Dane informacyjne: 98/6_mf_g2 i 98/28_mf_g1 Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Marii Skłodowskiej-Curie w Kaliszu Pomorskim Zespół Szkół w Otorowie ID Grupy: 98/6_mf_g2 i 98/28_mf_g1 Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Woda Opiekunowie: Jolanta Cirzniewska, Lidia Piotrowska Semestr, rok szkolny: Semestr III rok szkolny 2010/11

Raz pływa po sobie to znów w obłok się zmienia A wszystko w zależności od stanu skupienia. woda Jak się nazywa zjawisko Gdy ciepło się unosi? To zjawisko .................. konwekcji Gdy jakieś ciało ciekłe w ciało stałe się zmienia, To krzepnie w temperaturze ....................... topnienia Wchodzi turysta do chaty góralskiej i pyta bacę: - Baco, macie wrzątek? - Ano mam, tylko że zimny- odpowiada baca. źle baca odpowiedział, bo wrzątek ma 100oC Lód, gdy się w wodę zmienia, ma ___ oC temperaturę topnienia. A woda, gdy gwałtownie w parę się zmienia, ma ____ oC temperaturę wrzenia. 0, 100 Gdy odległość większa i cząsteczka tak się nie wlecze, to zaraz rozpoznamy, że te ciało to ......................... ciecze zagadki

W naszej prezentacji: Opowiemy o znaczeniu wody w życiu człowieka Pokażemy, że woda jest wszechobecna Przedstawimy własności fizyczne wody O stanach skupienia wody Opowiemy o podstawowych prawach hydrostatyki

Funkcja wody w organizmie człowieka Rozpuszczanie pokarmu oraz jego transport Wchłanianie pożywienia z jelit i odżywianie komórek Usuwanie szkodliwych produktów przemiany materii Udział w reakcjach biochemicznych Regulacja temperatury Zwilżanie błony śluzowej, stawów, gałki ocznej

Również parowania wody wiele znaczy dla naszego organizmu. Jesteśmy stałocieplni i nie lubimy znacznych zmian temperatur. Gdy jest bardzo gorąco organizm ludzki reguluje swoją temperaturę wewnętrzną wydzielaniem potu. Pot składa się głównie z wody, która parując ochładza organizm, poprzez zabieranie ogromnej ilości ciepła. Przy zmianach temperatury otoczenia odczuwamy zimno lub ciepło, np. po wyjściu spod prysznica lub wejściu w okresie zimowym do mieszkania.

Znaczenie wody w przyrodzie

Obieg wody w przyrodzie

Woda Dodawanie ułamków zwykłych o różnych mianownikach

Woda na równi z powietrzem i glebą stanowią istotny składnik środowiska. Jest jednym z podstawowych elementów przyrody, decydującym o istnieniu życia na Ziemi. Jest niezastąpiona w życiu i gospodarce człowieka. Stanowi przedmiot konsumpcji, warunek higieny i rekreacji. Zasoby wodne Ziemi szacowane są na około 1,3 do 1,5 mld km3. Wody słone stanowią 96,5% ogólnych zasobów Ziemi, reszta zaś to wody słodkie. Woda, czyli tlenek wodoru jest w zwykłych warunkach bezbarwną cieczą, bez zapachu, bez smaku, krzepnącą w temperaturze 0oC i wrzącą w 100oC. Gęstość wody wynosi 1g/cm3. H2O

Woda jest jedyną substancją, która występuje w przyrodzie w trzech stanach skupienia: stałym (lód), ciekłym (woda) i gazowym ( para wodna). Para wodna jest lżejsza od powietrza, dzięki czemu woda parująca unosi się do góry tworząc chmury. Woda jest także bardzo dobrym rozpuszczalnikiem wielu związków chemicznych. Wynikają z tego korzyści, ale także zagrożenia dla środowiska. Woda umożliwia nam nie tylko mycie, pranie i sporządzanie napojów, ale przede wszystkim wykorzystywana jest w procesach produkcji przemysłowej. Tu pojawiają się niebezpieczeństwa polegające na rozpuszczaniu substancji szkodliwych dla zdrowia, często silnych trucizn, które z wodą wnikają do gleby, rzek i jezior.

Bilans wodny zdrowego człowieka wynosi ok Bilans wodny zdrowego człowieka wynosi ok. 2,5 l wody przyjmowanej w ciągu doby w napojach i potrawach, a wydalanej przede wszystkim w moczu i pocie. Utrata 1/5 wody powoduje śmierć po kilku dniach. Człowiek w ciągu doby zużywa 140 l wody pitnej, w tym: 50 l do kąpieli, 36 l do WC, 32 l do prania, 14 l do mycia naczyń i sprzątania pomieszczeń, 6 l do picia i gotowania, a 2 l marnuje się przez nieszczelne krany. Dużych ilości wody wymaga hodowla zwierząt: na chów koni i bydła rogatego w ciągu doby 60 l na sztukę, a na trzodę chlewną – 20 l. Jednak głównym odbiorcą wody jest współczesny przemysł. Na przykład na wyprodukowanie 1 l napoju zużywa się średnio 20 l wody, na 1 kg stali – 100 l, na książkę – 250 l, na 1 kg tworzywa sztucznego – 1000 l, a na samochód – 150000.

22 marca – Światowy Dzień Wody Każdego dnia tylko z wydychanym powietrzem tracimy od 400 do 500 ml wody, a w trakcie upałów nawet więcej Ciało kobiety składa się w około 60% z wody a mężczyzny w około 65%, ponieważ z natury organizm kobiety zawiera więcej tłuszczu. Ziemia to zamknięty system, tzn., że rzadko traci zasoby wodne. Taka sama ilość wody występuje dziś, jak i milion lat temu. Człowiek odczuwa pragnienie, gdy straci chociaż 1% z całkowitej ilości, jaką posiada w ciele.

Woda w kosmosie Astronomowie zaobserwowali występującą najdalej od Ziemi wodę. Znajduje się ona w galaktyce odległej o 11 miliardów lat świetlnych. Dotychczasowy rekord najodleglejszej wody należał do galaktyki położonej w odległości 7 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Najnowsze obserwacje kosmosu pozwoliły poprawić ten rekord o połowę. Najdalsza znana woda znajduje się aż 11 miliardów lat świetlnych od nas.

Lodowe planety

„Lodowy olbrzym”- Uran Atmosfera Uranu , składa się głównie z wodoru i helu, zawiera więcej zamrożonych substancji lotnych (tzw. lodów), takich jak woda, amoniak i metan, oraz śladowe ilości węglowodorów. Jego atmosfera jest najzimniejszą atmosferą planetarną w Układzie Słonecznym; minimalna temperatura to 49 K (-224 °C). Ma ona złożoną, warstwową strukturę. Uważa się, że jej najniższe chmury tworzy woda, a najwyższa warstwa chmur jest utworzona z kryształków metanu. Z kolei wnętrze Urana składa się głównie z lodów i skał.

Neptun Atmosfera Neptuna, choć –składa się głównie z wodoru i helu wraz ze śladami węglowodorów i prawdopodobnie azotu, zawiera większą ilość tzw. „lodów”, takich jak woda, amoniak i metan. Wnętrze Neptuna, podobnie jak Urana, składa się głównie z lodów i skał. Ślady metanu w zewnętrznych obszarach planety przyczyniają się do nadania jej charakterystycznego niebieskiego koloru.

Właściwości wody

Właściwości fizyczne wody nie ma określonego kształtu jak każda ciecz (dostosowuje go do naczynia, w którym się znajdują), są mało ściśliwe i rozprężliwe (trudno zmienić ich objętość), zawsze tworzą płaszczyznę poziomą, z napięciem powierzchniowym cechą każdej cieczy, jest lepkość, czyli inaczej tarcie wewnętrzne powodujące opór przeciwko płynięciu, występują siły międzycząsteczkowe: spójności i przylegania

Badanie ściśliwości Strzykawka otwarta Strzykawka zamknięta palcem

Naczynia połączone: zawsze tworzą płaszczyznę poziomą

Zastosowanie praktyczne: A najprostszym zastosowaniem jest poziomica.

Badanie wody w u-rurce Z jednej strony rurka zatkana palcem Efekt zależy nie tylko od wysokości ale i działania ciśnienia atmosferycznego Rurka z dwóch stron otwarta

Cząsteczki wody ułożone są w nieregularny sposób i mają możliwość przemieszczania się, dlatego występują między nimi znacznie mniejsze siły spójności niż między cząsteczkami ciał stałych i możemy je przelewać.

Badanie sił przylegania: Jak klej

Wskutek oddziaływań sił woda ma menisk wklęsły, ale wystarczy posmarować szklankę olejem w celu zmniejszenia sił przylegania i otrzymamy menisk wypukły. Przez lupy

Cząsteczki różnych cieczy mają różne wielkości, dlatego mieszaniny wody z innymi cieczami np. z denaturatem mają mniejszą objętość niż początkowa wskutek zjawiska kontrakcji.

Napięcie powierzchniowe

Czym jest napięcie powierzchniowe? Postawmy sobie pytanie: Czym jest napięcie powierzchniowe? By odpowiedzieć na nie musimy dowiedzieć się jak zbudowana jest woda i co sprawia, że to napięcie powstaje.

Budowa wody i wzajemne oddziaływanie na siebie jej cząsteczek Cząsteczki wody przyciągają i odpychają się od siebie tworząc sieć powiązań. Na powierzchni wody jest ona najsilniejsza i tworzy elastyczną błonę, na której może utrzymać się żyletka, włos, a nawet nartnik (owad chodzący po powierzchni wody).

Jak pokonać napięcie powierzchniowe? Użyć detergentu- proszek do prania, szampon lub płyn do naczyń osłabiają siłę oddziaływania na siebie cząsteczek wody.

PODSUMOWANIE: 1. Napięcie powierzchniowe to zjawisko powstawania błonki na powierzchni cieczy na skutek działania sił przyciągania między cząsteczkami cieczy. 2. Gdy do wody dodamy detergentu to napięcie powierzchniowe roztworu spadnie.

Napięcie powierzchniowe powoduje że do szklanki z wodą możemy nalać więcej wody niż pojemność szklanki na to pozwala

Np. obserwacje można przeprowadzić podczas wrzenia /doświadczenia/ zjawisko rozszerzalności temperaturowej potwierdza cząsteczkową budowę ciał Polega ono na tym, że pod wpływem zmiany temperatury ciała zmieniają swoją objętość. Np. obserwacje można przeprowadzić podczas wrzenia /doświadczenia/

Konwekcja to sposób przewodzenia ciepła w cieczach polega na tym, że cieplejsze warstwy cieczy unoszą się i przemieszczają zawsze do góry. Unosi się do góry Tylko wrze warstwa górna

cd. Zastosowanie: Konwekcję cieczy wykorzystujemy podczas gotowania wody w czajniku – źródło ciepła umieszczone na dnie czajnika sprawia, że nie musimy mieszać wody, aby uzyskała równą temperaturę w całej objętości.

Dyfuzja – zjawisko samorzutnego mieszania się substancji Wyższa temperatura powoduje przyspieszenie procesu nie tylko mieszanie.

Woda destylowana obwód nie działa Woda z solą Ciecze, które przewodzą prąd elektryczny nazywamy elektrolitami, np. słona woda. Nieelektrolity to ciecze, które nie przewodzą prądu, np. woda destylowana. Woda destylowana obwód nie działa Woda z solą Żarówka świeci słabiej ale woda przewodzi prąd elektryczny

Przemiany fazowe wody

Aby zmienić stan skupienia należy dostarczyć energii co związane jest ze zmianą temperatury, a więc energią wewnętrzną wody. Temperatura przemiany nie zmienia się!

Parowanie to proces, w którym substancja zmienia stan skupienia z ciekłego w gazowy. Polega na tym, że cząsteczki z powierzchni cieczy uzyskują całkowitą swobodę ruchu. Im większa powierzchnia cieczy tym szybsze parowanie. Podczas parowania znacznie zwiększa się objętość substancji. Parowanie zachodzi w każdej temperaturze, ale na powierzchni cieczy, im wyższa temperatura, tym więcej cząsteczek może się uwolnić, czyli parowanie zachodzi szybciej. Skraplanie to proces odwrotny do parowania.

Wrzenie wody zachodzi w określonej temperaturze 100oC w normalnych warunkach i w całej objętości, ale po zmniejszeniu ciśnienia np. w naczyniu próżniowym, już w temperaturze niższej Z ciśnieniem bez ciśnienia zewnętrznego

Para wodna jest bezbarwna i widać ją tuż nad czajnikiem, u góry widać chmurkę czyli skroploną parę wodną

Wysokie ciepło parowania sprawia, że woda jest doskonałą substancją chłodzącą różne urządzenia mechaniczne. Gdyby ciepło parowania wody było małe, zbyt szybko parowałyby zbiorniki wodne i na Ziemi panowałaby susza. Ciepło skraplania można wykorzystać w różnoraki sposób: w przetwórstwie żywności chłodzenie mleka, warzenie piwa, przetwórstwo mięsa, do suszenia np. drewna, do parzenia kawy w ekspresach, do ogrzewania podłóg w chłodniach i mroźniach w celu przeciwdziałania zamarzaniu gruntu, do podgrzewania powietrza w pomieszczeniach.

Topnienie lodu to proces, w którym ciało zmienia stan skupienia ze stałego w ciekły. Podczas topnienia: cząsteczki lodu oddalają się od siebie, zmniejszają się siły spójności między cząsteczkami, cząsteczki uzyskują swobodę ruchu. Krzepnięcie jest procesem odwrotnym do topnienia.

Woda jest anomalna! Podczas obniżania temperatury poniżej 0-4oC jej objętość zamiast rosnąć maleje. I odwrotnie: zmniejszanie objętości topniejącego lodu sprawia, że powstała woda ma większą gęstość niż lód.

Ma to wielkie znaczenie w przyrodzie i technice: Warstwa lodu tworząca się na powierzchni rzek i jezior chroni wody od zamarznięcia, dzięki temu wszystkie istoty wodne są w stanie przeżyć. Góry lodowe tworzące się na morzach podbiegunowych pływają na powierzchni wody, stają się w ten sposób widoczne. Zwiększenie objętości lodu powoduje poważne uszkodzenia: pękanie przewodów i urządzeń wypełnionych wodą, np. chłodnic samochodów czy też asfaltu ma drodze.

W prosty sposób można wyznaczyć ciepło topnienia lodu. Do doświadczenia potrzebny jest: - kalorymetr, termometr, waga, kawałki lodu o temperaturze 0°C, woda. Przebieg doświadczenia: - Do kalorymetru nalewamy wodę. - Za pomocą wagi mierzymy jej masę mw - Za pomocą termometru mierzymy jej temperaturę Tw. - Za pomocą wagi mierzymy masę lodu mL. - Wrzucamy kawałki lodu i mieszamy do momentu całkowitego stopienia. - Mierzymy końcową temperaturę wody i roztopionego w niej lodu T.

cL=mw cwody  (T – TW) / mL Przebieg : - Woda po wrzuceniu kostek lody ochładza się od temperatury początkowej TW do temperatury końcowej T, czyli oddaje ciepło. Aby obliczyć ilość tego ciepła korzystamy ze wzoru Q1= mw cwody  (T – TW), gdzie cwody= 4200 J/kg K - Lód po wrzuceniu do wody zaczyna topnieć, czyli pobiera ciepło. Aby obliczyć ilość tego ciepła korzystamy ze wzoru Q2 = mL cL gdzie cL to szukane przez nas ciepło topnienia lodu. - Wg bilansu ilość ciepła oddanego jest równa ilości ciepła pobranego, zatem Q1 = Q2 mw cwody  (T – TW) = mL cL / : mL cL=mw cwody  (T – TW) / mL Według tablic fizycznych ciepło topnienia lodu wynosi 334000 J/kg

Prawa

Prawo Archimedesa

Siła wyporu działająca na ciało zanurzone w płynie jest równa ciężarowi płynu wypartego przez to ciało Ciało będzie pływało po powierzchni cieczy, jeśli jego siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu będzie większa niż ciężar tego ciała, np. statki pływające po wodzie.

Sprawdzanie Przygotowujemy naczynie z wodą słodką Przygotowujemy naczynie z wodą słoną

Jajko w wodzie słodkiej i słonej czyli pływa wewnątrz wody Jajko pływa w wodzie słonej Jajko tonie w wodzie słodkiej

Sprawdzanie Zastosowanie Łódka z plasteliny pływa po wodzie Ta sama ilość (masa) plasteliny tonie w wodzie w wyniku zmiany jej kształtu w kulkę Zastosowanie

Wykorzystujemy to do sprawdzania objętości ciał o dziwnych kształtach, warunkiem jest posiadanie miarki na naczyniu ∆V =V ciała

Ciśnienie hydrostatyczne p=dgh p~h 1 2 Bo ciśnienie większe im otwór jest niżej 1 Zasięg mniejszy 2 Zasięg większy

Prawo Pascala W każdej cieczy w każdym gazie Pascal stwierdził oczywiście Że ciśnienie się rozchodzi równo i promieniście. p= stałe w obiekcie zamkniętym

Wyrównanie ciśnień:

Nurek

a jednak zainteresowało…

Zastosowanie: koło wodne

Przepompownia?

K O N I E C

Literatura: Internet Podręczniki do fizyki z gimnazjum Wielka księga eksperymentów