Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

2. Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: Gimnazjum w Manowie, Gimnazjum im. Dr.M.Krybusa w Książu Wielkopolskim • ID grupy: 98/80_mf_g1 • ID grupy 98/20_mf_g1 • Opiekun: Barbara Staszak i Angelika Kowalska-Kowalik • Kompetencja: matematyka i fizyka • Temat projektowy: W ramach pracy w Międzyszkolnej Grupie Projektowej. Temat: ”Woda” • Semestr 1/rok szkolny: 2010/2011

3. Woda • Woda jest jedną z bardziej rozpowszechnionych substancji w przyrodzie.Oceany, morza, jeziora i rzeki to prawie 3/4 powierzchni Ziemi. Woda w przyrodzie krąży nieustannie; pewna jej ilość wyparowuje do atmosfery i następnie wraca na ziemię w postaci deszczu lub śniegu. Woda to także 80% każdego organizmu żywego, nie mogą bez niej żyć ani ludzie ani zwierzęta ani rośliny. Ogólne zasoby wody na Ziemi są olbrzymie.

4. Woda na ziemi Woda jest na Ziemi bardzo rozpowszechniona. Występuje głównie w oceanach, które pokrywają 70,8% powierzchni globu, ale także w rzekach, jeziorach i w postaci stałej w lodowcach. Część wody znajduje się pod powierzchnią ziemi lub w atmosferze (chmury, para wodna). Niektóre związki chemiczne zawierają cząsteczki wody w swojej budowie (hydraty – określa się ją wówczas mianem wody krystalizacyjnej).

5. Obieg wody w przyrodzie

6. Obieg wody w przyrodzie odbywa się pod działaniem energii słonecznej, oraz siły ciężkości. W czasie krążenia wody zachodzą procesy samooczyszczenia się jej zasobów, głównie przez odparowywanie i przesiąkanie przez grunt.Na obieg wody składają się:- parowanie z otwartych powierzchni wodnych lub parowanie z gruntu, oraz transpirancja, czyli odparowywanie za pośrednictwem zwierząt i roślin; - unoszenie pary wodnej ku górze wskutek prądów wstępujących, dyfuzji; - kondensacja pary wodnej (powstawanie chmur i mgieł); - powstawanie opadów atmosferycznych (kropli wody, ziaren lodowych, płatków śniegu, gradowin, rosa, szron i szadź).- opad atmosferyczny spływa po pow. gruntu lub wsiąka, zasilając wody płynące bezpośrednio na pow. wszechoceanu. Ponowne parowanie wód zamyka cykl krążenia. Niektóre głębinowe wody nie biorą udziału w krążeniu.

7. Występowanie wody w przyrodzie Woda występująca w przyrodzie jest roztworem soli i gazów. Najwięcej soli mineralnych zawiera woda morska i wody mineralne; najmniej woda z opadów atmosferycznych. Wodę o małej zawartości składników mineralnych nazywamy wodą miękką, natomiast zawierającą znaczne ilości soli wapnia i magnezu – wodą twardą. Oprócz tego wody naturalne zawierają rozpuszczone substancje pochodzenia organicznego, np. mocznik, kwasy humusowe itp.

8. Woda – 71% powierzchni ziemi

9. Woda w życiu człowieka • Woda jest podstawowym składnikiem niezbędnym do życia dla wszystkich organizmów na Ziemi. Dla wielu z nich stanowi środowisko życia. Jest również jednym z najważniejszych składników żywych komórek. Woda jest niezbędna do przeprowadzania wielu procesów biochemicznych. Ciało ludzkie zawiera w swym składzie około 65% wody, z kolei ryb aż 80%, a rośliny lądowe składają się z 50 – 75% wody, natomiast wodne aż 98%.

10. Każdej doby dorosły człowiek powinien wypić około 2,5 litra wody. Przyjmuje się ją także w pokarmach. Część wody zużywana jest do przeprowadzania procesów przemiany materii, a część organizm wydala w postaci potu oraz moczu. Jeżeli brakuje wody, wówczas może dojść do odwodnienia organizmu i zaburzenia procesów życiowych, takich jak: trawienie, oddychanie, krążenie krwi i wydalanie. W krańcowych przypadkach może nawet nastąpić śmierć.

11. Napięcie powierzchniowe • Napięcie powierzchniowe – zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Zjawisko to polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją tak, że zachowuje się ona jak sprężysta błona. Napięciem powierzchniowym nazywa się również wielkość fizyczną ujmującą to zjawisko ilościowo.

12. Hipoteza pochodzenia - Woda Wśród naukowców istnieje kilka hipotez pojawienia się na naszej planecie wody . Badacze, nie wykluczają możliwości, że woda mogła się pojawić na Ziemi na dwa sposoby równocześnie.

13. Hipoteza geotermalna Hipoteza geotermalna, opiera się na fakcie obecności wody w magmie. Jej obecność wynosi ok. 1-8%. Para wodna w gorącej magmie w temperaturze poniżej wartości krytycznej ulega skropleniu tworząc roztwory hydrotermalne. Kiedy wulkan jest aktywny woda zostaje uwolniona do atmosfery lub hydrosfery. Wody, które powstały z krzepnięcia magmy, nazywamy wodami juwenilnymi.

14. Hipoteza solarna Hipoteza solarna mówi, że wiatr słoneczny niesie za sobą jądra (atomy) wodoru, które wchodzą w reakcję z tlenem, który sublimuje w średnio szary obłok.

15. Hipoteza – komety uderzające w ziemie Najpopularniejsza wśród naukowców hipoteza zakłada, że wodę przyniosły lodowe komety i asteroidy uderzające w Ziemię w czasach jej młodości, blisko 4 miliardy lat temu. Wcześniej Ziemia miała być sucha i bardzo gorąca. Teorię tę zdaje się potwierdzać obserwowana w wodzie morskiej proporcja izotopów wodoru, podobna do tej, jaką obserwuje się w bogatych w wodę asteroidach.

16. Hipoteza – woda powstała na ziemi Japońscy naukowcy z Tokyo Institute of Technology twierdzą, że powstanie wody miało miejsce na Ziemi. Ich zdaniem, woda mogła powstać bezpośrednio na Ziemi, przez reakcję bogatej w wodór atmosfery z tlenkami obecnymi w skorupie ziemskiej. Istnienie gęstej wodorowej atmosfery wokół młodej Ziemi potwierdza analiza późniejszych zmian kształtu orbity naszej planety. Duży udział deuteru, ciężkiego izotopu wodoru w wodzie morskiej, da się wytłumaczyć długotrwałymi procesami chemicznymi, a także stopniowym uwalnianiem się lżejszego wodoru poza atmosferę.

17. Objętość wody a lodu • Lód ma o 10% większą objętość od wody z której powstał . Obniżanie temperatury wody powoduje zmniejszanie jej objętości tak jak to sie dzieje i z innymi ciałami. Ale od temperatury +4 stopnie Celsjusza dalsze jej obniżanie skutkuje zwiększaniem objętości (i zmniejszaniem gęstości). W temp. +4 woda ma największą gęstość. Jest to nazywane anomalią rozszerzalności wody. Lód o temperaturze 0 stopni jest więc lżejszy od wody o tej samej temperaturze i będzie po niej pływał (gdyby ktoś chciał powiedzieć że w temperaturze 0 st. nie może istnieć i lód i woda to nie ma racji, woda może w stanie płynnym występować nawet w temperaturach ujemnych przy ciśnieniu atmosferycznym). Zjawisko to nie ma nic wspólnego z zawartością powietrza w lodzie. W lodzie jest tyle powietrza ile było w wodzie z której lód powstał. W wodzie zawsze pewna ilość powietrza jest rozpuszczona, im temperatura niższa tym ilość powietrza rozpuszczonego może być większa.

18. lodowe planety • Budowa wewnętrzna planety lodowych wygląda następująca: skaliste jądro jest pokryte warstwą lodu wody, metanu i amoniaku. Najbardziej oddalona on wnętrza planety jest warstwa powierzchniowa, składająca się głównie zPod względem składu chemicznego atmosfera planety lodowej składa się w 85% z wodoru i z 13% helu wodoru pod postacią cieczy

19. Uran Siódma według oddalenia od Słońca i trzecia pod względem wielkości planeta Układu Słonecznego. Najbardziej prawdopodobny model budowy wewnętrznej Uranu przewiduje, że jego skaliste jądro skupiające 24% masy, otacza gruba warstwa lodów wody, amoniaku oraz metanu, stanowiąca 65% masy, zaś pozostałe 11% przypada na ciekło- gazowe warstwy powierzchniowe przechodzące w sposób ciągły w rozległą atmosferę.

20. Mars Czwarta według oddalenia od Słońca (za Ziemią) planeta Układu Słonecznego. W 2002 pomiary sondy Mars Odysey doprowadziły do odkrycia lodu wodnego na głębokości kilkudziesięciu cm pod powierzchnią globu. NASA odkryła wodę na Marsie 31 lipca 2008 r.

21. Planety lodowe-skalne Dzięki zdjęciom sondy Voyager uzyskano wiele informacji o powierzchni planet lodowo-sklanych. Głównym składnikiem budowy wewnętrznej planet jest prawdopodobnie zamarznięta woda i krzemiany. Skład ten nazywany jest „zamarzniętym błotem”

22. Do tej grupy planet należy Pluton i większość dużych i średnich satelitów dużych planet (Ganimedes, Enceladus,Rhea i inne.). Obraz Plutona na podstawie zdjęć Kosmicznego Teleskopu Hubble'a Ganimedes widziany przez sondę Galileo, w naturalnych kolorach.

23. Cassini widoku Saturna półkuli anty-Rhea, przedstawiający księżyc dwóch największych basenów na uderzenia (Mamaldi powyżej i na lewo od centrum, obok TIRAWA jej prawym górnym rogu) Zdjęcie Enceladusa z sondy Voyager 2.

24. Komety Komety obserwowane są od prehistorycznych czasów. Najlepiej poznaną jest kometa Halleya. Komety zbudowane są głównie z zamarzniętej wody ( około 75%) i zestalonych gazów ( tlenek i dwutlenek węgla, metan i amoniak )

25. Prawo Archimedesa • - Na ciało zanurzone w płynie (cieczy, gazie lub plazmie) działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało.

26. Doświadczenie: • Do naszego doświadczenie mieliśmy pojemnik z wodą, plastikowy pojemnik , kamienie i taśmę . • Na początku włożyliśmy kamienie do plastikowego pojemnika, potem wzięliśmy pojemnik wypełniony wodą. Gdy włożyliśmy pojemnik z kamieniami do wody, który utonął . Następnie wzięliśmy przymocowaliśmy kamienie pod dnem naszej łódeczki. • Zwodowaliśmy (delikatnie położyliśmy na wodzie) naszą łódkę z kamieniami, która zaczęła unosić się na wodzie.

27. Wniosek ; • Takie umiejscowienie kamieni spowodowało zwiększenie objętości wypartej cieczy a co za tym idzie zwiększenie siły wypory działającej na nasz model łódki. Dzięki temu kamieni wraz z łódeczką zaczęły unosić się na słodkiej wodzie.

28. Ciekawostka ; • Prawo Archimedesa wykorzystywane jest, żeby statki mogły pływać, balony latać, do obliczania gęstości cieczy i ciał stałych Statki pływają, ponieważ ich gęstość jest mniejsza od gęstości wody, a więc siła wypadkowa na nie działająca jest skierowana ku górze.

29. Prawo Pascala • Prawo Pascala- ciśnienie wywierane z zewnątrz na ciecze lub gazy jest w nich przekazywana jednakowo we wszystkie strony.

30. Doświadczenie. • Wydrążyliśmy w piłce pingpongowej dziurki. Do jednej z dziurek przystawiliśmy strzykawkę z wodą, gdy przesunęliśmy tłok w dół, woda wytrysnęła ze wszystkich otworów z jednakową prędkością.

31. Beczka pascala Pascal udowodnił, w słynnym doświadczeniu nazywanym „beczką Pascala”, słuszność swojego prawa oraz fakt, że wywierane ciśnienie nie zależy od ilości wody znajdującej się w zbiorniku, a jedynie od wysokości słupa cieczy. Doświadczenie polegało na rozsadzeniu solidnej beczki za pomocą niewielkiej ilości wody nalanej do cienkiej, wysokiej rurki zamontowanej nad beczką. Mimo, że wody nie było dużo, ogromne ciśnienie związane z wysokością słupa spowodowało rozszczelnienie beczki. Działo się tak, ponieważ — zgodnie z prawem Pascala — ciśnienie rozeszło się we wszystkich kierunkach jednakowo, także na boki.

32. Nurek kartezjusza Szklaną lub plastikową fiolkę obciążamy przy otworze (najlepiej stalowymi nakrętkami) i zanurzamy (otworem w dół) w naczyniu wypełnionym wodą. Obciążenie dobieramy w taki sposób, żeby nurek pływał zanurzony równo z powierzchnią wody. Jeśli nurek jest już odpowiednio obciążony, to wkładamy go do dużej, plastykowej butelki po napojach i zakręcamy. Gdy naciskasz butelkę nurek tonie, jeśli przestajesz naciskać nurek się wynurza. Nurek Kartezjusza działa dzięki pęcherzykowi powietrza znajdującemu się w fiolce Prawa fizycznewykorzystywane w zasadzie działania nurka Kartezjusza: • prawo Archimedesa - Nurek pływa dzięki sile wyporu działającej na fiolkę i znajdujący się w niej pęcherzyk powietrza. • prawo Pascala - które mówi , że jeśli na ciecz lub gaz działa jakieś dodatkowe ciśnienie, to ta nadwyżka ciśnienia rozchodzi się w całej objętości płynu jednakowo, we wszystkich kierunkach.

33. Fontanna harona Fontanna składa się z trzech naczyń: jednego otwartego A , w którym znajduje się wylot wodotrysku i dwóch zamkniętych B i C, służących do zapewnienia odpowiedniego ciśnienia wody u wylotu strumienia. Fontanna działa, jeśli w naczyniu środkowym B jest dostatecznie dużo wody, a sprężone powietrze z naczynia dolnego C zapewnia dostatecznie wysokie ciśnienie. Powietrze w zbiornikach C i B jest sprężone przez wodę przepływającą z otwartego zbiornika A do zbiornika dolnego C.

34. Fontanna harona - współczesna • Współczesna wersja fontanny Herona, składa się z dwóch plastikowych butelek (w jednej z nich jest woda) połączonych specjalnym łącznikiem.Gdy odwrócisz butelki, tak by pełna była na górze, woda pod wpływem siły ciężkości zacznie wypływać z niej przez dolną rurkę i sprężać powietrze w dolnej butelce. Z czasem w górnej butelce wytworzy się podciśnienie, więc powietrze z dolnej butelki będzie tam zasysane przez dolną rurkę. A skąd się bierze fontanna? W obydwu rurkach w pobliżu końca, który mocujemy w łączniku, znajduje się po kilka dziurek. Gdy odwracamy butelki, woda zaczyna wpływać przez te dziurki do górnej rurki i jest wypychana przez powietrze z wystarczającą siłą, by u góry w butelce utworzyła się fontanna.Fontanna tryska za każdym razem, gdy odwrócimy butelki.

35. Doświadczalna fontanna harona Słoik z pokrywką z dwoma otworami wypełniony do połowy wodą, aby było widać wypływ wody Naczynie otwarte wypełnione dużą ilością wody Woda spływająca do naczynia dolnego powoduje, że w słoiku zmniejsza się ciśnienie, co powoduje z kolei zassanie wody w naczyniu środkowym

36. Tornado w butelce Do dużej plastikowej butelki nalewamy wody i za pomocą specjalnej nakrętki łączymy ją z drugą, pustą butelką.Gdy pełna butelka znajduje się u góry. woda wypływa z niej spokojnie. Gdy jednak zaczniemy kręcić górną butelką, wprawiając wodę w ruch obrotowy, natychmiast wewnątrz butelki powstanie wir. W zależności od tego, w którą stronę zakręciliśmy butelką, nasz wir będzie lewo- lub prawoskrętny.Aby lepiej było widać ruch cząstek wody tworzących wir, można dosypać do butelki trochę pokruszonego korka.

37. Temperatura a gęstość Temperatura a gęstość H2O 4 oC gęstość wody największa , objętośćwody najmniejsza

38. TYTUŁ SLAJDU Ciepło parowania 2258 kJ/kg Ciepło topnienia 335 kJ/kg Ciepło właściwe wody 4190 J/(kg·K) Ciepło właściwe lodu 2100 J/(kg·K)

39. Anomalne właściwości wody Lato Zima

40. Wierzchołek góry lodowej Woda zwiększa swoja objętość podczas zamarzania, a to oznacza, że powstały z niej lód musi mieć mniejszą gęstość od wody. Stąd wzięło się powiedzenie "wierzchołek góry lodowej" Tylko 1/9 góry lodowej wystaje nad powierzchnię wody !!!

41. Zamarzanie wody a jej objętość Woda Woda + lód Szklana butelka pękła Lód O tym, że woda zwiększa swoją objętość podczas zamarzania możesz się przekonać wykonując następujące doświadczenie. Szklaną butelkę wypełnij wodą i zakręć zakrętką. Pozostaw na mrozie i obserwuj zachowanie wody w butelce.

42. TYTUŁ SLAJDU sublimacja topnienie parowanie Stan ciekły woda Stan stały lód lub śnieg Stan gazowy para wodna krzepnięcie skraplanie resublimacja

43. Cząsteczka wody Ładunek ujemny (+) Woda ma budowę polarną, jest dipolem Ładunek dodatni (-)

44. Wiązanie wodorowe Ujemny ładunek atomu tlenu przyciąga dodatnio naładowane atomy wodoru sąsiedniej cząsteczki i pomiędzy nimi powstaje wiązanie wodorowe.

45. Cząsteczki lodu Dzięki tworzeniu się wiązań wodorowych lód uzyskuje specyficzną luźną strukturę sieci krystalicznej. W lodzie każdy atom tlenu tworzy cztery wiązania z atomami wodoru, przy czym dwa atomy wodoru są „własne”, a dwa „pożyczone” z innych cząsteczek. Cztery wiązania wodorowe ułożone są w przestrzeni tak, jakby atom tlenu znajdował się w środku czworościanu foremnego, a atomy wodoru w jego narożach. Dzieje się tak, gdyż „pożyczone” atomy wodoru starają się ustawić jak najbliżej atomu tlenu, przez które są przyciągane, a jednocześnie jak najdalej od innych atomów wodoru, przez które są odpychane. Konsekwencją takiego łączenia się cząsteczek wody jest powstanie sieci krystalicznej o luźnej strukturze przypominającej połączone tunele w środku. Właśnie te dziury w środku tunelu powodują, że gęstość lodu jest mniejsza od gęstości wody i lód pływa po wodzie.

46. Właściwości Fizyczne Wody *temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0 °C = 273,152519 K * temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 99,97 °C = 373,12 K * punkt potrójny : 0,01 °C = 273,16 K, 611,657 Pa * gęstość w temperaturze : 3,98 °C: 1 kg/l (gęstość maksymalna). * temperatura krytyczna: 647,096 K (ok. 374 °C) * ciśnienie krytyczne: 22,064 MPa * masa cząsteczkowa: 18,01524 Da

47. Ciśnienie hydrostaTYCZNE Do wykonania doświadczenia potrzebna jest plastikowa butelka z kilkoma dziurkami na różnych wysokościach . Z położonych niżej dziurek woda wypływa szybciej. Strumień jest tym silniejszy, im niżej znajduje się dziurka, z której wypływa woda.

48. We wszystkich naczyniach przedstawionych na rysunku ciśnienie wywierane na dno będzie takie samo. Ciśnienie nie zależy od kształtu naczynia, a jedynie od wysokości słupa cieczy.

49. NACZYNIA POŁĄCZONE Poziom cieczy w naczyniach połączonych jest równy. Poziom cieczy w każdej rurce jest taki sam.

50. Weź szczelny woreczek foliowy napełniony wodą i zawiąż go. Za pomocą siłomierza wyznacz ciężar woreczka z wodą . Następnie, nie odczepiając woreczka od siłomierza, ostrożnie zanurz go całkowicie w zlewce z wodą. Na woreczek z wodą zanurzony w zlewce działają siły równoważące się : ciężar woreczka z wodą ( o kierunku pionowym i zwrocie w dół ) oraz siła wyporu ( o kierunku pionowym i zwrocie w górę ) . Siła wyporu ma zatem wartość równą ciężarowi wody w woreczku ( ciężar woreczka można pominąć ) . Objętość wypartej wody jest równa objętości wody w woreczku . ( gdy był on zanurzony całkowicie ) . Zatem wartość siły wyporu jest równa ciężarowi wypartej cieczy . Doświadczenia – Prawo Archimedesa