Номер 17, страница 436 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Примеры заданий для индивидуальной и групповой проектной деятельности - номер 17, страница 436.

Условие.

17. Изучите на опыте особые свойства воды.

Решение.

Вода обладает рядом уникальных (аномальных) свойств, которые отличают ее от большинства других веществ и играют ключевую роль в природе и жизни на Земле. Изучить их можно с помощью простых опытов.

Особое свойство 1: Высокое поверхностное натяжение

Решение:

Для демонстрации этого свойства можно провести один из следующих опытов:

1. "Водяная горка на монете". Возьмите чистую сухую монету. С помощью пипетки или кончика пальца аккуратно капайте воду на ее поверхность. Вы заметите, что капли не растекаются сразу, а собираются, образуя на монете выпуклый купол. Вода будет удерживаться на монете даже после того, как ее уровень поднимется заметно выше краев. Это происходит потому, что молекулы воды на поверхности сильно притягиваются друг к другу, создавая подобие эластичной пленки.

2. "Плавающая скрепка". Налейте в стакан или блюдце воду. Возьмите металлическую скрепку и аккуратно, горизонтально, положите ее на поверхность воды. Если сделать это осторожно (можно использовать вилку для поддержки), скрепка, которая плотнее воды, не утонет, а будет лежать на поверхностной пленке.

Ответ: Опыты показывают, что вода обладает высоким коэффициентом поверхностного натяжения. Силы сцепления между молекулами на поверхности воды создают "пленку", способную удерживать форму капли и даже предметы, которые должны были бы утонуть.

Особое свойство 2: Аномальная плотность (лед легче жидкой воды)

Решение:

Этот опыт очень прост. Возьмите стакан с водой и опустите в него кубик льда. Наблюдайте за его поведением. Лед не утонет, а будет плавать на поверхности, причем большая его часть будет находиться под водой. Это происходит потому, что при замерзании молекулы воды выстраиваются в упорядоченную кристаллическую структуру, в которой расстояние между ними больше, чем в хаотичном движении в жидком состоянии. В результате плотность льда (около $917$ кг/м³) оказывается меньше плотности жидкой воды (максимальная плотность около $1000$ кг/м³ при +4°C).

Ответ: Опыт демонстрирует, что твердое агрегатное состояние воды (лед) имеет меньшую плотность, чем жидкое, поэтому лед плавает на воде. Это свойство жизненно важно, так как водоемы замерзают сверху вниз, что позволяет водным организмам выживать зимой подо льдом.

Особое свойство 3: Вода как универсальный растворитель

Решение:

Возьмите два прозрачных стакана с водой. В первый стакан насыпьте чайную ложку поваренной соли ($NaCl$), а во второй — столько же песка или несколько капель растительного масла. Размешайте содержимое обоих стаканов. Вы увидите, что соль полностью растворилась, и вода осталась прозрачной. Песок же осядет на дно, а масло соберется пленкой на поверхности. Это объясняется полярностью молекул воды ($H_2O$). Они имеют положительно и отрицательно заряженные полюса, благодаря чему могут "растаскивать" и окружать ионы других полярных веществ (как соль), растворяя их. Молекулы масла и частицы песка неполярны, поэтому вода не может их растворить.

Ответ: Опыт показывает, что вода является отличным растворителем для полярных и ионных соединений, но плохо растворяет неполярные вещества. Это свойство делает ее "универсальным растворителем", в котором протекают биохимические процессы в живых организмах.

Особое свойство 4: Капиллярность

Решение:

Возьмите бумажную салфетку, скрутите ее в тонкий жгут. В стакан налейте немного подкрашенной воды (например, чернилами или акварельной краской). Опустите один конец бумажного жгута в воду, а другой оставьте свисать снаружи. Через некоторое время вы увидите, как окрашенная вода поднимается по салфетке вверх, вопреки силе тяжести. Это явление — капиллярный эффект. Он возникает из-за того, что силы притяжения между молекулами воды и волокнами бумаги (адгезия) оказываются сильнее сил сцепления между самими молекулами воды (когезия). В результате вода "ползет" вверх по узким пространствам (капиллярам) между волокнами.

Ответ: Опыт демонстрирует капиллярный эффект, благодаря которому вода способна подниматься по пористым материалам и тонким трубкам. Это явление обеспечивает подъем питательных веществ по стеблям растений и движение влаги в почве.