Relevanța și semnificația practică a acestui subiect se datorează faptului că pe pământ nu există o substanță mai comună decât apa în fazele lichide și solide. În Univers, inclusiv în sistemul solar, s-au găsit mase uriașe de gheață. Potrivit unui număr de oameni de știință, viața de pe Pământ a apărut și datorită spațiului de gheață. În același timp, proprietățile acestei substanțe simple nu sunt pe deplin înțelese și studiate.
Scopul acestei lucrări este de a examina proprietățile fizice individuale ale gheții.
Sarcina lucrării este de a colecta materiale pe tema selectată, de a efectua experimente privind studierea unui număr de proprietăți de gheață.
Valoarea practică (semnificația) lucrării constă în studierea unor proprietăți anormale ale gheții (determinarea căldurii specifice de topire, creșterea volumului apei în timpul cristalizării). În plus, s-au făcut observații asupra procesului de deplasare a impurităților în timpul cristalizării gheții, pe care se bazează purificarea apei prin metoda de îngheț-dezghețare.
Metode de lucru. studiul literaturii pe tema aleasă, observații, experiment.
1. Tipuri de gheață
Gheața este apă în stare solidă (fază solidă). Principalele rezerve de gheață de pe Pământ sunt de aproximativ 30 de milioane de metri cubi. km și sunt concentrate în țările polare. Există: atmosferă (zăpadă, îngheț, grindină), apă, gheață glacială și subterană. Particulele gheață - gheață atmosferice, suspendate în atmosferă sau precipitate ca precipitații.
Zăpadă - precipitații atmosferice, constând din mici cristale de gheață.
Grad - precipitații atmosferice sub formă de particule de gheață cu formă rotundă sau neregulată. Bucuria cade in sezonul cald, de obicei cu dusuri si furtuni.
Hoarfrost este un strat subțire neuniform de cristale de gheață formate din vapori de apă prin răcirea suprafeței pământului la temperaturi negative, care sunt mai mici decât temperatura aerului.
Gheata acoperita - gheata solida, formata in sezonul rece pe suprafata apei. În regiunile cu latitudine mare există un an întreg. Gheață subterană, situată în straturile superioare ale crustei pământului. Gheața de gheață de gheață este o gheață monolitică care formează un ghețar. Se formează din acumularea zăpezii, ca urmare a compactării sale.
Sea ice - gheața, formată în mare ca urmare a înghețării apei de mare, diferă de gheața de salină.
2. Proprietățile fizice ale gheții
Gheața este o substanță cristalină fără culoare, gust și miros. La presiunea atmosferică, gheața se formează și se topește la 0 ° C. Formula chimică este H2O.
La începutul secolului XX, a fost descoperit fenomenul de polimorfism al gheții (capacitatea gheții de a avea o structură cristalină diferită cu proprietăți fizice diferite). În prezent, sunt cunoscute 15 specii de gheață cristalină și 3 amorfe. În natură, există o singură specie pe care o cunoaștem bine. Restul este obținut prin modelarea condițiilor existente în spațiu sau în intestinele planetei noastre.
La gheață (obișnuit), fiecare moleculă de H2O este înconjurată de patru molecule apropiate de ea, situate la aceeași distanță de ea și plasate la vârfurile tetraedrului obișnuit. Poziția fixă este ocupată doar de atomii de oxigen. Doi atomi de hidrogen pot ocupa poziții diferite pe patru legături ale unei molecule de H2O împreună cu alți vecini. Apa nu are o astfel de structură ordonată, localizarea moleculelor sale se schimbă în mod constant. Dar, în orice moment, este înconjurat de 4 până la 5 „vecini“, adică moleculele sunt aranjate mai mult decât cea a gheții. Prin urmare, densitatea apei este mai mare. Densitatea gheții este de 916, 7 kg / m3. și apă 999,8 kg / m3. Apa, transformându-se în gheață, crește volumul cu aproximativ 9%. Gheața, fiind mai ușoară decât apa, se formează pe suprafața rezervoarelor, ceea ce împiedică înghețarea în continuare a apei. Aceasta este o anomalie. Alte substanțe, îngheț, sunt comprimate.
Gheața are o conductivitate termică scăzută, care crește ușor cu creșterea temperaturii. Capacitatea specifică de încălzire a gheții este de 2100J / kg ° C.
Pentru a topi gheața, aveți nevoie de multă căldură. Căldura specifică de topire a gheții 3,40105J / kg. O valoare excepțional de mare a căldurii de fuziune este, de asemenea, o proprietate anormală. Când se formează gheața, adică atunci când apa îngheață, se eliberează aceeași cantitate de căldură. În timpul iernii, când se formează gheață și zăpada cade, această căldură încălzește pământul și aerul.
