Температура воды Температура воды со льдом Температура

Комитет по образованию и делам молодёжи
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Лицей № 2»
г. Камень-на-Оби
Алтайский край
Номинация: техника и физика
Тема проекта:
Секреты
холодной воды
Автор:
Карпов Александр Сергеевич
ученик 2 – Е класса
МБОУ «Лицей № 2»
Руководитель:
Прилуцкая Светлана Николаевна
учитель начальных классов
МБОУ «Лицей № 2»
г. Камень-на-Оби
2015 год
1
Содержание:
Введение_________________________________________________________3
Литературный обзор (первая часть)___________________________________5
Методика исследований (первая часть)________________________________5
Результаты исследований и их анализ (первая часть)____________________8
Вывод (первая часть)_______________________________________________8
Литературный обзор (вторая часть)__________________________________9
Методика исследований (вторая часть)_______________________________10
Результаты исследований (вторая часть)______________________________13
Вывод (вторая часть)_____________________________________________13
Литературный обзор (третья часть)__________________________________14
Методика исследований (третья часть)_______________________________15
Результаты исследований (третья часть)______________________________19
Вывод (третья часть)______________________________________________19
Заключение_____________________________________________________20
Список использованной литературы_________________________________20
Приложения_____________________________________________________
2
Введение
Тема проекта: «Секреты холодной воды»
Вода - одно из самых распространённых на Земле соединений. Если эту
воду равномерно распределить по поверхности Земли, то толщина её слоя
составила бы почти 4 км.
Известно, что в природе вода может находиться в трёх различных
состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Последовательно видеть три
состояния воды несложно, если нагревать кусочек льда. Уже доказано, что из
твёрдого состояния вода (лёд) переходит в жидкое, а при температуре
кипения в 100 градусов становится паром, переходя в газообразное
состояние. И, наоборот, из жидкого состояния при низкой температуре она
замерзает.
Я считаю, что, если в воду положить лёд, то температура воды
снизится и вода станет намного холоднее. Но, мне стало интересно узнать,
можно ли воду со льдом сделать ещё холоднее?
Цель: выяснить, как можно снизить температуру воды, чтобы она при этом
не замёрзла?
Задачи:
-подобрать и изучить литературу по заданной теме;
-научиться измерять температуру;
-изучить графики, которые создаёт компьютерная программа Logger Lite;
-понаблюдать за таянием кубиков льда в течение определённого периода
времени;
-изучить, как соль влияет на температуру замерзания воды;
-попробовать сконструировать простейший термометр, который будет
реагировать на изменения температуры воды.
3
Гипотезы:
-предполагаю, что если положить кубик льда в воду, он растает, а
температура воды снизится;
-предполагаю, что сделать воду со льдом ещё холоднее невозможно;
-предполагаю, что можно сконструировать термометр в домашних условиях.
Предмет исследования: процесс теплообмена
Объект исследования: вода, лёд
Планируемые
результаты:
научиться
измерять
температуру
воды,
сконструировать собственный термометр.
Материалы и оборудование:
-компьютер с установленной программой Logger Lite;
-датчик температуры Go! Temp;
-водопроводная вода, вода комнатной температуры, кубика льда, поваренная
соль;
-стакан, ложка, бумажные салфетки, картон, маркер, стеклянная бутылка.
Методы исследования:
-анализ полученной информации;
-анкетирование;
-наблюдение;
-проведение опытов, экспериментов.
Наглядное представление:
-презентация;
-проведение опыта;
-демонстрация сконструированного термометра.
Время работы: январь – февраль 2014 года
Место проведения работы: лицей № 2
Работа состоит из трёх частей.
4
Часть первая
Литературный обзор
Всем известно, что вода охладится, если положить в неё лёд. В то же
время, пока лёд охлаждает воду, он сам тает под воздействием температуры
той жидкости, в которой он находится. [3]
Мне стало интересно выяснить, как происходит таяние льда в воде? С
одинаковой или с разной скоростью будут таять кубики льда, положенные в
горячую и холодную воду? Я провёл эксперимент, где попытался выяснить,
как происходит таяние льда в воде.
Методика исследований
Перед началом проведения эксперимента я провёл небольшое
анкетирование среди своих друзей в классе. (Приложение № 1)
На вопрос: как вы считаете, если в холодную воду положить лёд, она
станет ещё холоднее? 7 человек из 10 дали утвердительный ответ, а 3
человека ответили, что не знают. Тогда я решил выяснить, проведя
эксперимент.
Сам я предположил, что если положить кубик льда в воду, он растает,
а температура воды снизится.
Для
проведения
эксперимента
я
использовал
компьютер
с
установленной программой Logger Lite. Подключил к нему датчик
температуры.
5
Приготовил лёд и воду.
Один из стаканов наполовину наполнил водой. В другой стакан
положил кубики льда.
Сначала опустил датчик температуры в стакан с холодной водой.
