Что тяжелее стакан воды или стакан льда
Что легче лед или вода? Тут простой ответ на этот вопрос
Вопрос научный: почему лед не тонет в воде
Представим, что мы находимся на уроке под названием «Окружающий мир» в 3 классе. «Почему лед не тонет в воде?», — спрашивает учительница у детей. И малыши, не имея глубоких познаний в физике, начинают рассуждать. «Возможно, это магия?» — заявляет один из детей.
Действительно, лед крайне необычен. Практически нет никаких других естественных веществ, которые в твердом состоянии могли бы плавать на поверхности жидкости. Это одно из свойств, которое делает воду таким необычным веществом и, если признаться, именно оно изменяет пути эволюции планет.
Существуют некоторые планеты, которые содержат огромное количество таких жидких углеводородов, как, например, аммиак — тем не менее, при замерзании этот материал опускается на дно. Причина того, почему лед не тонет в воде, заключается в том, что при замерзании вода расширяется, и вместе с этим понижается ее плотность. Интересно, расширение льда может разбить камни — настолько необычен процесс оледенения воды.
Говоря научным языком, в процессе замерзания устанавливаются быстрые циклы выветривания и определенные химические вещества, выделяемые на поверхности способны растворять минералы. В целом, с замерзанием воды связаны такие процессы и возможности, которых физические свойства других жидкостей не предполагают.
Видео
Лед тонет в воде причины
Лед фактически на 9% менее плотный, чем жидкая вода. Поэтому лед занимает больше места, чем вода. Практически это имеет смысл, потому что лед расширяется. Вот почему не рекомендуют замораживать стеклянную бутылку воды — замороженная вода может создавать большие трещины даже в бетоне. Если у вас есть литровая бутылка льда и литровая бутылка воды, тогда бутылка с ледяной водой будет легче. Молекулы находятся дальше друг от друга в этой точке, чем когда вещество находится в жидком состоянии. Вот почему лед не тонет в воде.
Когда лед тает, стабильная кристаллическая структура разрушается и становится плотнее. Когда вода прогревается до 4 °C, она получает энергию, и молекулы движутся быстрее и дальше. Именно по этой причине горячая вода занимает больше места, чем холодная вода, и плавает поверх холодной воды — она обладает меньшей плотностью. Вспомните, когда вы находитесь на озере, во время купания верхний слой воды всегда приятный и теплый, однако когда вы опускаете свои ноги глубже, ощущаете холод нижнего слоя.
Что нужно знать?
После замерзания объём воды увеличивается на 9%. Именно это становится причиной того, что замёрзшая в трубах вода «рвёт» их.
Но если на коммунальном хозяйстве такие свойства воды сказываются крайне негативно, то обитателям водоёмов они спасают жизнь. Даже в самые холодные зимы озёра и пруды не промерзают до дна. Нижние слои воды охлаждаются до 4о, а верхние слои превращаются в лёд. Плотность льда меньше плотности воды, поэтому он не опускается на дно, позволяя водяным жителям перезимовать. Кроме того, в толще льда ещё и остаются воздушные пузырьки, они делают плотность льда ещё меньше, как и сам вес ледяной пластины.
Наглядно продемонстрировать, например, ребёнку, что вода расширяется при замерзании можно при помощи простого опыта. Достаточно налить воды в пластиковый стаканчик и оставить его на морозе. Через несколько часов можно наблюдать результат: стаканчик будет разорван или деформирован.
Ещё один интересный опыт, который понравится детям: возьмите пластиковую трубочку для коктейля, плотно залепите пластилином, и залейте туда воду, отметив маркером уровень. Поставьте трубочку в морозилку. Когда вода замёрзнет, будет видно, что уровень находится выше, чем первоначальный.
Все интересное просто
Как можно подробнее рассказать об этом интересном явлении? Итак, представим себе процесс, который протекает в воде. Этот процесс называется конвекцией: обмен энергией посредством струек. Течения и струйки есть даже в стоячей воде, от них никуда нельзя деться и даже современные ученые до сих пор не смогли выяснить, что же именно кроется за природой движения воды. Поэтому обмен энергий протекает постоянно. Если идет обмен энергией, то меняется и температура. Добавив к этому изменение плотности, получим, что вода, которая обладает большей плотностью, опускается на дно. Но она не может замерзнуть, ведь она слишком теплая для этого.
