Презентация, доклад на тему Физические свойства воды

акад. В.И. Кудинова Шалавина Екатерина
Руководитель : Сухарева Лариса Алексеевна.

появления термометра
2)Температурные шкалы
5.Вывод

Содержание.

бетонную плиту толщиной в несколько десятков сантиметров?
Технику резки водой разработал в 1967 году Норман Франц из американского университета Индиана. Изобретатель доказал, что струя воды, мчащаяся вдвое быстрее звука, режет сильнее и точнее, чем стальной резец. Такую скорость можно получить, пропуская воду через микро дырку в сверхтвердом техническом кристалле сапфира под огромным давлением.

Введение.

Зависят ли физические свойства от химического состава воды?

Актуальность темы:

воды.
Провести практические исследования.
Используя информационные источники, расширить свои теоретические знания о физических свойствах воды.
Рассказать о процессах и явлениях, связанных с физическими свойствами воды.

Цель и задачи проекта:

важным и распространенным веществом. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. В природе не существует чистой воды, в ней обязательно содержатся какие-либо примеси. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет вкуса и запаха, прозрачна, ее получают в процессе перегонки, после этого она называется дистиллированной.
По массе в состав воды входит почти 89 % кислорода и 11 % водорода, вода кипит при температуре +100°С, а замерзает при 0°С. Является плохим проводником для электричества, но хороший растворитель.

Что такое вода?

- твердом, жидком и газообразном. Четвертым агрегатным состоянием вещества часто считают плазму.









Как мы выяснили, вода единственное вещество, которое может находиться в различных агрегатных состояниях не похожих друг на друга.
Агрегатные состояния воды:
Твёрдое - лёд.
Жидкое - вода.
Газообразное - водяной пар.
Всего различают шесть процессов, при которых происходят агрегатные превращения вещества. Рассмотрим фазовые переходы – процессы изменения агрегатных состояний воды (рис.1).

1. Агрегатные состояния вещества.

других свойств воды.

Физические свойства вещества

воды. Молекула воды обладает угловым строением, ядра которого образуют равнобедренный треугольник. В основании этого треугольника находятся два протона (водород), а вершиной является ядро атома кислорода.
Физические свойства воды аномальны, вода является единственным веществом на Земле, существующим в жидком, твердом и газообразном состояниях.

2.Основновные характеристики состояний.

.
Структура кристаллов льда схожа со структурой алмаза: любая молекула находится в окружении четырех ближайших к ней молекул, которые располагаются на равных 2,76А расстояниях от нее и находящихся в углах правильного тетраэдра. Поскольку координационное число низкое, то лед имеет ажурную структуру, что сказывается на его плотности (0,917).
Вода, превращаясь в лёд, увеличивает свой объём примерно на 9 %. Лёд, будучи легче жидкой воды, образуется на поверхности водоёмов, что препятствует дальнейшему замерзанию воды.
Высокая удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж/кг, (для сравнения — удельная теплоты плавления железа равна 270 кДж/кг) , служит важным фактором в обороте тепла на Земле. Так, чтобы растопить 1 кг льда или снега, нужно столько же тепла, сколько требуется, чтобы нагреть литр воды от 0 до 80 °C.
Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного) , а также в виде снега, инея и т. д. Под действием собственного веса лёд приобретает пластические свойства и текучесть.
Природный лёд обычно значительно чище, чем вода, так как при кристаллизации воды в первую очередь в решётку встают молекулы воды. Лёд может содержать механические примеси — твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа. Наличием кристалликов соли и капелек рассола объясняется солоноватость морского льда.
А также он является бесцветным. Синеватый оттенок лед получает в немалых скоплениях. Имеет стеклянный блеск. Прозрачный. Не обладает спайностью. Твердость – 1,5. Непрочный. Показатель преломления весьма низкий (n = 1,309).

лёд

исключение составляет только ртуть. Дистиллированная вода не проводит электрический ток, так как она слабый электролит и диссоциирует в малой степени.
По массе в состав воды входит 88,81% кислорода и 11,19% водорода, вода кипит при температуре +100С, а замерзает при 0С , она плохой проводник для электричества и теплоты, но хороший растворитель.
Существуют разновидные воды: обычная и тяжелая.
Тяжелой водой (DO) называется та вода, в состав которой входит изотоп водорода дейтерии, химические реакции с такой водой протекают медленнее, чем с обычной. Используют в ядерной энергетике (ядерные реакторы).
Особенностью воды является то, что ее молекулы способны при колебании температуры изменять характер связи друг с другом. Основные свойства ее при этом не меняются. Если нагревать воду, ее молекулы начинают двигаться быстрее. Те, которые соприкасаются с воздухом, разрывают свои связи и смешиваются с его молекулами.
Вода в газообразном состоянии (газ) сохраняет все свои качества, но приобретает также свойства газа. Ее частицы находятся на большом расстоянии друг от друга и интенсивно двигаются. Чаще всего такое состояние называют водяным паром. Это бесцветный прозрачный газ, который при определенных условиях опять превратится в воду. Он повсеместно распространен на Земле, но чаще всего его не видно. Примеры воды в газообразном состоянии - это облака, туман или водяной пар, образующийся при кипении жидкости. Кроме того, она везде находится в составе воздуха. Ученые заметили, что при его увлажнении дышать становится легче.
Переходы между ними сопровождаются скачкообразным изменением ряда физических свойств (плотности, теплопроводности и др.).

в различных агрегатных состояниях не похожих друг на друга.
Агрегатные состояния воды:
Твёрдое - лёд.
Жидкое - вода.
Газообразное - водяной пар.
Всего различают шесть процессов, при которых происходят агрегатные превращения вещества. Рассмотрим фазовые переходы – процессы изменения агрегатных состояний воды (рис.1).

3.Физические свойства воды

На рисунке представлены основные превращения воды (прямой и обратный процессы), а именно:
-плавление – кристаллизация или отвердевание;
-парообразование – конденсация;
-сублимация (возгонка)-десублимация.

жидкость. Процесс кристаллизации или отвердевания, как это видно на схеме, является обратным плавлению. Пример плавления – таяние льда, обратный процесс происходит при замерзании воды.

Плавления

обратный процесс называется конденсацией (от латинского слова «конденсатио» - уплотнение, сгущение). Пример парообразования – испарение и кипение воды, конденсацию можно наблюдать при образовании росы.

парообразование

лёд, а кипит при температуре 100°C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения - падает. При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды - падает.
- При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01°C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При температуре 374°C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают.
- При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления.
- При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения. Так же возможны метастабильные состояния - пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход.
В природе распространены тепловые явления: нагревание и охлаждение, испарение и конденсация, кипение, плавление и отвердевание. Тепловое расширение тел — тепловое явление, которое проявляется в природе, учитывается в быту и технике.

Особенности фазовых переходов

температуре и различном давлении. Выяснить, зависит ли температура кипения воды от давления.
Оборудование: барометр, секундомер, спиртовка, пробирки, держатель для пробирок, термометр, различные виды воды, демонстрационный столик.
Ход работы:

Опыт 1. «кипение воды»

уличной температуре и давлении.
Оборудование: пластиковые стаканчики, термометр уличный, часы, различные виды воды.
Ход работы: опыт проводился при температуре окружающей среды -11°С и одинаковом атмосферном давлении равном 100,7кПа.

Кристаллизация воды

далее. Существует несколько видов термометров:
жидкостные;
механические;
электрические;
оптические;
газовые;
инфракрасные.
Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.
Механические термометры действуют по тому же принципу, что и электронные, но в качестве датчика обычно используется металлическая спираль или лента из биметалла.
Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды.
Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости, спектра и иных параметров при изменении температуры.
Инфракрасный термометр позволяет измерять температуру без непосредственного контакта с человеком. В некоторых странах уже давно имеется тенденция отказа от ртутных термометров в пользу инфракрасных не только в медицинских учреждениях, но и на бытовом уровне.

