко-синего или голубовато-зеленого цвета становятся видимыми. На девяносто пять процентов снег состоит из воздуха, поэтому проходя между кристаллами, свет отражается от их поверхностей, потом рассеивается в воздухе, расположенном между этими кристаллами, и становится белого цвета.

Но цвет снега может измениться от примесей. Понятно, что в городах снег может почернеть от загрязнений. В горах и Арктике часто встречается снег розового или красного цвета. Этот оттенок придают окрашенные водоросли, живущие между кристаллами снега.

Скорость падения снежинок на землю очень мала — она составляет не более 0,9 км/ч. Это происходит потому, что размер хлопьев снега достаточно большой, а вес очень маленький. И лишь немногие из снежинок способны долететь до земной поверхности, многие из них исчезают – тают еще в воздухе.

Внимательно прочитай текст о   снежинках, затем  проделай  опыты и  ответь на вопросы.  Все ответы и результаты опытов запиши в специальную таблицу.

Опыт 1. Таяние снега.
Возьми на улице немного свежего рыхлого снега и положи его в стакан. Можно попросить у взрослых специальный мерный стакан для продуктов и жидкостей. У многих он есть на кухне. Если такого стакана нет, то можно взять любой, но надо обязательно отметить уровень снега в стакане.

Когда снег полностью растает, отметь уровень воды. Если ты использовал мерный стакан, то определи, насколько изменился объем воды по сравнению с объемом снега. Почему объем воды меньше, чем снега?

Опыт 2. Какой снег тает быстрее – чистый или грязный.
Возьми две пробы снега – чистый ( в парке , в лесу) и грязный – (у дороги и т.д.) если там, где ты живешь, снег чистый ( вам так повезло), то можно искусственно сделать грязный снег – посыпать его поверхность измельченным активированным углем. Надо взять одинаковое количество каждого образца и поставить его таять под настольную лампу. Лампа будет изображать весеннее солнце. Установите, какой снег растает быстрее –чистый или грязный, и объясните почему?

Опыт 3. Насколько загрязнен снег там, где ты живешь?
Возьми одинаковое количество чистого и грязного снега, пусть он растает. Оцени на глаз чистоту и прозрачность получившейся воды, а потом профильтруй каждый образец через фильтровальную бумагу. Видна ли грязь на фильтре? Если есть возможность взвесить на точных весах фильтры до фильтрования и после ( но только когда они полностью высохнут), то можно узнать, сколько грязи и пыли содержится в определенном объеме снега.

Все знают, что вода может быть в трех состояниях – пар (газообразное вещество), жидкость и лед ( твердое вещество).

Все вы видели лед и, наверное, даже грызли сосульки, хотя взрослые это запрещают.

Но у обычного льда есть интересные свойства. Давайте изучим их с помощью простых опытов.

Опыт 4. Превращение воды в лед.
Возьми пластиковый одноразовый стаканчик, налей в него воды до половины, отметь снаружи цветным фломастером уровень воды и поставь замораживаться в холодильник.

Когда вода полностью превратится в лед, достань стаканчик из холодильника и отметь уровень льда. Удивительно, но объем льда больше, чем воды, из которой он получился. Попробуй найти объяснение сам или попроси помочь взрослых.

Опыт 5. Таяние льда с солью.
Налей воду в формочки для печенья или маленькие мисочки и заморозь в холодильнике. Когда образуется лед, достань его из формочек, положи на тарелку широкой частью вниз и сверху посыпь солью. Наблюдай, что происходит. В образующиеся трещинки и углубления можно добавить акварельные краски, и вы увидите фантастические картины.

Опыт 6. Куда надо класть лед, чтобы быстрее охладить жидкость.
Возьми две чашки горячего чая или просто воды. Одну поставь на лед, другую — под лед. Через некоторое время пальцем или на вкус попробуй, в какой чашке вода остывает быстрее. Попробуй ответить, почему так происходит.

Опыт 7. Чистый лед
Сделай немного соленой и сладкой воды. Заморозь кубики из обычной, соленой и сладкой воды. Когда они полностью превратятся в лед, достань их и расколи каждый кубик льда на половинки. Попробуй каждый кубик на вкус. Какие выводы можно сделать из этого опыта?
Исследование. Таяние льда в разных условиях.

Теперь будем наблюдать, как размораживается лед в различных условиях. Надо заморозить одинаковые кусочки льда или небольшой объем воды в четырех пластиковых стаканчиках. Затем приготовить 4 одинаковые мисочки или тарелки и достать лед из каждого стаканчика. Для этого стаканчики можно на короткое время поставить в горячую воду.

Первый кусочек льда положи в сухую миску, второй в миску, наполненную горячей водой, третий в миску с водой комнатной температуры, а в четвертую миску положи лед, предварительно обернув его кусочком меха, ваты или шерстяной ткани, (можно использовать варежку или шерстяной носок. Наблюдай, как тает лед в каждой миске. Обрати внимание, что лед не тонет, а всплывает на поверхность воды.
Запиши время, которое понадобилось для таяния льда в каждом варианте опыта. Попробуй объяснить полученные результаты.
Как ты думаешь, зависит ли скорость замерзания воды от того, была ли эта вода пресной или соленой?

Проверь это сам – заморозь три образца: 1 – обычная вода, 2 – 1 чайная ложка соли на стакан воды, 3 – 2 столовые ложки соли на стакан воды. Все образцы поставь одновременно в холодильник. Постарайся отметить время, за которое замерзнет каждый образец.

Все ответы запиши в специальную таблицу, сделай фотографии опытов со снегом и с таянием льда в разных условиях. Если ты делал исследование, то опиши его результаты и сделай выводы. Не забудь написать отзыв о конкурсе.

Таблица ответов.

Не забудьте написать отзыв и заполнить анкету.

Цель работы: исследовать лед и снег, провести опыты со снегом и льдом, узнать результаты экспериментов и понять, почему так происходит.

Описание практической части:

Опыт № 1. Таяние снега. Я набрала в мерный стакан 250 мл снега. Когда снег растаял уровень воды стал 70 мл. Объем воды по сравнению с объемом снега меньше на 180 мл. Это объясняется тем, что снег состоит из воды и воздуха. Поэтому объем снега больше, чем объем воды.

Опыт № 2. Какой снег тает быстрее — чистый или грязный? Я взяла одинаковое количество снега: чистого — в лесу и грязного — у дороги. И поставила его таять под настольную лампу, которая заменяла лучи солнца. В результате грязный снег растаял раньше, чем чистый. Под действием световых лучей белый снег отталкивает солнечные лучи, а грязный темный снег — их поглощает, поэтому быстрее тает.

Опыт № 3. Насколько загрязнен снег там, где ты живешь? После проведения опыта № 2, я обнаружила, что вода от грязного снега менее прозрачная, чем вода от чистого снега. Затем профильтровала воду от грязного снега через фильтровальную бумагу. На фильтре видна грязь.

Опыт № 4. Превращение воды в лед. Я взяла пластиковый стаканчик, налила в него воды до половины, отметила уровень воды фломастером и поставила его замораживаться в морозильник. Когда вода превратилась в лед, я достала из морозильника стаканчик и увидела, что дно у стаканчика стало выпуклым, отмеченный уровень не изменился. Таким образом, объем льда оказался больше объема воды. Это объясняется тем, что при замерзании вода превращается в кристаллическую форму — лед и расширяется. Кристаллическая решетка льда занимает больше места, чем молекула воды.

Опыт № 5. Таяние льда с солью. Я налила воду в формочки и заморозила в холодильнике. Затем достала его из формочек, положила на тарелку широкой частью вниз и сверху посыпала солью. После этого наблюдала, что на льду появляются углубления, трещины и лед тает. Далее я добавила в трещины и углубления акварельные краски, которые проникали в трещины и стекали вниз цветной водой. Из проведенного опыта, можно сделать вывод, что соль разрушает лед, потому что соль вступает в реакцию с водой. А у солевого раствора температура замерзания ниже, чем температура замерзания воды.

Опыт № 6. Куда надо класть лед, чтобы быстрее охладить жидкость? Я взяла две чашки горячей воды. Одну поставила на лед, а другую — под лед. Через 5 минут пальцем попробовала, что в чашке, которая стояла подо льдом, вода остывает быстрее, чем в чашке, которая стоит надо льдом. Так происходит потому, что теплые жидкости поднимаются наверх, потому что легкие, а холодные опускаются вниз, потому что тяжелые. Поэтому если жидкость охлаждать снизу, то ее нижняя часть остынет, но так и останется внизу. Перемешиваться она почти не будет, верхняя жидкость не сможет соприкоснуться с холодным дном и останется горячей. А если жидкость охлаждать сверху, то уже остывшая часть сверху будет опускаться вниз, а наверх поднимется теплая часть, которая, в свою очередь, начнет остывать. Вода в чашке будет циркулировать быстрее и быстрее охлаждаться.

Опыт № 7. Чистый лед. Я добавила соли в стакан с водой, перемешала, налила ее в форму и заморозила. В другой стакан с водой я добавила сахар, полученный раствор залила в форму и также заморозила. После замерзания воды, я достала лед, расколола его на половинки и попробовала на вкус. Лед был очень вкусный соленый и сладкий.

Опыт № 8. Таяние льда в разных условиях. Я заморозила одинаковые кусочки льда в формочках. Приготовила четыре одинаковые миски. В первую сухую миску положила один кусочек льда. Во вторую миску добавила воду комнатной температуры и положила кусочек льда. В третью добавила горячей воды и кусочек льда. А в четвертую положила кусочек льда, завернутый в вату. И наблюдала как тает лед в каждой миске. Быстрее всего растаял лед в горячей воде — за 1 минуту. За 14 минут растаял лед в воде комнатной температуры. За 58 минут — растаял лед в сухой миске. И за 1,5 часа растаял лед, завернутый в вату. Также я наблюдала, что лед не тонет и плавает на поверхности воды, потому что он легче воды. Теплопроводность у воды выше, чем у воздуха, поэтому лед тает быстрее в воде, чем в воздухе. А лед, завернутый в вату, тает медленнее, потому что вата имеют низкую теплопроводность, то есть воздух снаружи с трудом передает свое тепло через нее воздуху внутри. Поэтому и лед внутри нагревается медленнее. И вата сохраняет температуру льда дольше.

Опыт № 9. Зависимость скорости замерзания воды от того, была ли она пресной или соленой. Я заморозила три образца: 1- обычную воду, 2- 1 чайная ложка на стакан воды, 3–2 столовые ложки на стакан воды. Все образцы поставила в морозильник. И наблюдала за какое время заморозиться каждый образец. Обычная вода заморозилась за 40 минут. Второй образец — за 1 час 40 минут, а третий образец — полностью не замерзает. Это объясняется тем, что соль понижает температуру замерзания воды. Чем больше содержание соли, тем ниже температура замерзания воды.

Выводы: Я провела эксперименты и исследовала интересные свойства снега и льда. Больше всего мне понравились опыты с солью, особенно при добавлении красок на лед. Думаю, разрушение солью снега и льда пригодится в жизни и в школе. Работа мне очень понравилась.