Таким образом, на освободившееся место выдвигается вода менее плотная, то есть, уже перешедшая точку в +4 градуса и приближающаяся к нулю. Эта вода имеет все шансы замерзнуть. Итак, основные характеристики, показывающие и доказывающие, что вода более плотная и тяжелая, а лед легче. Прежде всего, это наличие пузырьков воздуха или какого-либо газа (ведь вмерзнуть может как воздух, так и отдельно взятый газ). Во-вторых, низкая плотность и, как следствие, больший объем. Все вместе это дает лишь чуть меньшую плотность.
И если массы льда легче того же объема воды, то совершенно ненамного. Представьте себе разницу лишь в десять процентов. В куске льда может быть огромное количество полостей, но при этом общий их объем будет очень мал. Можно представить себе, что если айсберг плывет по воде, то под кромкой воды скрыто 90% общей массы айсберга. Невероятные объемы и веса, которые порой кажутся просто фантастическими. И все же эти объекты плавают.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Учимся плавать вместе
Обучение плаванию предполагает постепенное преодоление отдельных трудностей, которые обычно отпугивают начинающих. Первые трудности связаны с привыканием к особенностям воды, на следующем этапе надо…
Плавайте на здоровье, плавайте всей семьёй!
Плавание – прекрасное средство активного отдыха. Оздоровительное влияние этого вида упражнений на организм человека чрезвычайно велико.Чем же привлекает людей этот вид упражнений?• вызывает…
Конспект занятия по познавательному развитию на тему: «Плавает – не плавает»
Задачи:1. Познакомить детей со свойствами предметов на воде – одни предметы держаться (плавают), другие – тонут (не плавают).2. Развивать элементарную познавательную активность в процессе …
Как вы думаете, насколько тяжёл этот стакан воды?
Мы часто стремимся к тому, чтобы все в жизни было на своих местах и цели, которые мы ставим перед собой, непременно были достигнуты. Это большой труд и большая нагрузка. Это по силам не всем, и никогда не бывает так, чтобы, поставив перед собой задачу, все условия, сопутствующие ей, выполнялись идеально. Жизнь есть жизнь — всевозможные препятствия заставляют нас делать шаги сверх своих сил и возможностей, и в какой-то момент настает предел. Стресс, бессилие, апатия.
Однажды во время лекции по управлению стрессом, преподаватель-психолог, окинув взглядом аудиторию, подошла к столу и взяла в руку стакан, наполненный водой. Присутствующие догадывались, что сейчас она спросит: «Этот стакан наполовину пуст или наполовину полон?» И были готовы ответить — это известная во всем мире шутка об оптимисте и пессимисте.
Но вместо этого, она спросила, улыбаясь: «Как вы думаете, насколько тяжёл этот стакан воды?».
Наугад они прикидывали, сколько же он может весить, пытались просчитать вес стекла и объем воды в нем, или найти подвох. В результате ответы были: «от 200 до 600 граммов».
Тогда она сказала: «На самом деле вес стакана не имеет значения. Важно только то, насколько долго я держу стакан. Если я буду держать его в течение минуты, это не будет для меня большой проблемой.
Затем она продолжила:
«В нашей жизни стресс и беспокойства — как этот стакан воды. Если думать о них недолго – ничего не происходит. Если думать о них дольше, это начинает становиться трудным. А если думать об этом весь день, то начнешь чувствуешь себя бессильным и уже не захочешь что-либо делать.»
Затем она поставила стакан на стол.
НЕ ЗАБЫВАЙТЕ СТАВИТЬ СВОЙ СТАКАН!
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Чем тяжелее стакан, тем вкуснее напиток, доказали на видео студенты из Японии
Группа студентов из Токио установила закономерность: вес стакана или кружки влияет на то, как человек воспринимает вкус напитка. Чем тяжелее ёмкость, из которой мы пьём, тем вкуснее нам кажется жидкость, и наоборот. В качестве доказательства учёные изобрели девайс, который регулирует вес стакана с помощью смещения центра тяжести, и записали эксперимент с испытуемыми на видео.
Открытие дня, которое, кажется, изменит наше отношение к старым добрым гранёным стаканам, придумали студенты из Токийского университета, которые доказали, что от того, насколько тяжёлой будет ваша кружка, зависит, будет ли напиток вкуснее, пишет издание Odditycentral.
Масахару Хиросе, путешествуя по Европе, заметил, как меняется вкус вина в зависимости от формы бокала, в котором оно подаётся. Хиросе предположил, что, возможно, на вкус напитка может влиять и вес ёмкости, из которой мы пьём. Вернувшись из путешествия, исследователь собрал своих коллег и предложил им провести опыт.