Постоянно придерживал его, чтобы он не опрокинул стакан.
Я измерил начальную температуру воды из-под крана. Она оказалась
17 градусов.
6
Далее я провёл наблюдения за таянием льда и температурой воды. Я
добавил лёд и плавно помешивал воду при помощи температурного датчика,
смотрел за показаниями температуры на мониторе компьютера. Температура
воды начала снижаться, а лёд равномерно таял.
Когда кубики льда растаяли полностью, сразу добавил другие кубики и
продолжал
помешивать
воду
датчиком
температуры.
Увидел,
что
температура воды с новыми кубиками льда опять начала опускаться вниз, а
лёд снова растаял. Результаты я записал в таблицу.
Но на этом эксперимент не закончился. Я решил выяснить: с
одинаковой или с разной скоростью будут таять кубики льда, положенные в
горячую и холодную воду? Чтобы узнать, в один стакан налил воду из-под
крана, а в другой тёплую воду. Воду и лёд взял для двух стаканов в
одинаковом количестве. Получилось, что лёд в тёплой воде растаял быстрее,
чем в холодной.
7
Результаты исследования и их анализ
Для анализа полученных данных я сохранил все графики, построенные
на основе экспериментальных данных (Приложение 2), и получил сводную
таблицу:
Кубики льда
Первые
Начальная
температура
17 градусов
Конечная
температура
12 градусов
Изменение
температуры
5 градусов
Вторые
12 градусов
6 градусов
6 градусов
В ходе этого эксперимента я провёл наблюдения за тем, как тают
кубики льда и как это влияет на температуру воды. Датчик показал, что
температура воды при добавлении льда постепенно понижалась. С 17
градусов она упала до 6 градусов, то есть понизилась на 11 градусов. При
этом первые кубики льда растаяли быстрее, чем вторые. Это объясняется
тем, что в тёплой воде лёд тает с большей скоростью.
Вывод
Моя гипотеза подтвердилась: если положить кубик льда в воду, он
растает, а температура воды снизится.
Я выяснил, что кубики льда, положенные в тёплую и холодную воду
таят с разной скоростью.
8
Часть вторая
Литературный обзор
Теперь я знаю, какие изменения произойдут со льдом и температурой
воды после того, как мы положим кубики льда в воду. А, интересно, можно
ли сделать воду со льдом ещё холоднее? Я предположил, что это выполнить
невозможно, потому что
вода просто замёрзнет
при 0 градусов, и
превратится в лёд.
В анкетировании моих друзей второй вопрос был: можно ли сделать
воду со льдом ещё холоднее? «Да», - ответили 3 человека. «Нет», - ответили
3 человека. «Не знаю», - 4 человека. У тех ребят, кто ответил: «Да», я
спросил, как это можно выполнить? Ребята ответили:
-Налить холодной воды.
-Добавить ещё льда.
-Надо положить ещё больше льда.
В школе на кружке «Я – исследователь» Светлана Николаевна
посоветовала мне подробнее разобраться в этом вопросе. В книге я прочитал,
что вода при температуре 0 градусов может находиться как в твёрдом, так и
жидком состоянии. При температуре выше 0 градусов она переходит в
жидкое состояние, а при температуре ниже 0 градусов – превращается в
твёрдое вещество – лёд. Температура льда в холодильнике может быть
ниже 0 градусов. Если оставить лёд на некоторое время в тёплом месте, он
начнёт таять (плавиться).
Оказывается, изменить температуру замерзания воды и плавления льда
можно. Любое вещество (соль, сахар, сода) растворяясь в воде, снижает
температуру отвердевания. Особенно это заметно, когда добавляем соль. Я
узнал, что солёная вода не замерзает при температуре 0 градусов. [2]
Я решил проверить, как разные вещества влияют на температуру
замерзания воды.
9
Методика исследований
Подключил
датчик
температуры
к
компьютеру и запустил
программу Logger Lite.
Наполнил стакан водой, определил температуры воды: погрузил в
стакан щуп датчика температуры и осторожно перемешивал им воду.
Температура воды была 18 градусов.
Далее положил в стакан кусочки льда. Перемешивая воду, измерил её
температуру. Температура воды со льдом упала до 0 градусов.
10
Потом я добавил две столовые ложки соли в стакан с ледяной водой.
Воду постоянно перемешивал датчиком и следил за температурой. Она
постоянно понижалась и не замерзала!
Лёд растаял полностью, соль растворилась, а температура воды
опустилась до -8 градусов. Все данные я записал в таблицу.
11
Мне захотелось посмотреть, изменится ли температура, если вместо
соли добавить сахар или пищевую соду. В ледяную воду добавил сахар, а
затем и соду.
При добавлении сахара и соды в ледяную воду, температура воды тоже
понизилась.
