Замерзание холодной и горячей воды

1. Замерзание холодной и горячей воды

Подготовили
ученики 7-8 классов
Гимназии г. Лабытнанги

2. Экспериментальная задача

Хорошо известно, что горячая вода, выставленная
в мороз на улицу, замерзает скорее, чем холодная.
Наполните несколько сосудов различной формы
теплой и холодной водой и поставьте их в морозный
день за окно или в морозилку холодильника.
Объясните это явление.

3. Актуальность

Вода – источник жизни всего
живого, и потому нужно знать
свойства воды

4. Цель эксперимента

Исследовать явление замерзания холодной
и горячей воды
Задачи:
1. Провести опрос среди одноклассников.
2. Составить таблицы зависимостей температуры
холодной и горячей воды от времени.
3. Построить диаграммы и графики зависимостей
температуры холодной и горячей воды от времени.
4. Обобщить полученные результаты и сделать выводы

5. Гипотеза

Знание таких явлений, как замерзание холодной и
горячей воды, поможет людям в разных областях
жизнедеятельности (в пищевой промышленности,
в быту и даже в авиации)

6. Методы исследования

1) экспериментальный
2) поисковый
3) аналитический
4) графический
5) использование
литературы
и Интернет-ресурсов

7.

Объект исследования –
вода
Предмет исследования –
замерзание горячей и холодной воды

8. Историческая справка

В 1963 году танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба,
замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил,
что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее,
чем холодная.
Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики,
тот лишь посмеялся над ним. Ученик оказался настойчивым и
убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил
его открытие: в определенных условиях горячая вода
действительно замерзает быстрее холодной.

9. Результаты опроса учащихся школы

Какая вода замерзнет быстрее холодная или горячая при
одинаковых условиях?
Холодная – 24%
Горячая – 76%

10. Ход опыта

Начало опыта
Через некоторое
время на морозе
При выполнении опыта
необходимо соблюдать
правила техники
безопасности

11. Результаты опыта

Время,
мин/ t, ◦C
-6◦C
10
20
30
40
50
60
Холодная
вода
24
19
13
8
5
2
0 (лед)
Горячая
вода
84
67
52
37
13
0 (лед)
0
Время,
мин/ t, ◦C
-15◦C
0
0
10
20
30
40
50
60
Холодная
вода
27
21
14
11
7
3
0 (лед)
Горячая
вода
86
60
38
20
5
0 (лед)
0

12.

-6◦C
-15◦C

13.

-6◦C
-15◦C

14. Вывод

Горячая вода замерзает быстрее
холодной при определенных
условиях.

15.

Для наиболее очевидных результатов опыта должны быть
учтены следующие условия:
*давление над поверхностью воды, температура
окружающего воздуха должны быть одинаковы;
*исключить погрешности измерения;
*равные прочие условия (циркуляция воздуха над
поверхностью воды в сосудах, циркуляция самой воды и др.)

16. Научное обоснование опыта

Свойства воды:
прозрачна; бесцветна; без вкуса и без запаха;
текуча; может находиться в трех агрегатных
состояниях; может переходить из одного агрегатного
состояния в другое.
вода замерзает и плавится при нормальном
давлении (760 мм рт. ст) при 0◦С, кипит при 100◦ С,
испаряется при любой температуре.

17. Научное обоснование опыта

18. Объяснение

Определяющим фактором здесь является
испарение. Если одинаковые массы горячей
и холодной воды выставить на мороз
в открытых сосудах, то более сильное
испарение горячей воды приведет к тому,
что ее масса уменьшится скорее.
В результате эта вода будет остывать
быстрее, чем холодная, и соответственно
скорее достигнет точки замерзания.

19. Объяснение

Как выяснили исследователи из Технологического
университета Наньян в Сингапуре, секрет кроется
в количестве энергии, запасённой в водородных
связях между молекулами воды. Оказывается,
что в водородных связях горячей воды хранится
больше энергии, а значит, её высвобождается больше
при охлаждении до минусовых температур. По этой
причине застывание происходит быстрее.

20. Практическая значимость

Переохлаждение чистой, без каких-либо пылинок, воды
часто наблюдается в природе. Капельки тумана могут
не замерзать даже при морозах, достигающих —30 °С.
Туманы, состоящие из переохлажденных капелек, опасны
для самолетов: осаждаясь на крыльях самолетов,
они быстро образуют на них наросты льда, могущие вызвать
гибель самолета (обледенение). Во избежание этого
поверхности самолётов обрабатывают специальным
раствором.
Материалы исследования могут быть использованы
школьниками для повышения образовательного уровня
и на уроках физики при изучении тепловых явлений.

21. Литература и интернет-ресурсы

Учебник по физике за 8 класс А. В. Перышкин
издательство «Дрофа» 2003;
Элементарный учебник физики. Под редакцией
академика
Г. С. Ландсберга;
Экспериментальные задачи на уроках физики
и физических олимпиадах С. Д. Варламов, А. Р.
Зильберман,
В. И. Зинковский. Издательство МЦНМО Москва
2009.
http://ru.m.wikipedia/.org/wiki/
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nashlinovoe-obyasnenie