«Загадки воды». (стр. 1 из 3)

Реферат

«Загадки воды»

Ученицы 9 «А» класса

средней общеобразовательной школы №7

Ждановой Ксении Александровны

Учитель: Стёпочкина Наталия Васильевна

2008 год

Актуальность:

Вода остается одной из самых загадочных жидких субстанций, однако в курсе физики и химии общеобразовательной школы свойствам воды уделяется не много внимания, именно поэтому был создан данный проект.

Цели и задачи:

- Расширить свои знания об основных понятиях и свойствах воды.

- Познакомиться с аномалиями воды.

- Выяснить роль воды в нашей жизни.

- Обобщить все знания о воде.

План:

1. Введение

2. Основные понятия о воде.

3. Физические свойства воды

4. Аномалии воды.

· аномалия плотности

· аномалия сжимаемости

· аномалия теплоёмкости

· переохлажденная вода

·

водородные связи

· память воды

5. Вода в нашей жизни.

6. Заключение.

7. Список литературы.

Введение

Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский ученый академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самое необыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наук Б.Ф.Сергеев начал свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество, которое создало нашу планету”.

Вода. Мы никогда не задумываемся над смыслом и сутью этого слова. Но вода - это сама жизнь, без неё всё погибает. Наша голубая планета Земля на 70 % состоит из воды: океаны и моря, реки и озера, родники и ручьи, болота, ледники, айсберги,
вечные снега на горных вершинах и вечная мерзлота. Воды много, но для питья пригоден лишь 1% из всего этого многообразия ( имеется в виду вода в своем естественном, природном состоянии).
Человеческий организм на 70-80% состоит из воды, благодаря которой происходят все жизненно важные процессы в организме: она питает, обогащает кислородом, охлаждает тело, помогает освобождаться от токсинов, восстанавливает клетки.
Человек очень остро ощущает нарушение водного баланса.
Потеря влаги на 6-7% от веса тела вызывает обмороки. При потере 10-12% влаги сердце перестает биться. Механизм старения организма связан напрямую с потерей воды. К 50 годам человек «усыхает» и воды остаётся менее 60% от массы тела.
Вода выполняет в живой клетке множество функций, главная — структурно -энергетическая!
Вода способна сохранять «память» о структуре растворенных веществ. Можно сказать, перенимает её свойства.
От воды зависят многочисленные химические реакции, и она служит определяющим компонентом во многих биохимических реакциях.
Будучи главной жидкостью, в организме вода служит растворителем для минеральных веществ, витаминов, аминокислот, глюкозы и многих других питательных веществ.
Вода играет ключевую роль в пищеварении, всасывании, переносе и утилизации питательных веществ. Вода является средой для безопасного выведения токсинов и продуктов жизнедеятельности, она решающим образом влияет на процесс терморегуляции в организме, от процесса образования энергии до смазки суставов и процесса репродукции. Нет ни одной системы в организме, которая не зависела бы от воды. Вода необходима для мышечных сокращений.

Вода, несмотря на все её аномальные свойства, является эталоном для измерения температуры, массы ( веса), количества тепла, высоты местности.

Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100 , а точка таяния льда 0 .

При разработке метрической системы, установленной по декрету французского революционного правительства в 1793 году взамен различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры массы (веса) – килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (милилитра) чистой воды при температуре её наибольшей плотности – 40 С. Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра (1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна (1000 килограммов) – это вес 1 кубического метра воды.

Вода используется и для измерения количества тепла. Одна калория – это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с 14, 5 до 15,50 С.

Все высоты и глубины на земном шаре отсчитываются от уровня моря.

Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.

Основные понятия о воде.

Вода (H₂0) - окись водорода, простейшее устойчивое в обычных условиях химическое соединение водорода с кислородом (11,19% водорода и 88,81% кислорода по массе). Вода – бесцветная жидкость, не имеющая ни вкуса, ни запаха, молекулярная масса 18,0160. Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании физической и химической среды, климата и погоды на нашей планете. 71 % поверхности Земли покрыто водой (это океаны, моря, озера, реки и т. п.). Также вода в газообразном состоянии находится в атмосфере планеты в виде облаков, туманов и т. п. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса и т. д.). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой.

Без воды невозможно существование живых организмов. Вода — обязательный компонент практически всех технологических процессов — как сельскохозяйственного, так и промышленного производства.

Благодаря широкой распространённости воды и её роли в жизни людей, она издавна считалась первоисточником жизни. Представление философов античности о воде как о начале всех вещей нашло отражение в учении Аристотеля (4 в. до н. э.) о четырёх стихиях (огне, воздухе, земле и воде), причём вода считалась носителем холода и влажности. Вплоть до конца 18 в. в науке существовало представление о воде как об индивидуальном химическом элементе. В 1781—1782 английский учёный Г. Кавендиш впервые синтезировал воду, взрывая электрической искрой смесь водорода и кислорода, а в 1783 французский учёный А. Лавуазье, повторив эти опыты, впервые сделал правильный вывод, что вода есть соединение водорода и кислорода. В 1785 Лавуазье совместно с французским учёным Ж. Менье определил количественный состав воды. В 1800 английские учёные У. Николсон и А. Карлейль разложили воду на элементы электрическим током. Таким образом, анализ и синтез воды показали сложность её состава и позволили установить для неё формулу H₂O. Изучение физических свойств воды началось ещё до установления её состава в тесной связи с другими научно-техническими проблемами. В 1612 итальянский учёный Г. Галилей обратил внимание на меньшую плотность льда сравнительно с жидкой водой как на причину плавучести льда. В 1665 голландский учёный Х. Гюйгенс предложил принять температуру кипения и температуру плавления воды за опорные точки шкалы термометра. В 1772 французский физик Делюк нашёл, что максимум плотности воды лежит при 4°С; при установлении в конце 18 в. метрической системы мер и весов это наблюдение было использовано для определения единицы массы — килограмма. В связи с изобретением паровой машины французские учёные Д. Араго и П. Дюлонг (1830) изучили зависимость давления насыщенного пара воды от температуры. В 1891—1897 Д. И. Менделеев дал формулы зависимости плотности воды от температуры. В 1910 американский учёный П. Бриджмен и немецкий учёный Г. Тамман обнаружили у льда при высоком давлении несколько полиморфных модификаций. В 1932 американские учёные Э. Уошберн и Г. Юри открыли тяжёлую воду. Развитие физических методов исследования позволило существенно продвинуться в изучении структуры молекул воды, а также строения кристаллов льда. В последние десятилетия особое внимание учёных привлекает структура жидкой воды и водных растворов.

Каждый знает, что человек на 80% состоит из воды, а вот где именно в нас хранится вода – не знаем. Поэтому на таблице снизу указано содержание воды в органах и тканях млекопитающих.

Органы и ткани	Содержание воды, %
скелет	20 - 40
мышцы	75
печень	75
Мозг человека
серое вещество	84
белое вещество	72

Физические свойства воды

Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ее из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0 до 40 ?С плотность ее также увеличивается. Вода обладает аномально высокой теплоемкостью [4200/(кг * град)]. Температура кипения 100 градусов. Замерзает пр 0 градусов.

Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а в вершине - ядро атома кислорода. Длина каждой связи. О - Н близка к 1 А, расстояние между ядрами атомов водорода равно около 1,5 А. Из восьми электронов, составляющих внешний электронный слой атома кислорода в молекуле воды две электронные пары образуют ковалентные связи О - Н, а остальные четыре электрона представляют собой две неподеленных электронных пары.

Свойство	Значение
Плотность, г/см3
лёд . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,9168 (0°С)
жидкость . . . . . . . . . . . .	0,99987 (0°С) 1,0000 (3,98°С) 0,99823 (20°С)
пар насыщенный . . . . . .	0,5977 кг/м3 (100°С)
Темп-ра плавления . . . . .	0°С
Темп-ра кипения . . . . . . .	100°С
Критич. темп-ра . . . . . . . .	374,15°С
Критич. давление . . . . . . .	218,53 кгс/см2
Критич. плотность . . . . . .	0,325 г/см3
Теплота плавления . . . . . .	79,7 кал/г
Теплота испарения . . . . . .	539 кал/г (100°С)
Уд. теплопровод- ность, кал/(смЇсекЇград)
лёд . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5,6Ї10-3 (0°С)
жидкость . . . . . . . . . . . .	1,43Ї10-3 (0°С) 1,54Ї10-3 (45°С)
пар насыщенный . . . . . .	5,51Ї10-5 (100°С)
Уд. электропровод- ность, ом–1Їсм-1
лёд . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,4Ї10-8 (0°С)
жидкость . . . . . . . . . . . .	1,47Ї10-8 (0°С) 4,41Ї10-8 (18°С) 18,9Ї10-8 (50°С)
Уд. теплоёмкость кал/(гЇград)
жидкость . . . . . . . . . . . .	1,00 (15°С)
пар насыщенный . . . . . .	0,487 (100°С)
Диэлектрическая про- ницаемость
лёд . . . . . . . . . . . . . . . . . .	74,6 (°С)
жидкость . . . . . . . . . . . .	81,0 (20°С)
пар насыщенный	1,007 (145°С)
Вязкость, спз
жидкость . . . . . . . . . . . .	1,7921 (0°С) 0,284 (100°С)
Поверхностное натя- жение жидкой во- ды на границе с воздухом, дин/см	74,64 (0°С) 62,61 (80°С)
Показатель прелом- ления (D - линия натрия) . . . . . . . . . . . . . .	1,33299 (20°С)
Скорость звука в во- де . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1,496 м/сек (25°С)

Аномалии воды.