Исследовательская работа была проведена в школьной лаборатории на базе МОУ "Гимназия №6" города Лангепаса и представлена на муниципальном этапе научно-практической конференции "Шаг в будущее".
Новейшая история человечества, связанная с научно-техническим прогрессом, демонстрирует, что пренебрежение в обращении с природой не остается без ответа с ее стороны. Только за ушедший ХХ век человечество умудрилось настолько ухудшить экологическую обстановку, что сегодня правомерен вопрос о возможности выживания человечества на Земле.
Основными источниками загрязнения воды являются стоковые воды промышленных предприятий, сельского хозяйства, коммунального хозяйства; воды шахт, нефтепромыслов, рудников; отходы производств, при добыче разных полезных ископаемых; сбросы водного и железнодорожного транспорта. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям, которые проявляются в изменении физических свойств воды.
Цель работы: изучить влияние различных примесей на физические свойства воды.
Задачи:
- изучить физические свойства воды;
- проанализировать состав природных примесей воды, их концентрацию в воде;
- провести практическое исследование влияния примесей на некоторые физические свойства воды с использованием цифровой лаборатории Nova.
Плотность чистой воды составляет 1000 кг/м3. Плотность воды зависит от температуры. Всем известно, что при повышении температуры вещества увеличивают свой объем и понижают плотность. Вода обладает точно таким же свойством, но в интервале от 0 до 4°С, где с возрастанием температуры объем не повышается, а, наоборот, сокращается, данное свойство не выполняется.
Вода, при замерзании, внезапно увеличивается в объеме на 11%, так же внезапно и уменьшается при таянии. Это увеличение объема играет огромную роль, как в природе, так и в жизни людей. При замерзании воды и ее дальнейшем увеличении объема, происходит расширение, в результате чего возникает сильное давление. Именно поэтому замерзающая вода обладает разрушительной силой в замкнутых пустотах, трещинах гор.
С появлением примесей в составе воды наблюдается изменение его температур замерзания и кипения. Температура кипения растворов повышается, а температура замерзания понижается по сравнению с температурами, характеризующими чистые растворители.
Поверхностное натяжение характеризует степень сцепления молекул воды друг с другом. Этот параметр определяет степень усвояемости воды организмом. Чем более «жидкая» вода, тем меньше энергии требуется организму для разрыва молекулярных связей и осуществления взаимодействия. Вода должна быть «жидкой», биологически доступной, легкоусвояемой, т.е. степень поверхностного натяжения между молекулами воды не должна быть слишком большой.
Капиллярность воды играет важную роль во многих природных процессах, происходящих на Земле. Благодаря этому вода смачивает толщу почвы и доставляет корням растений растворы питательных веществ.
Переход Примеси в составе воды. Уникальность строения воды обуславливает универсальность её как растворителя. В природных водах можно найти всю систему Менделеева. Разумеется, физические свойства загрязненной воды меняются, что влечет за собой множество разнообразных проблем.
Для определения влияния различных примесей на физические свойства воды были приготовлены водные растворы примесей, содержащих:
- нефть;
- уксусная кислота;
- поверхностно-активные вещества (стиральный порошок);
- соли тяжелых металлов (свинец, медь).
В основе экспериментальной части работы по изучению влияния примесей на температуры замерзания различных растворов лежит криоскопический метод исследования.
Для создания низких температур в кристаллизаторе использовалась охлаждающая смесь из измельченного льда, воды и хлорида натрия, позволяющая достигать понижения температуры до -15. В кристаллизатор помешалась пробирка с исследуемым раствором. Для проведения эксперимента использовалось оборудование цифровой лаборатории NOVA, позволяющее наблюдать изучаемые процессы в режиме реального времени, а также повысить точность проводимых измерений. Датчиками температуры в непрерывном режиме фиксировалось изменение температур в охлаждающей смеси и растворе. В ходе работы определялись температуры замерзания водных растворов примесей. Исследуемые растворы объемом 5 мл в пробирке помещались в калориметр со смесью льда и соли.
На основе построенных графиков видно, что температуры замерзания растворов примесей меньше, чем температура замерзания чистой воды. В реальном процессе при понижении температуры процессу кристаллизации всегда предшествует переохлаждение жидкости, причем для растворов при переохлаждении температура снижается больше, чем для чистого растворителя.
Наибольшее отличие в процессе изменения температуры замерзания наблюдается для раствора, содержащего нефть в качестве примеси. У растворов, содержащих соли тяжелых металлов и поверхностно-активных веществ, на графических зависимостях отсутствует область переохлаждения жидкости.
Для определения плотности чистой воды и воды с примесями были измерены их массы и объемы. Наибольшее влияние на изменение плотности воды оказывают поверхностно-активные вещества (стиральный порошок), наименьшее – металлы (свинец, медь).
Для определения коэффициентов поверхностного натяжения этих растворов был использован метод отрыва капель. Все примеси изменяют коэффициент поверхностного натяжения. Наибольшее влияние на изменение поверхностного натяжения воды оказывает соли тяжелых металлов (свинец, медь) – коэффициент поверхностного натяжения увеличивается в три раза.
Вода - одно из самых уникальнейших веществ на Земле. Несмотря на бурное развитие современной науки, до сих пор ученые не изучили до конца природу этого, казалось бы простого вещества! За простой формулой Н2О, оказывается, скрывается загадочное вещество, которое до сих пор многие ведущие умы науки не могут разгадать. Вода обладает рядом уникальнейших и анимальных (анима-душа) свойств, которые под воздействием деятельности человека могут изменяться. Под воздействием примесей меняется плотность воды, коэффициент поверхностного натяжения, что доказано в работе экспериментально.
 |
Рисунок1.png (1.16 МБ.) |
 |
Рисунок2.jpg (65.47 КБ.) |
 |
Рисунок3.png (74.00 КБ.) |
 |
Рисунок4.png (77.69 КБ.) |
 |
Рисунок5.png (80.79 КБ.) |
 |
Рисунок6.png (95.31 КБ.) |