Punct de topire a gheții crește cu presiune tot mai mare, astfel încât se topește sub influența stresului mecanic, apoi devine congelate. Acest fenomen se numește reglare. Regelarea de mare valoare a avut în timpul iernii pe căile ferate. Cu un pic de zăpadă în vreme windless, căderile de zăpadă nu încalcă circulația normală a trenurilor. Sub roțile mașinilor există o presiune considerabilă și zăpada se topește, dar de îndată ce mașina trece prin acest loc de topire, apa se transformă în gheață. Regelarea asigură lucrările de drumuri de gheață, așezate în munți.
Gheața naturală este, de obicei, mai curată decât apa, deoarece în timpul cristalizării un cristal de gheață în creștere se străduiește întotdeauna să creeze o latură ideală de cristal și să deplaseze materia străină cât mai mult posibil. Și numai când impuritățile nu au unde să meargă, el începe să le construiască în structura sa. Prin urmare, chiar și cele mai murdare puddles sunt acoperite cu gheață limpede, limpede. Pe o scară planetară, această capacitate de gheață joacă rolul unui proces gigantic de purificare - apa pe teren se purifică tot timpul.
Gheața este solidă. Dar poate schimba lent forma, are fluiditate - capacitatea de a se deforma sub stres mecanic. Fluiditatea gheții este de 106 ori mai mare decât cea a pietrelor. Din acest motiv, gheața nu se acumulează într-un singur loc, ci se mișcă în mod constant sub formă de ghețari. Unii ghețari din Himalaya se mișcă cu o viteză de 2-3 m pe zi.
În Antarctica, straturile groase de gheață datorate zăpezilor mari trec "treptat" în mare. Acolo încep să se topească și să se spele cu apă de mare, până când, în cele din urmă, ei nu rup munții imens - aisberguri. Cea mai mare parte a aisbergurilor este o gheață proaspătă, nealterată. Dacă, înainte ca oamenii să-i vadă ca pe o amenințare, acum situația sa schimbat. Sarcina principală este de a folosi aceste gheață "conserve" gheață ca surse de alimentare cu apă.
Gheața clară este transparentă pentru razele luminoase. Incluziile (bule de aer, saramură de sare, praf) împrăștie razele, reducând în mare măsură transparența gheții. Indicele de refracție absolut al gheții este de 1,31 (puțin mai mic decât cel al apei).
În ultimii ani s-au descoperit multe lucruri neașteptate, lucru imposibil de preluat înainte. Ice era un semiconductor, nu un dielectric. Când apa se îngheață la limita dintre gheață și apă, apare o diferență de potențial, atingând zeci de volți.
În grădinile japoneze puteți găsi un felinar de piatră neobișnuit, acoperit cu un acoperiș larg cu muchii curbate. Acesta este "Yukimi-Toro", un felinar pentru a admira zăpada. Variabilitatea zăpezii este aproape misterioasă. Este interesant pentru fizicieni și la fel de atractiv pentru poeți și scriitori, compozitori și artiști. Poetul S.G. Ostrovoy a spus odată că zăpada fascinează, atrage pentru el ca un fel de magnet.
Gheața este transparentă. Zăpada, care constă în cristale de gheață microscopice, este opacă. Culoarea albă a zăpezii provine din aerul conținut în ea. Lumina este în mod repetat refracționată în cristale de gheață și reflectată din fețele lor, nefiind absorbită, dar disipată în aer.
Zăpada are o reflectare foarte ridicată (0,95). El este ca o oglindă uriașă. Capacul de zăpadă, considerat călduros, salvând plantele și animalele din înghețuri, pe solurile de pe pământ, ajută la răcirea planetei, pentru o perioadă îndelungată de izolare a zonelor întinse de razele soarelui.
Zăpada se schimbă uimitor. Toate proprietățile sale fizice nu pot dura mult timp. Totul se schimbă, până la structura, forma și mărimea fulgilor de zăpadă. Astfel, densitatea zăpezii variază de la 0,1 la 0,7 g / cm3. Cu o creștere suplimentară a densității, zăpada se transformă în gheață.
Cantitatea limitată de lucru nu permite să ia în considerare alte proprietăți interesante ale gheții și zăpezii, ele au fost studiate foarte mult. Și mai rămân multe de învățat.
Experimentul 1. Determinarea căldurii specifice de topire a gheții.
Scop: determinarea căldurii specifice de topire a gheții prin metoda calorimetrică.
Echipamente: calorimetru, echilibru pârghie cu greutăți, termometru, pahar, hârtie de filtru, gheață.
Articole similare
-
Material pe tema testului despre concediu, descărcare gratuită, rețeaua socială de educatori
-
Istoria portofoliului școlar, rețeaua socială a educatorilor
Trimiteți-le prietenilor: