Όταν κρυώσει, ο όγκος του νερού. Το νερό διαστέλλεται ή συστέλλεται όταν παγώνει: απλή φυσική. Ιδιότητες διαφορετικών καταστάσεων της ύλης

Είμαστε περιτριγυρισμένοι από νερό, από μόνο του, ως μέρος άλλων ουσιών και σωμάτων. Μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή αέριο, αλλά το νερό είναι πάντα γύρω μας. Γιατί η άσφαλτος ραγίζει στους δρόμους, γιατί ένα γυάλινο βάζο με νερό σκάει στο κρύο, γιατί τα παράθυρα θολώνουν την κρύα εποχή, γιατί ένα αεροπλάνο αφήνει ένα λευκό ίχνος στον ουρανό - θα αναζητήσουμε απαντήσεις σε όλα αυτά και άλλα «γιατί » σε αυτό το μάθημα. Θα μάθουμε πώς αλλάζουν οι ιδιότητες του νερού όταν θερμαίνεται, ψύχεται και παγώνει, πώς σχηματίζονται σε αυτές υπόγειες σπηλιές και περίεργες φιγούρες, πώς λειτουργεί ένα θερμόμετρο.

Θέμα: Άψυχη φύση

Μάθημα: Ιδιότητες του νερού μέσα υγρή κατάσταση

Στην καθαρή του μορφή, το νερό δεν έχει γεύση, οσμή και χρώμα, αλλά σχεδόν ποτέ δεν συμβαίνει έτσι, γιατί διαλύει ενεργά τις περισσότερες ουσίες στον εαυτό του και συνδυάζεται με τα σωματίδια τους. Επίσης, το νερό μπορεί να διεισδύσει σε διάφορα σώματα(οι επιστήμονες βρήκαν νερό ακόμα και σε πέτρες).

Εάν γεμίσετε ένα ποτήρι με νερό από τη βρύση, θα φαίνεται καθαρό. Αλλά στην πραγματικότητα, είναι ένα διάλυμα πολλών ουσιών, μεταξύ των οποίων υπάρχουν αέρια (οξυγόνο, αργό, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα), διάφορες ακαθαρσίες που περιέχονται στον αέρα, διαλυμένα άλατα από το έδαφος, σίδηρος από σωλήνες νερού, τα μικρότερα αδιάλυτα σωματίδια σκόνης κ.λπ.

Εάν απλώσετε σταγονίδια νερού της βρύσης με μια πιπέτα σε ένα καθαρό ποτήρι και το αφήσετε να εξατμιστεί, θα παραμείνουν ελάχιστα αισθητά σημεία.

Το νερό των ποταμών και των ρεμάτων, οι περισσότερες λίμνες περιέχουν διάφορες ακαθαρσίες, όπως διαλυμένα άλατα. Υπάρχουν όμως λίγα από αυτά, γιατί αυτό το νερό είναι φρέσκο.

Το νερό ρέει στη γη και στο υπόγειο, γεμίζει ρυάκια, λίμνες, ποτάμια, θάλασσες και ωκεανούς, δημιουργεί υπόγεια παλάτια.

Διασχίζοντας εύκολα διαλυτές ουσίες, το νερό διεισδύει βαθιά κάτω από τη γη, παίρνοντάς τις μαζί του, και μέσα από ρωγμές και ρωγμές σε βράχους, σχηματίζοντας υπόγειες σπηλιές, στάζει από την καμάρα τους, δημιουργώντας παράξενα γλυπτά. Δισεκατομμύρια σταγονίδια νερού εξατμίζονται σε εκατοντάδες χρόνια και ουσίες διαλυμένες στο νερό (άλατα, ασβεστόλιθοι) εγκαθίστανται στις καμάρες του σπηλαίου, σχηματίζοντας πέτρινα παγάκια, τα οποία ονομάζονται σταλακτίτες.

Παρόμοιοι σχηματισμοί στο δάπεδο του σπηλαίου ονομάζονται σταλαγμίτες.

Και όταν ένας σταλακτίτης και ένας σταλαγμίτης αναπτύσσονται μαζί, σχηματίζοντας μια πέτρινη στήλη, αυτό ονομάζεται σταλαγνίτης.

Παρατηρώντας τη μετατόπιση του πάγου στον ποταμό, βλέπουμε νερό σε στερεό (πάγος και χιόνι), υγρό (που ρέει κάτω από αυτό) και αέρια (τα μικρότερα σωματίδια νερού που ανεβαίνουν στον αέρα, τα οποία ονομάζονται επίσης υδρατμοί).

Το νερό μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα και στις τρεις καταστάσεις: υπάρχουν πάντα υδρατμοί και σύννεφα στον αέρα, τα οποία αποτελούνται από σταγονίδια νερού και κρυστάλλους πάγου.

Οι υδρατμοί είναι αόρατοι, αλλά μπορούν εύκολα να εντοπιστούν αν αφήσετε ένα ποτήρι νερό δροσερό στο ψυγείο για μια ώρα σε ένα ζεστό δωμάτιο, στους τοίχους του οποίου θα εμφανιστούν αμέσως σταγονίδια νερού. Όταν έρχεται σε επαφή με τα κρύα τοιχώματα του γυαλιού, οι υδρατμοί που περιέχονται στον αέρα μετατρέπονται σε σταγονίδια νερού και κατακάθονται στην επιφάνεια του γυαλιού.

Ρύζι. 11. Συμπύκνωση στα τοιχώματα ενός κρύου ποτηριού ()

Για τον ίδιο λόγο, δημιουργεί ομίχλη την κρύα εποχή η εσωτερικη ΠΛΕΥΡΑτζάμι παραθύρου. Ο κρύος αέρας δεν μπορεί να περιέχει τόσους υδρατμούς όσο ο θερμός αέρας, επομένως ένα μέρος του συμπυκνώνεται - μετατρέπεται σε σταγονίδια νερού.

Το λευκό μονοπάτι πίσω από ένα αεροπλάνο που πετά στον ουρανό είναι επίσης το αποτέλεσμα της συμπύκνωσης του νερού.

Εάν φέρετε έναν καθρέφτη στα χείλη σας και εκπνεύσετε, μικροσκοπικά σταγονίδια νερού θα παραμείνουν στην επιφάνειά του, αυτό αποδεικνύει ότι όταν αναπνέετε, ένα άτομο εισπνέει υδρατμούς με αέρα.

Όταν θερμαίνεται, το νερό «διαστέλλεται». Αυτό μπορεί να αποδειχθεί με ένα απλό πείραμα: κατέβασαν σε μια φιάλη με νερό γυάλινος σωλήναςκαι μέτρησε τη στάθμη του νερού σε αυτό. στη συνέχεια η φιάλη κατέβηκε σε δοχείο με ζεστό νερόκαι αφού ζέσταιναν το νερό, μέτρησαν ξανά τη στάθμη στο σωλήνα, η οποία ανέβηκε αισθητά, αφού το νερό διαστέλλεται όταν θερμανθεί.

Ρύζι. 14. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 1 και μια γραμμή υποδεικνύουν την αρχική στάθμη του νερού

Ρύζι. 15. Μια φιάλη με ένα σωλήνα, τον αριθμό 2 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού όταν θερμαίνεται

Καθώς το νερό ψύχεται «συμπιέζεται». Αυτό μπορεί να αποδειχθεί από ένα παρόμοιο πείραμα: σε αυτή την περίπτωση, η φιάλη με το σωλήνα κατέβηκε σε ένα δοχείο με πάγο, μετά την ψύξη, η στάθμη του νερού στο σωλήνα έπεσε από την αρχική ένδειξη, επειδή το νερό μειώθηκε σε όγκο.

Ρύζι. 16. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 3 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού κατά την ψύξη

Αυτό συμβαίνει επειδή τα σωματίδια του νερού, τα μόρια, κινούνται πιο γρήγορα όταν θερμαίνονται, συγκρούονται μεταξύ τους, απωθούνται μεταξύ τους από τα τοιχώματα του δοχείου, η απόσταση μεταξύ των μορίων αυξάνεται και επομένως το υγρό καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο. Όταν το νερό ψύχεται, η κίνηση των σωματιδίων του επιβραδύνεται, η απόσταση μεταξύ των μορίων μειώνεται και απαιτείται μικρότερος όγκος για το υγρό.

Ρύζι. 17. Μόρια νερού σε κανονική θερμοκρασία

Ρύζι. 18. Μόρια νερού όταν θερμαίνονται

Ρύζι. 19. Μόρια νερού κατά την ψύξη

Τέτοιες ιδιότητες δεν κατέχει μόνο το νερό, αλλά και άλλα υγρά (οινόπνευμα, υδράργυρος, βενζίνη, κηροζίνη).

Η γνώση αυτής της ιδιότητας των υγρών οδήγησε στην εφεύρεση ενός θερμόμετρου (θερμομέτρου), το οποίο χρησιμοποιεί αλκοόλη ή υδράργυρο.

Κατά την κατάψυξη, το νερό διαστέλλεται. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί εάν ένα δοχείο γεμάτο μέχρι το χείλος με νερό καλυφθεί χαλαρά με ένα καπάκι και τοποθετηθεί σε μια κατάψυξη, μετά από λίγο θα δούμε ότι ο πάγος που σχηματίζεται θα σηκώσει το καπάκι, πηγαίνοντας πέρα από το δοχείο.

Αυτή η ιδιότητα λαμβάνεται υπόψη κατά την τοποθέτηση σωλήνων νερού, οι οποίοι πρέπει να είναι μονωμένοι έτσι ώστε κατά την κατάψυξη, ο πάγος που σχηματίζεται από το νερό να μην σπάει τους σωλήνες.

Στη φύση, το παγωμένο νερό μπορεί να καταστρέψει βουνά: αν το νερό συσσωρευτεί στις ρωγμές των βράχων το φθινόπωρο, παγώνει το χειμώνα και υπό την πίεση του πάγου, που καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο από το νερό από το οποίο σχηματίστηκε, οι βράχοι ραγίζουν και κατάρρευση.

Το νερό που παγώνει σε ρωγμές του δρόμου οδηγεί στην καταστροφή του ασφαλτοστρώματος.

