Download
1 / 38
380 likes | 598 Views
Dane INFORMACYJNE. Nazwa szkoły: I Liceum Ogólnokształcące im. Adama Mickiewicza w Stargardzie Szczecińskim ZESPÓŁ SZKÓŁ OGÓLNOKSZTAŁCĄCYCH I ZAWODOWYCH W KROBI ID grup: 97_67_G2, 97_84_MF_G1 Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: WODA Semestr/rok szkolny: V/2011/2012.
E N D
Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: I Liceum Ogólnokształcące im. Adama Mickiewicza w Stargardzie Szczecińskim ZESPÓŁ SZKÓŁ OGÓLNOKSZTAŁCĄCYCH I ZAWODOWYCH W KROBI ID grup: 97_67_G2, 97_84_MF_G1 Kompetencja: • Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: WODA Semestr/rok szkolny: V/2011/2012
Wodajakożyciodajnasubstancjachemiczna • Woda, czyli tlenek wodoru to związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych (pokojowych) w stanie ciekłym. Woda, substancja bezbarwna, bezwonna, pozbawiona smaku i kalorii, jest niezbędna do życia wszystkim organizmom na Ziemi. Bez niej nie przetrwałby żaden człowiek, żadne zwierzę, żadna roślina. W zakresie temperatur spotykanych na Ziemi występuje w postaci gazu (para wodna), cieczy (woda), jak i ciała stałego (lód).
Większość występującej w przyrodzie wody jest „słona” (około97,38%), tzn. zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W wodzie rozpuszczonych jest też wiele gazów, najwięcej dwutlenku węgla. Woda na Ziemi występuje głównie w oceanach, które pokrywają 70,8% powierzchni planety, ale także w rzekach, jeziorach i w postaci stałej w lodowcach. Część wody znajduje się pod powierzchnią ziemi lub w atmosferze. Prawie całość dostępnej wody słodkiej — około 99% uwięziona jest w lodowcach i czapach lodowych lub głęboko pod ziemi. Tylko „1%” jest dostępny dla ludzi.
Stany skupienia wody Woda występuje najczęściej w postaci cieczy, jednak może być ona również ciałem stałym (lód lub śnieg), a także gazem (para wodna).Prawie wszystkie substancje mogą przechodzić z jednego stanu skupienia w inny. Rozróżnia się następujące przejścia fazowe wody:
Stan stały - lód lub śnieg Lód lub śnieg występują poniżej 0 °C tzw. temp. topnienia. Mają właściwości jak każde ciało stałe tzn. mają określony kształt, trudno zmienić ich objętość. Lód powstaje ze schłodzonej wody czyli przez krzepnięcie lub przez resublimację. Lód tak samo jak woda i para wodna nie ma koloru, w dotyku jest zimny i jest ciałem kruchym np. kiedy uderzymy kawałek lodu młotkiem rozkruszy się na wiele drobnych kawałków. Śnieg podobnie jak lód powstaje ze schłodzonej wody lub pary wodnej. Ma kolor biały co można zauważyć podczas zimy.
Stan ciekły - woda • Woda występuje pomiędzy temp.0 °C i 100 °C. Jest ona najważniejszym składnikiem kuli ziemskiej. Bez niej nie mogły by rosnąć rośliny, żyć zwierzęta oraz ludzie. Ma takie same właściwości jak inne ciecze. Nie ma określonego kształtu nie jest ściśliwa. Powstaje przez schłodzenie pary wodnej czyli skraplanie lub ogrzewanie lodu czyli topnienie. Woda występuje w postaciach jezior, rzek, oceanów itp. Woda jest rozpuszczalnikiem dla wielu ciał stałych. Zajmuje więcej powierzchni na kuli ziemskiej niż kontynenty.
Stan gazowy - para wodna • Para wodna tworzy się przez parowanie wody powyżej 100°C. czyli temp. wrzenia oraz przez sublimację czyli zamianę lodu w parę. Często para wodna mylona jest z mgłą, mgła to drobne kropelki wody, para wodna natomiast jest niewidoczna i tworzy się wszędzie. Zjawisko parowania jest jednym z podstawowych czynników istnienia przyrody. Woda parując tworzy obłoki pary w formie chmur, które schłodzone opadają na ziemię pod postacią deszczu.
Doświadczenia ukazujące przechodzenie wody w inne stany skupienia: w lód, w parę wodną.
Doświadczenie: wrzenie wody • Pomoce: słoik, woda, grzałka, termometr laboratoryjny. • Przebieg doświadczenia: grzałkę wkładamy do słoika z wodą, gotujemy ją. Obserwujemy wrzenie wody, pęcherzyki pędzące do góry oraz parę. Mierzymy temperaturę wrzenia. • Wniosek: Woda gotuje się, bulgoce. Od dna (od grzałki) unoszą się w górę pęcherzyki, dochodzą do powierzchni wody, pękają i stają się niewidoczne. Są to pęcherzyki pary wodnej. Nad wodą nie widać pary, ale nad słoikiem unosi się lekka mgła. Jest to skroplona para wodna. Woda wrze w temperaturze 100°C. Szybciej paruje podczas wrzenia, ale parowanie zachodzi w każdej temperaturze. Woda zmienia swój stan skupienia z ciekłego w gazowy.
Doświadczenie: topnienie lodu i śniegu • Pomoce: lód lub śnieg, słoik, termometr laboratoryjny. • Przebieg doświadczenia; do słoika wkładamy śnieg lub lód, wstawiamy termometr. Obserwujemy co dzieje się ze słupkiem rtęci w termometrze. Odczytujemy, przy ilu stopniach lód (śnieg) zaczyna się topić. • Wniosek: Z topniejącego lodu i śniegu powstaje woda. Ze stanu stałego przechodzi w ciecz. Temperatura topniejącego śniegu, lodu wynosi 0 oC.
Doświadczenie - "Fabryka chmur" • Pomoce: grzejnik elektryczny, szklane naczynie żaroodporne, talerz, kawałki lodu, latarka, garnek do zagotowania wody. • Przebieg doświadczenia: Wodę zagotować. Przelać ją do szklanego naczynia. Na talerz włożyć kawałki lodu. Ustawić talerz z lodem na szklanym naczyniu. Przyciemnić salę a następnie oświetlić naczynie latarką. • Wniosek: Gorąca woda w przykrytym talerzem naczyniu paruje. Para wodna unosi się ku górze, gdzie po zetknięciu z zimną wodą (kostkami lodu), skrapla się ( następuje tzw. kondensacja pary wodnej), tworząc pod talerzykiem "chmurę'. Po pewnym czasie zaczynają z niej opadać drobne kropelki (tworząc deszcz).
Mars • Planetą, z którą od zawsze wiązano największe nadzieje na znalezienie życia był i jest w dalszym ciągu Mars. Wiadomo, że na biegunach Marsa występują znaczne ilości wodnego lodu. Na biegunie południowym jest on często przykryty zmrożonym dwutlenkiem węgla (suchym lodem). Woda znajduje się również pod powierzchnią planety. Przekrój jowiszowego księżyca — Europy. Prawdopodobnie pod lodową skorupą znajduję się gruba warstwa wodna
Krater na Marsie z zamarznietą wodą Sieć struktur marsjańskich bardzo przypominająca sieć wyschniętych kanałów, które mogły powstać wskutek działania wody.
Planety olbrzymie • Woda z całą pewnością stanowi składnik atmosfer planet z grupy olbrzymów. Jakkolwiek na ich masę składa się głównie wodór w postaciach: gazowej, płynnej i metalicznej, w górnych warstwach atmosfer znajdują się także inne związki chemiczne, a wśród nich woda. Dla przykładu w atmosferze Jowisza, na głębokości około 100 km poniżej górnej warstwy chmur znajdować się może warstwa złożona z kryształów zestalonej wody. Poniżej tej warstwy, gdzie ciśnienie rośnie powyżej 10 atmosfer, woda może występować w postaci gazowej w mieszaninie wspólnie z wodorem, helem, amoniakiem i metanem. Saturn, który ma mniejszą masę i średnią gęstość, warstwę lodową może zawierać na głębokości 200300 km pod powierzchnią chmur. Pozostałe planety olbrzymie także mogą zawierać w atmosferach wodę w ilościach śladowych.
Przekrój atmosfery Jowisza Przekrój atmosfery Saturna
Komety • Jądra komet, jak się po ostatnich bardzo szczegółowych badaniach uważa, są zbudowane z mieszaniny pyłów i drobnych odłamków skalno-lodowych, będących zamarzniętą wodą, dwutlenkiem węgla, amoniakiem, metanem i innymi, bardziej złożonymi substancjami. Obrazek przedstawia widmo wykonane w kierunku gwiazdy typu SR W Hya. Widać cała serię linii widmowych wody, zarówno para jak i orto.
KsiężyceJowiszainietylko • Europa, drugi w kolejności księżyc z grupy odkrytych przez Galileusza, nosi przydomek planeta lodu. Ten najmniejszy z czterech wielkich księżyców Jowisza jest nieco mniejszy od naszego Księżyca. Księżyc Europa jest pokryty gładką warstwą lodu dobrze odbijającą światło. Wśród ciał Układu Słonecznego Europa ma największą zdolność odbijania promieni słonecznych. Przypuszcza się, że Europa posiada pod skorupą grubą warstwę wody w postaci lodu, być może w postaci płynnej.
KsiężyceJowiszainietylko • Ganimedes – księżyc Jowisza. Ciemnoszara powierzchnia Ganimedesa jest pokryta kraterami i poprzecinana jaśniejszymi brązowymi pasmami. Powierzchnia Ganimedesa pokryta jest grubą warstwą lodu. Ciągnące się przez setki kilometrów rozpadliny i bruzdy strukturą przypominają twory lodowcowe na powierzchni Ziemi. Świadczy to o tym, że Ganimedes jest ciągle aktywny geologicznie. Ganimedes posiada czapy polarne w pobliżu biegunów, podobnie jak Mars. Przypuszcza się, że Ganimedes posiada pod skorupą grubą warstwę wody w postaci lodu.
Poza Układem Słonecznym • Molekuła H2O jest obecna w materii międzygwiazdowej i wokół gwiazd, a szczególnym znakiem rozpoznawczym mówiącym o jej obecności jest emisja maserowa wody. Mapa kwazara 3C403 wykonana interferometrem VLA oraz widmo masera H2Owykonane 100-m radioteleskopem w Effelsbergu
Dypresja fal na wodzie • Dyspersja fal to zależność prędkości fazowej fal od ich częstotliwości. • Falami ulegającymi dyspersji są też fale na wodzie. Fale te mają większą prędkość gdy poruszają się na wodzie o większej głębokości a mniejszą na mniejszej głębokości. W wyniku czego zachodzą zjawiska: • czoło fali przy brzegu jest prawie równoległe do brzegu a kierunek ruchu fali jest do brzegu prostopadły, • gdy fala przechodzi na płytką wodę to: • odległość między kolejnymi grzbietami fali (długość fali) zmniejsza się, • fala zmienia kierunek ruchu, • rośnie wysokość fali czyli amplituda fali.
Pływanie ciał po powierzchni cieczy • Prawo Archimedesa: Ciało będzie pływało po powierzchni cieczy, jeśli jego siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu będzie większa niż ciężar tego ciała.
Pływanie ciał całkowicie zanurzonych 1. siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości – ciało tonie. 2. siła wyporu jest większa od siły ciężkości – ciało wypływa unosząc się do góry. 3. siły wyporu i ciężkości są sobie równe – wtedy ciało pozostaje w bezruchu unosząc się w płynie
Pływalność a gęstość • W przypadku ciał wykonanych z jednolitego materiału można łatwo przewidzieć czy będą one tonęły, czy wypływały na powierzchnię płynu. Zależy to od gęstości ciał i gęstości płynów w których miałyby one pływać: • jeżeli gęstość ciała jest większa niż gęstość płynu (ρciała> ρpłynu), wtedy ciało będzie tonąć. • jeżeli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość płynu (ρciała< ρpłynu), wtedy ciało będzie wypływać na powierzchnię.
Przykłady sił wyporu • Statki pływające po powierzchni – siła wyporu równoważy siłę ciężkości • Łodzie podwodne – statki te mają możliwość manewrowania siłą wyporu i siłą ciężkości, dzięki czemu są w stanie zanurzać się i wynurzać. • Bąbelki pary unoszące się do góry podczas wrzenia są znacznie lżejsze od wody, więc wypływają na powierzchnię • Lód jest lżejszy od wody, więc unosi się na jej powierzchni • Ogrzana para wodna jest lekka, więc wznosi się do góry tworząc chmury. Po oziębieniu skrapla się i nabiera ciężaru (w sensie ciężaru właściwego), co powoduje, że ostatecznie spada w postaci deszczu.
Większość obiektów swobodnie pływających w wodzie ma ciężar właściwy zbliżony do ciężaru wody. Dzięki temu mogą one łatwo manewrować swoją pływalnością - wynurzać się lub zanurzać głębiej. Kliknij żeby zobaczyc jeszcze raz !
PRAWO PASCALA Prawo Pascala– jeżeli zbiorniku zamkniętym na płyn wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to ciśnienie wewnątrz tego zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu. Prawo Pascala (wersja uproszczona): Ciśnienie zewnętrzne wywierane na ciecz lub gaz znajdujące się wnaczyniu zamkniętym rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach.
POWIERZCHNIA SWOBODNA Powierzchnia swobodna cieczy jest to powierzchnia styku cieczy z próżnią lub płynem (tzn. gazem lub cieczą). Kształt jaki przyjmuje zależy od sił działających na granicy cieczy i dla cieczy nie poddawanej przyspieszeniu jest zawsze prostopadła do siły wypadkowej działającej na ciecz na jej powierzchni.Powierzchnią swobodną jest górna powierzchnia cieczy w naczyniu, powierzchnia kropli, bańki, strumienia cieczy w gazie.
CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE Ciśnieniem nazywamy wielkość fizyczną, której miarą jest wartość siły nacisku (parcia) na jednostkową powierzchnię. Jednostką ciśnienia jest paskal (Pa). Powyższe definicje pokazują związek i różnicę między parciem, a ciśnieniem. Omówienia wymaga jeszcze tylko jednostka ciśnienia - paskal. Otóż ciśnienie jakie siła 1N wywiera na powierzchnię 1 m2 nazywamy właśnie paskalem. Z ciśnieniem spotykamy się na codzień, chociażby słyszymy o ciśnieniu atmosferycznym w prognozie pogody, czy gdy nurkujemy ciśnienie hydrostatyczne zatyka nam uszy.
PRAWO ARCHIMEDESA Prawo ArchimedesaNa każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana ku górze równa ciężarowi wypartej cieczy. Prawo to nie sprawia chyba większego problemu, ciało zanużone w wodzie staje się lżejsze. O ile? Siłę wyporu liczymy z równania: Fw = ςc . g . Vc gdzie: ςc - gęstość cieczy, g - przyspieszenie ziemskie, Vc - objętość wypartej cieczy. Dzięki sile wyporu np. statki mogą pływać po wodzie.