Термометр

жизни измерительного прибора как термометр, о тепловом состоянии люди могли судить только по своим непосредственным ощущениям: тепло или прохладно, горячо или холодно.
История термодинамики началась, когда в 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за изменениями температуры, назвав его термоскопом. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец трубки опускали в воду. Когда шарик охлаждался, давление в нем уменьшалось, и вода в трубке под действием атмосферного давления поднималась на определенную высоту вверх. При потеплении уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком прибора было то, что по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него еще не было.
Позднее флорентийские ученые усовершенствовали термоскоп Галилея, добавив к нему шкалу из бусин и откачав из шарика воздух.
В 17 веке воздушный термоскоп был преобразован в спиртовой флорентийским ученым Торричелли. Прибор был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на расширении спирта при нагревании, - теперь показания не зависели от атмосферного давления. Это был один из первых жидкостных термометров.
На тот момент показания приборов еще не согласовывались друг с другом, поскольку никакой конкретной системы при градуировке шкал не

1. История появления термометра

крайних точек температуру таяния льда и температуру кипения воды.
Такова основная история возникновения термометра. Сегодня существует множество устройств, применяемых в промышленности, в быту, в научных исследованиях – термометры расширения и лабораторное оборудование, термоэлектрические и термометры сопротивления, а также пирометрические термометры, позволяющие измерять температуру бесконтактным способом.
 

посмотрим как появлялись эти шкалы.
В 1714 году Д. Г. Фаренгейт изготовил ртутный термометр. На шкале он обозначил три фиксированные точки: нижняя, 32 °F - температура замерзания солевого раствора, 96 ° - температура тела человека, верхняя 212 ° F - температура кипения воды. Термометром Фаренгейта пользовались в англоязычных странах вплоть до 70-х годов 20 века, а в США пользуются и до сих пор.
Еще одна шкала была предложена французским ученым Реомюром в 1730 году. Он делал опыты со спиртовым термометром и пришел к выводу, что шкала может быть построена в соответствии с тепловым расширением спирта. Установив, что применяемый им спирт, смешанный с водой в пропорции 5:1, расширяется в отношении 1000:1080 при изменении температуры от точки замерзания до точки кипения воды, ученый предложил использовать шкалу от 0 до 80 градусов. Приняв за 0 ° температуру таяния льда, а за 80 ° температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении.
В 1742 году шведский ученый Андрес Цельсий предложил шкалу для ртутного термометра, в которой промежуток между крайними точками был разделен на 100 градусов. При этом сначала температура кипения воды была обозначена как 0 °, а температура таяния льда как 100 °. Однако в таком виде шкала оказалась не очень удобной, и позднее астрономом М. Штремером и ботаником К. Линнеем было принято решение поменять крайние точки местами.
М. В. Ломоносовым был предложен жидкостный термометр, имеющий шкалу со 150 делениями от точки плавления льда до точки кипения воды. И. Г. Ламберту принадлежит создание воздушного термометра со шкалой 375 °, где за один градус принималась одна тысячная часть расширения объема воздуха. Были также попытки создать термометр на основе расширения твердых тел. Так в 1747 голландец П. Мушенбруг использовал расширение железного бруска для измерения температуры плавления ряда металлов.
К концу 18 века количество различных температурных шкал значительно увеличилось. По данным «Пилометрии» Ламберта на тот момент их насчитывалось 19.
Температурные шкалы, о которых шла речь выше, отличает то, что точка отсчета для них была выбрана произвольно. В начале 19 века английским ученым лордом Кельвином была предложена абсолютная термодинамическая шкала. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля, обозначив им температуру, при которой прекращается тепловое движение молекул. По Цельсию это -273,15 °С.
На рисунке 2 представлены три температурные шкалы и сравнение этих шкал.

2. Температурные шкалы

а также со шкалой Кельвина в научных исследованиях. В настоящее время температуру измеряют с помощью приборов, действие которых основано на различных термометрических свойствах жидкостей, газов и твердых тел. И если в 18 веке был настоящий «бум» открытий в области систем измерения температуры, то с прошлого века началась новая пора открытий в области способов измерения температуры.

АСТ, 1996г.
2.«Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика» : А. А. Леонович; М.: АСТ, 2001г.
3.«Физика и Астрономия 8кл.»: А. А. Пинский, В. Г. Разумовский; М.: Просвещение, 1997г.
4.«Физика 7кл.»: А. В, Перышкин, М.: Дрофа, 2003г.
http://www.gc-bars.ru/articles/5.htm
http://inetzar.ucoz.ru/load/fizike/16
 

Литература: