Woda – zadziwiająca ciecz
Czy wiesz, dlaczego Ziemia nazywana jest błękitną planetą? Gdy obserwuje się ją z kosmosu, pokrywające większość jej powierzchni wody mórz i oceanów mają właśnie taką barwę. Kiedy odkręcamy kran, zazwyczaj nie myślimy o tym, jak cenna i niezwykła substancja spływa nam po rękach.
jakie wyróżnia się stany skupienia substancji i jak ułożone są cząsteczki w każdym z nich;
jak zmiana temperatury wpływa na zmianę stanu skupienia substancji, w tym również wody.
Opiszesz właściwości trzech stanów skupienia wody.
Omówisz znaczenie wody dla organizmów żywych.
Rozpoznasz stany skupienia wody w przyrodzie.
1. Jakie są właściwości wody
Czysta wodawoda nie ma smaku, zapachu ani barwy – jedynie w dużych zbiornikach wodnych wygląda na jasnoniebieską. W temperaturze pokojowej jest cieczą. Krzepnie (zamarza) w temperaturze 0 °C, a wrze przy 100 °C. Wiele substancji się w niej rozpuszcza, dlatego jest dobrym rozpuszczalnikiem. W każdym ze stanów skupienia ma swoją odrębną nazwę: w stanie stałym nazywamy ją lodem, w stanie ciekłym – po prostu wodą, a w stanie gazowym – parą wodną.
Pytanie: Jak zmienia się stan skupienia wody?
Hipoteza: Woda krzepnieje w niskiej temperaturze i jako lód topnieje w wysokiej.
Potrzebny jest nadzór osoby dorosłej
pojemnik na kostki lodu,
szklanka,
mały garnek (lub patelnia),
zamrażalnik,
kuchenka,
woda.
Krzepnięcie wody
Napełnij wodą pojemnik na lód.
Wstaw pojemnik do zamrażalnika (panuje tam temperatura ujemna).
Na drugi dzień wyjmij pojemnik i zobacz, co się stało.
Topnienie lodu
Wyjmij kilka kostek lodu z pojemnika i włóż do szklanki. Postaw ją w temperaturze pokojowej, np. na stole.
Poczekaj kilkanaście minut. Sprawdź, co się stało.
Wrzenie wody
Wlej wodę do małego garnka lub na patelnię.
Ogrzej naczynie na kuchence. Naczynie rozgrzeje się do kilkuset stopni Celsjusza. Uważaj, by się nie oparzyć. Obserwuj, co dzieje się z wodą.
Obserwacje: Woda krzepnie w zamrażalniku, lód topnieje w temperaturze pokojowej, woda wrze w garnku.
Wnioski: Zmiany temperatury powodują, że woda zmienia stan skupienia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1LNoWDbS1LGN
Film pod tytułem Zmiany stanu skupienia wody w zależności od temperatury.
Właściwości wody mogą się zmieniać, jeśli zawiera rozpuszczone w sobie inne substancje, np. sól, cukier. Wszyscy znamy pojęcie „woda słona” – jest to woda znajdująca się w morzach i oceanach. Są w niej rozpuszczone różne substancje, głównie sól. Czym – oprócz smaku – woda morska różni się od „wody słodkiej”, czyli zawierającej mniejsze ilości soli? Jest gęstsza, dzięki czemu na jej powierzchni mogą się utrzymać drobne przedmioty. Może zdarzyło ci się oglądać zdjęcia znad Morza Martwego, na których widać ludzi bez wysiłku unoszących się na powierzchni morza? Ma to związek właśnie z zasoleniem – w Morzu Martwym jest ono wyjątkowo duże i wynosi 26% przy powierzchni. Dla porównania zasolenie Morza Bałtyckiego wynosi średnio 0,7%.
Pytanie: Czym się różni woda słona od słodkiej?
Hipoteza: Woda słona i słodka mają różne gęstości.
szklanka,
woda,
sól,
łyżeczka,
atrament.
Napełnij szklankę do połowy wodą.
Wsyp do niej 4 łyżeczki soli i starannie wymieszaj.
Dodaj kilka kropel atramentu, by posolona woda różniła się od czystej barwą.
Ostrożnie wlewaj łyżeczką wodę z kranu tak, by spływała po ściance szklanki. Co obserwujesz?
Obserwacje: Jeśli słodka woda będzie wlewana ostrożnie, to nie zmiesza się ze słoną, lecz osiądzie na jej powierzchni.
Wnioski: Gęstość wody słodkiej jest mniejsza od gęstości wody słonej.
Krople wody często wyobrażamy sobie w kształcie łzy. W rzeczywistości tak wygląda kropla spływająca po szybie. Natomiast spadająca kropla wody ma kształt pączka lub rozłożonego parasola – jest to skutek oporu, jaki stawia jej powietrze.
2. Gdzie występuje woda?
Wyobraź sobie, że przez cały dzień nie masz dostępu do wody w żadnej postaci. Które czynności byłyby dla ciebie trudne lub niemożliwe do wykonania? Zapisz swoje przemyślenia.
Woda występuje w naszym otoczeniu we wszystkich trzech stanach skupienia. O tym, że istnieje w postaci cieczy i lodu, nikt nie musi nas przekonywać. Ale jak stwierdzić, czy wokół nas znajduje się para wodna? Wystarczy ją oziębić, żeby się skropliła.
Sprawdzenie, czy w powietrzu znajduje się para wodna.
szklanka,
kostki lodu.
Wypełnij szklankę kostkami lodu.
Odczekaj chwilę, uważnie przyglądając się szklance. Co obserwujesz?
Dotknij zewnętrznej powierzchni szklanki. Co czujesz?
Jeżeli po dotknięciu czujesz wilgoć, to znaczy, że na ściankach szklanki pojawiła się woda. W otaczającym nas powietrzu znajduje się para wodna. Stykając się z zimnymi ściankami szklanki, oziębia się i skrapla.
Woda odgrywa bardzo ważną rolę w życiu organizmów, w tym również człowieka. Jest niezbędna, by w naszym ciele zachodziły różne procesy, jak oddychanie czy krążenie krwi, dzięki którym prawidłowo funkcjonujemy. W naszym klimacie dorosły człowiek potrzebuje około 2,5 l wody dziennie. Jako dobry rozpuszczalnik substancja ta jest potrzebna również w wielu dziedzinach działalności człowieka. Podczas codziennych czynności (np. mycia się, zmywania naczyń) zużywamy nawet 300 l wody dziennie. Woda wykorzystywana jest także w przemyśle (np. do produkcji 1 kilograma papieru zużywa się 400–800 l wody) i rolnictwie – do podlewania upraw.
W laboratoriach lub aptekach potrzebna jest czysta woda pozbawiona jakichkolwiek domieszek, tzw. woda zdemineralizowana. Taka woda jest dla ludzi niezdrowa, gdyż wypłukuje z organizmu potrzebne minerały i substancje odżywcze.
3. Rozszerzalność temperaturowa wody
Woda, jak wszystkie substancje, reaguje na zmiany temperatury – ulega więc rozszerzalności temperaturowejrozszerzalności temperaturowej. Jednak w przypadku wody zjawisko to zachodzi odmiennie niż w przypadku innych substancji.
Pytanie: Jak zmienia się objętość wody przy zmianie temperatury?
Hipoteza: Woda zmniejsza objętość przy obniżeniu temperatury.
plastikowa butelka (np. półlitrowa),
mazak,
woda.
Napełnij butelkę do połowy ciepłą wodą i dobrze ją zakręć.
Postaw butelkę i zaznacz na niej mazakiem poziom, do którego wypełnia ją woda.
Wstaw butelkę do lodówki.
Po 6 godzinach wyjmij butelkę z lodówki. Co obserwujesz? Odkręć butelkę i porównaj poziom wody z tym, jaki wcześniej został zaznaczony.
Zaznacz poziom, do którego sięga woda.
Ponownie zakręć butelkę i włóż ją do zamrażalnika.
Po kolejnych 6‑8 godzinach wyjmij butelkę i porównaj poziom lodu z poziomem wody, jaki był wcześniej zaznaczony.
Poczekaj, aż lód się roztopi, i ponownie zaznacz poziom cieczy.
Obserwacje: W temperaturze poniżej 0 °C woda ma postać lodu. W tej temperaturze lód ma mniejsza gęstość niż woda. Ilość wody w butelce przez cały czas trwania doświadczenia nie zmieniła się.
Wniosek: Lód ma mniejszą gęstość od ciekłej wody.
4. Gęstość wody i lodu
Zwykle gęstość substancji rośnie wraz ze spadkiem temperatury. Oznacza to, że jeśli spada temperatura, to ciało o określonej masie zajmuje mniejszą objętość. Natomiast woda ma największą gęstość w temperaturze 4 °C. Obniżając temperaturę poniżej tej wartości, woda ponownie zwiększa objętość.
Podsumowanie
W naszym otoczeniu, w zależności od temperatury, woda może występować w trzech stanach skupienia – stałym, ciekłym i gazowym.
Woda pełni ważną funkcję w przyrodzie i w życiu człowieka.
Woda ma największą gęstość w temperaturze około 4 °C (jest najcięższa). Lód ma mniejszą gęstość (jest lżejszy) niż zimna woda.
Szybkość parowania zależy od temperatury otoczenia i wielkości powierzchni, na której paruje.
Praca domowa
Słownik
zmiana objętości ciał na skutek wzrostu temperatury
bezbarwna i bezwonna substancja, w temperaturze pokojowej ma postać cieczy; potocznie określenie to stosowane jest wyłącznie do wody w stanie ciekłym
Zadania
Połącz cyfry oznaczające procesy z odpowiednimi nazwami tych procesów.
Zaobserwowane sytuacje związane są z przemianami stanów skupienia wody. Przyporządkuj ich opisy do nazw odpowiednich procesów.
Powieszone pranie po jakimś czasie wysycha., Zimą stawy i jeziora pokrywają się warstwą lodu., W słoneczny zimowy dzień z pokrytego śniegiem dachu spadają krople wody., Pyszny lodowy sorbet pozostawiony w ciepły dzień w kuchni na stole, staje się po jakimś czasie zwykłym napojem., Gdy gotuje się zupę w garnku, część jej ubywa., Podczas gotowania na wewnętrznej stronie pokrywki położonej na garnku zbierają się krople wody., Z odpowiednio przygotowanej masy po włożeniu do lodówki powstają pyszne lody., Często latem rano na łące jest rosa.
| topnienie | |
|---|---|
| krzepnięcie | |
| parowanie | |
| skraplanie |