Общими усилиями с Масахико Инами для чистоты эксперимента удалось придумать специальное портативное устройство, которое меняет вес, скажем, лёгкого пластикового стаканчика.
Устройство чем-то похоже на селфи-палку. Вот как это выглядит:
Вот так выглядит приспособление
Суть в том, что внутрь самого приспособления встроен подвижный груз, который смещает центр тяжести стакана. Когда вы берёте девайс в руку, стакан кажется тяжелее.
Чтобы показать, как вес ёмкости влияет на вкус, авторы исследования провели эксперимент, который записали на видео. Испытуемые пробовали напиток из «тяжелого» стакана и описывали свои вкусовые ощущения.
Каждый, кто опробовал приспособление, заметил изменения не только во вкусе напитка, но и в его качестве.
Однако можно обойтись и без научных открытий, чтобы сделать любой напиток вкуснее. Даже воду.
Как превратить обычную воду в напиток богов, не имея за плечами опыта работы барменом
У воды нет ни вкуса, ни запаха, поэтому некоторым пить её в чистом виде кажется неинтересным. Medialeaks разобрался в том, как сделать воду вкусной.
Всё гениальное — просто. Помогут фрукты (и даже некоторые овощи). Например, яркий вкус воде гарантируют цитрусовые. Даже обычный сок лимона придаст напитку приятную кислинку, а если добавить к нему мелко нарезанные дольки апельсина — получится витаминный коктейль.
Нарежьте огурец на тонкие кружочки, добавьте немного мяты и лёд — и вуаля, рецепт негазированного мохито готов. Если в холодильнике завалялись ягоды, то их тоже смело можно добавить в напиток. Малина, ежевика и даже клубника превратят воду в сладкий нектар, к которому не нужно добавлять сахар.
Проводить вкусовые эксперименты с жидкостью можно бесконечно. Но есть одно правило — не злоупотреблять водой с лимоном. Реддитор полгода ежедневно добавлял в жидкость цитрусовые и рассказал, как испортились его зубы.
Более того, не стоит думать, что ледяной напиток поможет вам освежиться в жару. Парень сделал пару глоткой из бутылки, которую достал из морозилки, и потерял сознание. Фельдшеры объяснили, почему это может произойти с каждым.
Почему вода расширяется при замерзании?
Когда вода замерзает, ее молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру, тем самым приобретая определенную форму. Эта кристаллическая структура менее плотная, и поскольку между отдельными молекулами в структуре есть промежутки, общий объем увеличивается, и вода «расширяется».
С беглого взгляда фраза «вода расширяется, когда она замерзает» может не иметь смысла, потому что в жидкой форме вода не имеет определенной формы или очертаний и поэтому, кажется, занимает больше места. Кроме того, когда вода замерзает, она принимает четко определенную форму, которая кажется совершенно противоположной «расширению».
Действительно ли вода расширяется при замерзании?
Да, вода расширяется при замерзании. Обратите внимание, что слово «расширяется» в этом предложении означает увеличение объема. Поэтому технически правильно было бы сказать так: объем воды увеличивается при замерзании.
Это утверждение является точным, и вы можете проверить его правомерность с помощью простого эксперимента: если вы снизите температуру воды, вы заметите, что объем воды уменьшается, поскольку она становится все более и более «нетронутой».
Вы можете обратиться к следующей диаграмме, чтобы представить эту зависимость графически:
Обратите внимание, что объем воды начинает увеличиваться при понижении температуры ниже 4 градусов Цельсия.
Теперь давайте поговорим о том, почему увеличивается объем воды или почему она расширяется, когда замерзает и достигает твердой формы.
Почему объем воды увеличивается, когда она замерзает?
Это явление связано с химическим составом воды. Видите ли, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Расположение этих атомов совершенно уникально, что придает воде некоторые особые свойства, такие как высокая теплоемкость воды, поверхностное натяжение, адгезия и когезия.
Является ли вода полярной или неполярной?
Химическая структура молекулы воды.
Такое расположение молекулы воды создает положительно заряженную сторону возле атомов водорода и отрицательно заряженную сторону возле атома кислорода.
Когда две молекулы воды сближаются, положительная сторона одной молекулы цепляется за отрицательную сторону другой молекулы. Когда это происходит в больших масштабах (т.е. с миллионами молекул воды), получается уникальная структура, которая объясняет некоторые химические свойства воды.
В жидком состоянии молекулы воды могут свободно перемещаться, образуя и разрывая водородные связи, что объясняет неправильную форму воды (или любой другой жидкости, если на то пошло). Некоторые молекулы воды часто «уложены» друг на друга, что объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом.
Расположение молекул воды в жидком состоянии.
Однако по мере снижения температуры и охлаждения воды межмолекулярные силы увеличиваются, свобода движения молекул воды уменьшается, и они становятся все менее энергичными (с понижением температуры).
Когда вода достигает точки замерзания, движение ее молекул становится незначительным, и они приобретают более определенную форму, располагаясь в виде шестигранных решеток.
Ниже приведен упрощенный вариант расположения молекул воды в кристаллической форме во льду:
Расположение молекул воды в твердой форме.
Это кристаллическое расположение молекул воды менее плотное, поскольку оно не позволяет молекулам скапливаться (как это происходит в жидкой форме) из-за более сильных межмолекулярных сил.
Такое расстояние между молекулами и их фиксация в таком положении увеличивает объем воды, поэтому говорят, что вода расширяется при замерзании.
Почему лед плавает по воде
Вода расширяется, когда становится льдом, и, поскольку объем обратно пропорционален плотности вещества, лед менее плотен, чем вода. По этой причине лед, вещество, которое кажется более тяжелым, чем его жидкая форма, плавает на воде.
Если бы вода не расширялась при замерзании, лед был бы плотнее воды. Подумайте о влиянии на экосистему планеты! Лед на поверхности озер, морей и океанов утонет, и эти водоемы будут постепенно заполняться снизу вверх. С замерзшими озерами и океанами на Земле не было бы водной жизни.
С этой точки зрения очень хорошо, что вода расширяется в твердой форме!
15 опытов со снегом и льдом (подойдут даже для бесснежной зимы!)
Встречаем морозные дни
В ноябре мы понимаем, что зимы снова не миновать, а значит, нужно постараться получить от нее максимум удовольствия (даже несмотря на ветер и холод).
Предлагаем вам разнообразить досуг с ребенком и провести несколько интересных зимних опытов, основным реквизитом которых будет снег или лед. Если в ваших широтах снега все еще нет, то в этой статье вы найдете несколько рецептов искусственного снега, который мало то, что нехолодный, так еще и не тает при комнатной температуре, зато отлично лепится в снежки.
Простые эксперименты на прогулке
Простые эксперименты на прогулкеЭти элементарные опыты помогут продемонстрировать ребенку различные свойства снега, который, как мы знаем, состоит из кристалликов льда и воздуха.
Изучаем снежинки
Замерзшие капельки воды — снежинки — лучше всего изучить на обычной прогулке. Захватите с собой лист картона темного цвета, лупу и фотоаппарат. Если на улице безветренно и падает снег, то вы легко сможете «поймать» снежинки на картон или темную одежду и внимательно рассмотреть их через лупу.
Чтобы зафиксировать ускользающую, то есть тающую красоту, можно запечатлеть ее в режиме макросъемки на камеру, а потом обсудить с ребенком дома в темпе, какие разные снежинки вы видели. Может быть, вы попытаетесь повторить эти узоры, готовя бумажные гирлянды к Новому году?
Спорим о том, сколько воды получится из снега
Завершая прогулку, заберите с собой в ведерко снега, чтобы провести другой эксперимент, демонстрирующий, что главная составляющая снега — это воздух. Поместите снег в стакан и спросите ребенка, как он думает, сколько воды будет в стакане, после того как снег растает. Отметьте ваши предположения маркером на стенке стакана. Подождите несколько минут и проверьте, кто из вас был ближе к истине. Цель этого эксперимента показать, что после того, как снег превращается в воду, он занимает в стакане намного меньше места, так как из него испаряется весь воздух, за счет которого снег получается таким объемным.
Превращаем снег в воду за секунду
Ребенку кажется, что снег тает слишком медленно? Что ж, можно ускорить процесс. Для этого нужно взять миску с горячей водой и ложкой добавлять в нее снег. Рыхлые снежные комки будут мгновенно превращаться в воду.
Поджигаем снежок
Думаете, что дело в тепле? Тогда давайте усложним задачу. Слепите из снега плотный снежок и постарайтесь нагреть его пламенем из зажигалки. Вот же оно, тепло, но снег не тает. Весь секрет не в температуре воздействия на снег, а в плотности самого снега! Плотный снежок будет таять намного медленнее, чем рыхлый снег.