12
Результаты исследования и их анализ
В ходе работы я сравнил температуру воды из-под крана, воды со
льдом, воды со льдом и солью. Получил графики изменения температуры
(Приложение 3), получил таблицу данных:
Температура воды
18 градусов
Температура воды со
льдом
0 градусов
Температура воды со
льдом и солью
- 8 градусов
Я выяснил, что солёная вода не замерзает при температуре ниже 0
градусов. Это свойство используют зимой для борьбы с гололёдом. При
добавлении сахара и соды температура тоже снижается, но не настолько, как
с солью.
Вывод
Моя гипотеза в данном случае не подтвердилась. Сделать воду со
льдом ещё холоднее можно, добавив в неё соль.
13
Часть третья
Литературный обзор
В первой и во
второй части своей работы я наблюдал за таянием
кубиков льда в течение определённого периода времени, изучил, как соль
влияет на температуру замерзания воды. Все изменения температуры точно
измерял, используя компьютерную программу Logger Lite.
Но для того, чтобы измерять температуру люди могут использовать и
множество других термометров. Я предположил, что можно самому
сконструировать
простейший термометр, который будет реагировать на
изменения температуры.
Перед
началом
эксперимента
я
прочитал
историю
создания
термометра.
В 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за
изменениями температуры, назвав его термоскопом. У термоскопа Галилео
не было шкалы, он представлял собой небольшой стеклянный шарик с
трубкой, которую опускали в воду. При нагревании воды, уровень воды в
трубке поднимался, а при охлаждении, наоборот, опускался.
Узнав эти свойства воды, я решил вместе с учителем сконструировать
свой термометр.
14
Методика исследований
В книге С.В. Болушевского «Самая полная энциклопедия научных
опытов» я прочитал, что для опыта потребуются: стеклянная бутылка,
фломастеры, лист картона, скотч, пищевой краситель, пластилин, маркер,
миска для воды, соломинка для напитков, воронка, вода, лёд.
Насыпаем в бутылку немного пищевого красителя. Наливаем воду и
хорошо взбалтываем. Доливаем в бутылку воду до самого края.
15
На расстоянии 10 сантиметров от конца соломинки лепим вокруг
пластилин.
Вставляем конец соломинки с пластилином в бутылку с водой.
16
Вдавливаем в горлышко пластилин. Вода немного поднимется.
Рисуем на листе картона шкалу.
17
Скотчем прикрепляем шкалу к соломинке.
Ставим бутылку в миску с холодной водой. Уровень воды в соломинке
упал.
Добавляем в воду несколько кубиков льда. Уровень воды в соломинке
начал снижаться быстрее.
18
Затем в воду со льдом я добавил ещё и соль, уровень воды снизился
ещё больше.
Наш термометр работает! Он реагирует на изменения температуры.
Конечно, наш термометр уступает фабричному, но и им можно пользоваться.
Результаты исследования и их анализ
Испытание термометра проходило одновременно с его изготовлением.
Я понял, если вода холодная, то она сжимается, и уровень в соломинке
падает. При добавлении соли, температура воды ещё больше снижается.
Вывод
Моя гипотеза подтвердилась: сконструировать термометр в домашних
условиях можно. Зная свойства воды, можно легко изготовить свой
термометр даже из стеклянной или пластиковой бутылки. Кроме того, его не
очень опасно разбить.
19
Заключение
Считаю, что я занимался нужной научной и интересной для меня
работой. С помощью учителя
научился пользоваться датчиком для
измерения температуры Go! Temp и программным обеспечением Logger Lite.
Научился изучать графики, которые создаёт компьютерная программа.
Теперь я сам могу определять температуру воздуха в классе и температуру
воды.
Я убедился, что у холодной воды есть свои секреты. Оказывается,
снизить температуру уже холодной воды можно добавив в неё кусочки льда.
А, если мы добавим в эту воду ещё и соль, то солёная вода со льдом не
замерзает при температуре даже ниже 0 градусов. Теперь я узнал, почему
солёная вода в океанах замерзает при более низких температурах, чем
пресная вода в озёрах. Я понял, для чего в больших городах зимой дороги
посыпают солью. Для измерения температуры можно
использовать
самодельный термометр.
Я считаю, что моя работа получилась удачной!
Но на этом я не останавливаюсь! В дальнейшем я хочу исследовать
свойства горячей воды и переход из жидкого состояния в газообразное.
Список использованной литературы
1. Болушевский С.В. Самая полная энциклопедия научных опытов, М.: Эксмо, 2014.
2. Самкова В.А. Начинаем изучать! Основы естественных наук. ПКГ
«Развитие образовательных систем», Москва, 2012.
3. Самкова В.А. Начинаем изучать! Исследуем температуру. ПКГ
«Развитие образовательных систем», Москва, 2011.
4. Интернет – ресурсы:
http://dela-ruk.ru/
http://www.daslife.ru/index.php/kak-sdelat-termometr-svoimi-rukami
http://www.karapuzovedenie.com/2013/01/pochemu-taet-led-posypannyjsolju.html
20