Природоведение. Природа. Неживая и живая. 5 класс

Первоначальная температура воды была +18 С. Через несколько минут уровень воды изменился: он стал ниже, чем был. И температура воды в колбе понизилась. Лед, который находится вокруг колбы, охладил ее. Значит, при охлаждении вода сжимается, ее объем уменьшается.

Продолжим наблюдения. При достижении температуры +4 °C вода, вместо того чтобы продолжать сжиматься, как это было при других температурах, начинает расширяться. Если продолжать охлаждать воду, она будет расширяться до тех пор, пока ее температура не станет 0 °C.

Вода – единственное вещество на Земле, которое при охлаждении сначала сжимается, а затем при температуре +4 °C начинает расширяться.

Особенности теплового расширения воды имеют огромное значение для всего живого, в частности, для обитателей водоемов в тех местностях, где бывают суровые зимы (с минусовыми температурами). Разберем, что происходит с водой в водоемах, когда начинается зима. Холодный воздух, соприкасаясь с верхними слоями воды, охлаждает ее. Охлажденная вода, становясь тяжелее, опускается вниз, ко дну. Опускаясь, она охлаждает более теплые слои. Такое перемещение воды происходит до тех пор, пока температура воды во всем водоеме не достигнет +4 °C. При этой температуре она начинает расширяться. Ставшая менее плотной, вода медленно движется вверх. Так продолжается, пока температура воды не достигнет 0 °C. При этой температуре верхние ее слои начинают замерзать и еще больше расширяться. На поверхности водоема появляется тонкий слой льда. Он не тонет, так как легче воды. И поэтому поверхность водоема замерзает в первую очередь. Сплошной лед защищает находящуюся ниже него воду от холодного воздуха, препятствует промерзанию до дна рек, озер, прудов и других глубоких водоемов.

На дне глубоких водоемов вода круглый год имеет температуру +4 °C (рис. 54). Если бы не было удивительной особенности воды – расширения при замерзании, то вся или почти вся жизнь зимой в воде прекратилась бы.

Рис. 54. Распределение температуры воды в замерзшем водоеме

Вода не уменьшает (как другие вещества), а увеличивает свой объем при переходе из жидкого состояния в твердое.

При замерзании она расширяется на 1/9 своего объема, т. е. при замерзании 9 л жидкой воды получается 10 л твердой– льда! Когда зимой лопаются водопроводы, автомобильные радиаторы, бутылки с водой, это происходит оттого, что вода замерзает и увеличивается в объеме.

1. Как изменяется объем воды при замерзании?

2. Если температура воздуха надо льдом, покрывающим озеро, – 10 °C, то какую можно ожидать температуру в воде, соприкасающейся со льдом; на дне озера?

§ 23. Вода – растворитель. Работа воды в природе

Абсолютно чистой воды в природе нет – в ней всегда присутствуют какие-то примеси. Одни из них желательны, так как нужны организму человека. Другие могут быть опасными для здоровья и делать воду непригодной для использования.

Вода – растворитель

Нет таких веществ, которые, хотя бы в малой мере, не растворялись в воде. В воде в незначительной степени растворяются даже золото, серебро, железо, стекло. Ученые подсчитали, что, например, когда мы выпиваем стакан горячего чая, вместе с ним поглощаем примерно 0,0001 г растворенного стекла. Из-за способности воды растворять другие вещества ее никогда нельзя назвать абсолютно чистой. Понятие «чистая» вода условно.

Жидкость, содержащую посторонние вещества, которые равномерно в ней распределены, называют раствором. Растворы всегда прозрачны.

В природной воде могут быть различные частицы, которые в ней не растворились. Такие частицы делают ее мутной. В этом случае говорят о взвеси. Постояв какое-то время, мутная жидкость становится прозрачной. Нерастворенные частички вещества опускаются на дно. А в растворах, сколько бы они ни стояли, вещества на дно не оседают.

Фильтруясь через почву, природные и сточные воды в какой-то степени очищаются от нерастворенных, взвешенных частиц.

Люди давно заметили, что вода, налитая в серебряные сосуды, долго не портится. Дело в том, что в ней содержится растворенное серебро, которое губительно действует на бактерии, находящиеся в воде. «Серебряная» вода используется, в частности, космонавтами во время полетов.

В воде растворяются не только твердые и жидкие вещества, но и газы, например кислород, азот, углекислый газ и др. Растворенным в воде кислородом дышат рыбы, а также другие животные и растения.

Получение газированной воды основано на растворении в воде углекислого газа.