Οι μακριές κορυφογραμμές που μοιάζουν με πτυχώσεις σε κορμούς δέντρων είναι πληγές από ρήξεις ξύλου υπό την πίεση του χυμού των δέντρων που παγώνουν μέσα σε αυτό. Επομένως, τους κρύους χειμώνες, μπορείτε να ακούσετε το τρίξιμο των δέντρων στο πάρκο ή στο δάσος.

Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Ο κόσμος 3. Μ.: Μπάλλας.
Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Ο κόσμος γύρω από 3. M .: Εκδοτικός οίκος "Fedorov".
Pleshakov A.A. Περιβάλλων κόσμος 3. M .: Διαφωτισμός.

Φεστιβάλ Παιδαγωγικών Ιδεών ().
Επιστήμη και εκπαίδευση ().
Δημόσια τάξη ().

Κάντε ένα σύντομο τεστ (4 ερωτήσεις με τρεις πιθανές απαντήσεις) με θέμα «Το νερό γύρω μας».
Κάντε ένα μικρό πείραμα: ένα ποτήρι με ένα πολύ κρύο νερόβάλτε σε ένα τραπέζι σε ένα ζεστό δωμάτιο. Περιγράψτε τι θα συμβεί, εξηγήστε γιατί.
*Σχεδιάστε την κίνηση των μορίων του νερού σε θερμαινόμενη, κανονική και ψυχρή κατάσταση. Εάν είναι απαραίτητο, γράψτε λεζάντες στο σχέδιό σας.

Θέμα: Άψυχη φύση

Μάθημα: Ιδιότητες υγρού νερού

Στην καθαρή του μορφή, το νερό δεν έχει γεύση, οσμή και χρώμα, αλλά σχεδόν ποτέ δεν συμβαίνει έτσι, γιατί διαλύει ενεργά τις περισσότερες ουσίες στον εαυτό του και συνδυάζεται με τα σωματίδια τους. Επίσης, το νερό μπορεί να διεισδύσει σε διάφορα σώματα (οι επιστήμονες βρήκαν νερό ακόμα και σε πέτρες).

Το χλώριο έχει ένα αδύναμο σημείο: μπορεί να αντιδράσει στο σχηματισμό χλωραμινών και χλωριωμένων υδρογονανθράκων, που είναι επικίνδυνοι καρκινογόνοι παράγοντες. Το υποπροϊόν αυτής της αντίδρασης είναι ο χλωρίτης. Τοξικολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι το υποπροϊόν της απολύμανσης με διοξείδιο του χλωρίου, ο χλωρίτης, δεν ενέχει σημαντικό κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας εάν έχετε άλλες ερωτήσεις.

Τα παιδιά μας βλέπουν τον κόσμο διαφορετικά. Τίποτα δεν διαφεύγει της προσοχής τους και η περιέργειά τους δεν έχει όρια. Κάνουν συνεχώς ερωτήσεις και θέλουν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα. Αλλά τα προβλήματα με τα παιδιά συχνά μας ενοχλούν. Θα μοιραστούμε μαζί σας τις πιο συχνές ερωτήσεις και τις απαντήσεις τους για να προετοιμαστούμε για την επόμενη φορά.

Εάν γεμίσετε ένα ποτήρι με νερό από τη βρύση, θα φαίνεται καθαρό. Αλλά στην πραγματικότητα, είναι ένα διάλυμα πολλών ουσιών, μεταξύ των οποίων υπάρχουν αέρια (οξυγόνο, αργό, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα), διάφορες ακαθαρσίες που περιέχονται στον αέρα, διαλυμένα άλατα από το έδαφος, σίδηρος από σωλήνες νερού, η μικρότερη αδιάλυτη σκόνη σωματίδια κ.λπ.

Όταν το νερό θερμαίνεται, τα μόριά του αρχίζουν να κινούνται. Καθώς αυτή η κίνηση αυξάνεται, η απόσταση μεταξύ των μορίων γίνεται μεγαλύτερη. Τέλος, έρχεται μια στιγμή που οι σχέσεις μεταξύ των μορίων γίνονται πολύ αδύναμες. Τα μόρια διασπείρονται και γίνονται υδρατμοί. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «εξάτμιση».

Τι κρατά τα αεροπλάνα στον αέρα; Τι κρατά τον τεράστιο αέρα στον αέρα; Η δύναμη της εργασίας εδώ ονομάζεται «ανύψωση». Η ανύψωση συμβαίνει όταν ο αέρας περνά πάνω και κάτω από το επίπεδο πτέρυγας ταυτόχρονα. Επειδή ο αέρας κινείται πιο γρήγορα από το άκρο του φτερού, ασκεί λιγότερη πίεση. Ταυτόχρονα, ο πυκνός αέρας κάτω από τα φτερά σπρώχνει το αεροπλάνο προς τα πάνω. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του αεροσκάφους, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανύψωση.

Όταν το δούμε ξεχωριστά, κάθε νιφάδα χιονιού είναι άχρωμη και διαφανής. Η απάντηση είναι ότι όταν οι νιφάδες χιονιού σχηματίζουν μια μεγάλη μάζα, αντανακλούν ηλιακό φως. Το ανακλώμενο φως είναι λευκό γιατί και ο ήλιος είναι λευκός. Γιατί ανθρώπινες τρίχεςδεν μπορεί να είναι φυσικό;

Τα ανθρώπινα μαλλιά περιέχουν χρωστικές που τα κάνουν μαύρα, καστανά, ξανθά ή κόκκινα. Τα μαλλιά μας περιέχουν επίσης μικρές φυσαλίδες αέρα. Οι συνδυασμοί των χρωστικών και η ποσότητα των φυσαλίδων αέρα στα μαλλιά καθορίζουν το χρώμα. Οι χρωστικές που βρίσκονται στα μαλλιά μας δεν μπορούν να έχουν μπλε ή πράσινο χρώμα όταν συνδυάζονται.

Γιατί οι αστροναύτες ταξιδεύουν στο διάστημα; Σε αντίθεση με ό,τι πιστεύουν πολλοί, οι αστροναύτες στο Διεθνές διαστημικός σταθμόςόχι απαλλαγμένο από τη βαρύτητα. Η σοβαρότητα της Γης επηρεάζει όλα τα αντικείμενα σε τροχιά. Όμως το μεγάλο υψόμετρο στο οποίο βρίσκεται ο σταθμός τον κάνει να πέσει για πάντα. Είναι σαν το αντικείμενο που βρίσκεται σε τροχιά να μην αγγίζει ακόμα την επιφάνεια του πλανήτη μας και αντίθετα να πετά πάνω από τη Γη. Φανταστείτε ένα θάλαμο ασανσέρ να πέφτει από τελευταίο όροφοουρανοξύστης. Το άτομο μέσα σε αυτήν την καμπίνα θα βιώσει προσωρινή έλλειψη βαρύτητας.

Οι αστροναύτες σε τροχιά βιώνουν το ίδιο πράγμα, αλλά όλη την ώρα. Επειδή η ακτίνες ηλίουπέφτουν στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, σκορπίζονται και σπάνε. Αρχικά, το λευκό ηλιακό φως χωρίζεται σε 7 χρώματα του ουράνιου τόξου. Επειδή το μπλε σκορπάει περισσότερο από άλλα χρώματα, κυριαρχεί. Αλλά ο ουρανός δεν είναι ποτέ εντελώς μπλε λόγω της παρουσίας άλλων χρωμάτων στο φάσμα.

Παρόμοιοι σχηματισμοί στο δάπεδο του σπηλαίου ονομάζονται σταλαγμίτες.

Η ομίχλη αποτελείται από χιλιάδες μικροσκοπικά σταγονίδια νερού ή κρυστάλλους πάγου που επιπλέουν στον αέρα ακριβώς πάνω από το έδαφος. Σχηματίζεται όταν ο αέρας είναι κρύος και το έδαφος είναι ζεστό ή το αντίστροφο. Και στις δύο περιπτώσεις, ένα παχύ σύννεφο υδρατμών ή σωματιδίων πάγου εμφανίζεται και απλώνεται στην επιφάνεια.

Το νερό σχηματίζεται από μια χημική αντίδραση κατά την οποία το υδρογόνο οξειδώνεται με οξυγόνο και απελευθερώνεται θερμότητα. Δεδομένου ότι έχει ήδη υποχωρήσει, το νερό δεν μπορεί φυσικά να καεί. Γιατί τα ρολόγια περιστρέφονται δεξιόστροφα; Πριν τη δημιουργία μηχανικό ρολόιοι άνθρωποι χρησιμοποιούν ηλιακά ρολόγια για να πάρουν μια ιδέα της ώρας. Ηλιακό ωρολόγιοεμφανίζονται για πρώτη φορά στο βόρειο ημισφαίριο, όπου η κίνηση του ήλιου κάνει τις σκιές να μετακινούνται από τα αριστερά προς τα δεξιά. Αργότερα στην ιστορία των μηχανικών ρολογιών, κληρονομούν αυτή την κίνηση από τον ήλιο.

Το στρογγυλό σχήμα είναι ιδανικό για κύλιση σε επίπεδες επιφάνειες. Δεδομένου ότι όλα τα σημεία του τροχού απέχουν ίση από τον άξονά τους, ο άξονας παραμένει στο ίδιο ύψος πάνω από το έδαφος, και όχημαδεν κινείται πάνω-κάτω καθώς κινείστε κατά μήκος του δρόμου. Εκτός από τη διασφάλιση ότι το εσώρουχό μας παρέχει, προστατεύει επίσης τα ιδιωτικά μας μέρη από μολύνσεις και τραυματισμούς. Υγιεινή - κύριος λόγοςότι φοράμε εσώρουχα. Στο παρελθόν, τα ρούχα ήταν πολύ ακριβά και οι άνθρωποι συχνά δεν μπορούσαν να τα αλλάξουν.

Αυτή η προσπάθεια διαρκεί λίγο περισσότερο, γι' αυτό προγραμματίστε την για δύο συναντήσεις και σταδιακά «μεγαλώστε» διακοσμητικούς, βρώσιμους και μη κρυστάλλους. Μπορείτε να δημιουργήσετε μια κρυστάλλινη οθόνη, κρύσταλλα για να ονομάσετε τον εαυτό σας, να δημιουργήσετε κρυστάλλινες εικόνες, να περιμένουμε τις ιδέες και τις φωτογραφίες σας.

Βρώσιμα και μη κρύσταλλα Μπορείτε να ανοίξετε και να κατεβάσετε ολόκληρο το κείμενο ή. Θέμα: Κρυστάλλωση, κορεσμένα διαλύματα. Τα στερεά διακρίνονται σε άμορφες και κρυσταλλικές ουσίες. Θέση σωματιδίων άμορφες ουσίεςείναι τυχαία και η δομή τους μοιάζει με αυτή των υγρών. Σωματίδια κρυσταλλικών ουσιών βρίσκονται σε κρυσταλλικού πλέγματος. Η βάση αυτού του πλέγματος είναι ένα κελί μονάδας, το οποίο επαναλαμβάνεται συνεχώς.

Η κρυστάλλωση ή κρυστάλλωση είναι ένα φαινόμενο στο οποίο σχηματίζονται στερεοί κανονικοί κρύσταλλοι από ένα υγρό λόγω περιβάλλον. Οι κρύσταλλοι μπορούν να σχηματιστούν από διαλύματα, τήγματα ή ατμούς όπου μια αλλαγή στην πίεση, τη θερμοκρασία ή τη συγκέντρωση μιας ουσίας μπορεί να οδηγήσει σε κρυστάλλωση. Για μια ομαλή διαδικασία, απαιτείται τουλάχιστον μία από τις ακόλουθες συνθήκες: Μείωση της θερμοκρασίας του αρχικού υγρού. Αύξηση της συγκέντρωσης του κρυσταλλοποιητή λόγω της εξάτμισης του διαλύτη. Οξίνιση της πρώτης ύλης με κρυσταλλοποιητή.

Ρύζι. 11. Συμπύκνωση στα τοιχώματα ενός κρύου ποτηριού ()

Για τον ίδιο λόγο, την κρύα εποχή, το εσωτερικό του υαλοπίνακα θολώνει. Ο κρύος αέρας δεν μπορεί να περιέχει τόσους υδρατμούς όσο ο θερμός αέρας, επομένως ένα μέρος του συμπυκνώνεται - μετατρέπεται σε σταγονίδια νερού.

Η κρυστάλλωση από ένα διάλυμα συμβαίνει όταν η ουσία κρυστάλλωσης διαλύεται έως ότου το διάλυμα κορεσθεί σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Μετά τη θέρμανση, το διάλυμα γίνεται ξανά ακόρεστο, αλλά κατά την ψύξη ή την εξάτμιση του διαλύτη, το διάλυμα γίνεται υπερκορεσμένο και λαμβάνει χώρα κρυστάλλωση. Η φυσική κρυστάλλωση συμβαίνει μετά τον σχηματισμό πυρήνων του πυρήνα πυρήνα. Η κρυστάλλωση μπορεί επίσης να προκληθεί τεχνητά από τον λεγόμενο εμβολιασμό - με την εισαγωγή ξένο σώμασε διάλυμα, και αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, στην παραγωγή ζάχαρης.

Το όνομα προέρχεται από το αραβικό παντζάρι - λευκό. Περαιτέρω χρήση στη χημική βιομηχανία και στη βιομηχανία τροφίμων, γυαλί, χαρτί, γεωργία ως λίπασμα και για σφυρηλάτηση συγκόλλησης. Για τους σκοπούς αυτούς, παρασκευάζεται επίσης τεχνητά. Εργαλεία: Βόρακας, βραστήρας, νερό, διαφανές γυαλί, στριφογύρισμα ή άχυρο, κλωστή ή σύρμα, καθαριστικό σωλήνων, χρωστικές τροφίμων, κουτάλι.

Κατασκευή: Σχηματίζουμε οποιοδήποτε σχήμα από το καθαριστικό σωλήνων. Συνδέουμε αυτό το σχήμα σε ένα νήμα ή σύρμα. Κρεμάμε ένα ραβδί σε κουτάλι ή καλαμάκι. Ρίχνουμε νερό σε μια τσαγιέρα και το ρίχνουμε σε ένα ποτήρι. Αναμίξτε βόρακα σε νερό μέχρι να ληφθεί ένα κορεσμένο διάλυμα. Εάν παραμείνει υπολειμματικός βόρακας στο δοχείο, ανασυστήστε το διάλυμα σε ένα καθαρό ποτήρι. Με ένα σουβλάκι κρεμάμε το τριχωτό συρμάτινο σώμα μας στο ποτήρι ώστε να βυθιστεί τελείως στο κορεσμένο διάλυμα βόρακα που δημιουργήσαμε και να μην ακουμπάει τα τοιχώματα και τον πάτο του ποτηριού ανά πάσα στιγμή.

Όταν θερμαίνεται, το νερό «διαστέλλεται». Ένα απλό πείραμα μπορεί να το αποδείξει αυτό: ένας γυάλινος σωλήνας κατέβηκε σε μια φιάλη με νερό και μετρήθηκε η στάθμη του νερού σε αυτόν. Στη συνέχεια η φιάλη κατεβάστηκε σε ένα δοχείο με ζεστό νερό και, μετά τη θέρμανση του νερού, μετρήθηκε ξανά η στάθμη στο σωλήνα, η οποία ανέβηκε αισθητά, καθώς το νερό αυξάνει σε όγκο όταν θερμανθεί.

Ολόκληρο το σύστημα αφήνεται όλη τη νύχτα σε διάλυμα, έτσι ώστε ο βόρακας να μπορεί να κρυσταλλωθεί. Εξήγηση: Το χνουδωτό σύρμα είναι το μέρος όπου σχηματίζονται πολύ καλά οι πυρήνες κρυστάλλωσης, στον οποίο συσκευάζονται σταδιακά οι κρύσταλλοι βόρακα και μεγαλώνει ο κρύσταλλος. Η κρυστάλλωση επιταχύνεται χρησιμοποιώντας ζεστό νερό για να σχηματιστεί ένα κορεσμένο διάλυμα και ψύξη και εξάτμιση για να σχηματιστεί περίσσεια διαλύματος.

Χρόνος: προετοιμασία του πειράματος και προετοιμασία όλων των βοηθημάτων 5 λεπτά. Πειραματική δοκιμή 5 λεπτά. Ανάπτυξη κρυστάλλων 24 ώρες. Ονομασία κρυστάλλων. Εκτιμώμενο 10 λεπτά. Δοκιμή 5 λεπτά. Σε 25 λεπτά και 24 ώρες. Περαιτέρω συζήτηση για το πείραμα και την τροποποίησή του είναι δυνατή.

Ρύζι. 14. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 1 και μια γραμμή υποδεικνύουν την αρχική στάθμη του νερού

Ρύζι. 15. Μια φιάλη με ένα σωλήνα, τον αριθμό 2 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού όταν θερμαίνεται

Εκφράζει το πώς εσωτερική ενέργεια, δηλ. το άθροισμα της ενέργειας της κίνησης και της θέσης των σωματιδίων ενός σώματος όταν αυτό το σώμα ψύχεται ή αυξάνει τη θερμοκρασία του. Η θερμότητα είναι ίση με την ενέργεια που παρέχει ένα θερμό σώμα κατά την ανταλλαγή θερμότητας. Η μεταφορά θερμότητας γίνεται μέσω ακτινοβολίας.

Σε όλες τις καταστάσεις, τα μόρια βρίσκονται σε συνεχή άτακτη κίνηση. Κάθε σωματίδιο έχει τη δική του θέση που δονείται γύρω του. Όταν τα σωματίδια θερμαίνονται, δονούνται πιο γρήγορα. Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί αρκετά, τα σωματίδια θα ξεφύγουν από τη σταθερή τους θέση και θα αρχίσουν να κινούνται ελεύθερα. Σε αυτό το στάδιο στερεόςθα αρχίσει να μετατρέπεται σε υγρό. Το ονομάζουμε αυτό το λιώσιμο που συμβαίνει και λέμε ότι το ύφασμα λιώνει.

Στερεοποίηση Όταν ένα υγρό ψύχεται, αρχίζει να στερεοποιείται σε μια ορισμένη θερμοκρασία και μετατρέπεται σε ιστό. Τα σωματίδια που κινούνται ελεύθερα κινούνται πιο αργά καθώς η θερμοκρασία μειώνεται μέχρι να συγκλίνουν και να καθιζάνουν ορισμένη θέσηγύρω από το οποίο στη συνέχεια δονούνται. Το υγρό γίνεται στερεό. Αυτό το ονομάζουμε στερεοποίηση και λέμε ότι η ουσία θα στερεοποιηθεί.

Ο βρασμός συμβαίνει όταν ένα υγρό θερμαίνεται μέχρι το σημείο βρασμού του. Το σημείο βρασμού είναι διαφορετικό για διαφορετικά υγρά. Το σημείο βρασμού εξαρτάται επίσης από την πίεση πάνω από το υγρό. Επηρεάζει επίσης το βράσιμο σε δοχεία σημαντικού ύψους. Το υγρό περνά στο αέριο μόνο από την επιφάνεια. Το εξατμιζόμενο υγρό απομακρύνει τη θερμότητα από το περιβάλλον. Η εξάτμιση συμβαίνει σε οποιαδήποτε θερμοκρασία υγρού.

Ρύζι. 16. Μια φιάλη με σωλήνα, ο αριθμός 3 και μια γραμμή υποδεικνύουν τη στάθμη του νερού κατά την ψύξη

Σχέδια Μαθημάτων Κυβερνητικών Υποθέσεων, Δραστηριότητες μαθητών και Γραφικοί Οργανωτές

Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο ταχύτερη είναι η εξάτμιση, διαστάσεις επιφάνειας-επιφάνειας, ταχύτερη εξάτμιση, ιδιότητες υγρού, ροή αερίου πάνω από υγρό, πίεση ατμών αερίου πάνω από υγρό. Η ύλη μπορεί να περιγραφεί ως κάτι που καταλαμβάνει χώρο στο σύμπαν μας. Ο τύπος των σωματιδίων και ο τρόπος με τον οποίο είναι τακτοποιημένα τα σωματίδια καθορίζουν πώς θα φαίνεται η ερώτηση και τι μπορεί να κάνει. Η καλή κατανόηση της κατάστασης της ύλης είναι το κλειδί για την περιγραφή του σύμπαντος γύρω μας.

Ιδιότητες διαφορετικών καταστάσεων της ύλης

Το είδος της ατομικής ή ομαδικής εργασίας.

Ρύζι. 17. Μόρια νερού σε κανονική θερμοκρασία

Ρύζι. 18. Μόρια νερού όταν θερμαίνονται

Ρύζι. 19. Μόρια νερού κατά την ψύξη

Τέτοιες ιδιότητες δεν κατέχει μόνο το νερό, αλλά και άλλα υγρά (οινόπνευμα, υδράργυρος, βενζίνη, κηροζίνη).

Το νερό που παγώνει σε ρωγμές του δρόμου οδηγεί στην καταστροφή του ασφαλτοστρώματος.

Vakhrushev A.A., Danilov D.D. The world around 3. M .: Ballas.
Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Ο κόσμος γύρω από 3. M .: Εκδοτικός οίκος "Fedorov".
Pleshakov A.A. Περιβάλλων κόσμος 3. M .: Διαφωτισμός.

Φεστιβάλ Παιδαγωγικών Ιδεών ().
Επιστήμη και εκπαίδευση ().
Δημόσια τάξη ().

Κάντε ένα σύντομο τεστ (4 ερωτήσεις με τρεις πιθανές απαντήσεις) με θέμα «Το νερό γύρω μας».
Κάντε ένα μικρό πείραμα: βάλτε ένα ποτήρι πολύ κρύο νερό στο τραπέζι σε ένα ζεστό δωμάτιο. Περιγράψτε τι θα συμβεί, εξηγήστε γιατί.
*Σχεδιάστε την κίνηση των μορίων του νερού σε θερμαινόμενη, κανονική και ψυχρή κατάσταση. Εάν είναι απαραίτητο, γράψτε λεζάντες στο σχέδιό σας.

Το νερό είναι η πιο κοινή ουσία στον πλανήτη και έχει ένα χαρακτηριστικό που το διακρίνει από άλλα υγρά: όταν θερμαίνεται από το σημείο τήξεώς του στους 40 ° C, η συμπιεστότητά του αυξάνεται και στη συνέχεια μειώνεται.

Μοναδικές ιδιότητες του νερού

Στη Γη, δεν υπάρχει ουσία πιο σημαντική για τον άνθρωπο από το νερό. Οι ωκεανοί και οι θάλασσες καταλαμβάνουν τα ¾ της επιφάνειας του πλανήτη, άλλο 20% της επιφάνειας της γης καλύπτεται με χιόνι και πάγο - στερεό νερό. Αν δεν υπήρχε το νερό, το οποίο επηρεάζει άμεσα το κλίμα, η Γη θα μετατρεπόταν σε μια άψυχη πέτρα που πετάει στο διάστημα.

Η ανθρωπότητα καταναλώνει τουλάχιστον 1 δισεκατομμύριο τόνους νερού την ημέρα, ενώ σύνολοπόρος στον πλανήτη παραμένει ο ίδιος. Πριν από εκατομμύρια χρόνια, υπήρχε τόσο νερό στην επιφάνεια της Γης όσο και τώρα.

Οι ζωντανοί οργανισμοί που κατοικούν στον πλανήτη έχουν μάθει να προσαρμόζονται δυσμενείς συνθήκες. Αλλά κανένα πλάσμα δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς νερό - αυτή η ουσία περιέχεται σε όλα τα ζώα και τα φυτά. Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από ¾ νερό.

Περιεκτικότητα σε νερό στο ανθρώπινο σώμα

Οι κύριες ιδιότητες του νερού:

Δεν έχει χρώμα?

διαφανής;

Δεν έχει οσμή και γεύση.

Δυνατότητα παραμονής σε τρεις καταστάσεις συνάθροισης.

Δυνατότητα μετακίνησης από τη μια κατάσταση συνάθροισης στην άλλη.

Ένα πείραμα που δείχνει τις ιδιότητες του νερού όταν θερμαίνεται και ψύχεται

Για να πραγματοποιήσετε ένα πείραμα στο σπίτι, θα χρειαστείτε δύο δοχεία και δύο εργαστηριακές φιάλες με σωλήνα εξόδου αερίου, καθώς και ουσίες: πάγο, ζεστό νερό και νερό σε θερμοκρασία δωματίου.

Ρίξτε νερό σε θερμοκρασία δωματίου σε δύο ίδιες φιάλες, σημειώστε τη στάθμη του νερού με ένα σημάδι και χαμηλώστε το σε δύο δοχεία - με ζεστό νερό και πάγο. Ποιο είναι το αποτέλεσμα του πειράματος; Το νερό στη φιάλη, βουτηγμένο σε ζεστό νερό, ανεβαίνει πάνω από το σημάδι. Το νερό στη φιάλη, τοποθετημένο σε πάγο, πέφτει κάτω από το σημάδι.

Συμπέρασμα: Ως αποτέλεσμα της θέρμανσης, το νερό διαστέλλεται και όταν κρυώνει συστέλλεται.

Ένα πείραμα που δείχνει τις ιδιότητες του νερού κατά την αποθήκευση υπό διαφορετικές συνθήκες

Το πείραμα πραγματοποιείται στο σπίτι το βράδυ. Γεμίζουμε τρία πανομοιότυπα δοχεία (τα ποτήρια είναι κατάλληλα) με 100 ml νερό. Βάζουμε ένα ποτήρι στο περβάζι, το δεύτερο - στο τραπέζι, το τρίτο - κοντά στην μπαταρία.

Το πρωί συγκρίνουμε τα αποτελέσματα: στο ποτήρι που έμεινε στο περβάζι, το νερό εξατμίστηκε κατά 1/3, στο ποτήρι στο τραπέζι το νερό εξατμίστηκε στο μισό, το ποτήρι κοντά στην μπαταρία αποδείχθηκε άδειο και στεγνό: νερό εξατμίστηκε από αυτό. Συμπέρασμα: η εξάτμιση του νερού εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και όσο υψηλότερη είναι τόσο πιο γρήγορο νερόεξατμίζεται.

Μετατροπή υδρατμών σε νερό

Για το πείραμα, ετοιμάζουμε ειδικό εξοπλισμό:

λάμπα αλκοόλης?

μεταλλικό πιάτο;

Μια φιάλη με σωλήνα εξόδου αερίου.

Ρίχνουμε νερό στη φιάλη και ζεσταίνουμε σε μια λάμπα αλκοόλης μέχρι να βράσει. Κοντά σωλήνας αερίουκρατήστε κρύο μεταλλικό πιάτο- ατμός κατακάθεται σε αυτό με τη μορφή σταγονιδίων νερού. μεταμόρφωση αέριο νερόσε ένα υγρό ονομάζεται συμπύκνωση. Συμπέρασμα: όταν θερμαίνεται έντονα, το νερό μετατρέπεται σε ατμό και επιστρέφει σε υγρή κατάσταση όταν έρχεται σε επαφή με μια ψυχρή επιφάνεια.

Συμπύκνωση στη γυάλινη επιφάνεια

Ζεσταίνουμε νερό μέχρι να βράσει

Νερό που φτάνει στο σημείο βρασμού έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά: το υγρό βράζει, μέσα εμφανίζονται φυσαλίδες, ανεβαίνει πυκνός ατμός. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μόρια του νερού, όταν θερμαίνονται, λαμβάνουν πρόσθετη ενέργεια από την πηγή θερμότητας και κινούνται πιο γρήγορα. Με παρατεταμένη θέρμανση, το υγρό φτάνει στο σημείο βρασμού: εμφανίζονται φυσαλίδες στα τοιχώματα του πιάτου.

θερμαινόμενο νερό

Εάν δεν σταματήσει ο βρασμός, η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι όλο το νερό να μετατραπεί σε αέριο. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση αυξάνεται, τα μόρια του νερού κινούνται πιο γρήγορα και ξεπερνούν τις διαμοριακές δυνάμεις που τα δεσμεύουν. Η ατμοσφαιρική πίεση αντιτίθεται στην πίεση των ατμών. Το νερό βράζει όταν η πίεση των ατμών υπερβαίνει ή φτάσει την εξωτερική πίεση.

Στα συστήματα θέρμανσης νερού, το νερό χρησιμοποιείται για τη μεταφορά θερμότητας από τη γεννήτρια του στον καταναλωτή.
Οι πιο σημαντικές ιδιότητες του νερού είναι:
θερμοχωρητικότητα;
αλλαγή όγκου κατά τη θέρμανση και την ψύξη.
χαρακτηριστικά βρασμού με αλλαγές στην εξωτερική πίεση.
ΣΠΗΛΑΙΩΣΗ.
Σκεφτείτε τα δεδομένα φυσικές ιδιότητεςνερό.

Ειδική θερμότητα

Μια σημαντική ιδιότητα οποιουδήποτε ψυκτικού μέσου είναι η θερμική του ικανότητα. Αν το εκφράσουμε ως προς τη διαφορά μάζας και θερμοκρασίας του ψυκτικού, παίρνουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα. Σημειώνεται με το γράμμα ντοκαι έχει τη διάσταση kJ/(kg K) Ειδική θερμότηταείναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταφερθεί σε 1 κιλό μιας ουσίας (για παράδειγμα, νερό) για να θερμανθεί κατά 1°C. Αντίθετα, μια ουσία εκπέμπει την ίδια ποσότητα ενέργειας όταν ψύχεται. Μέση αξία ειδική θερμότητανερό μεταξύ 0 °C και 100 °C είναι:
c = 4,19 kJ/(kg K) ή c = 1,16 Wh/(kg K)
Η ποσότητα θερμότητας που απορροφάται ή απελευθερώνεται Qεκφράζεται σε Jή kJ, εξαρτάται από τη μάζα Μεκφράζεται σε κιλό, ειδική θερμοχωρητικότητα ντοκαι διαφορά θερμοκρασίας, εκφρασμένη σε κ.

Ένταση πάνω και κάτω

Ολα φυσικά υλικάδιαστέλλεται όταν θερμαίνεται και συστέλλεται όταν ψύχεται. Η μόνη εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα είναι το νερό. Αυτή η μοναδική ιδιότητα ονομάζεται ανωμαλία του νερού. Το νερό έχει τη μεγαλύτερη πυκνότητα στους +4 °C, όπου 1 dm3 = 1 l έχει μάζα 1 kg.

Εάν το νερό θερμαίνεται ή ψύχεται από αυτό το σημείο, ο όγκος του αυξάνεται, που σημαίνει μείωση της πυκνότητας, δηλαδή το νερό γίνεται ελαφρύτερο. Αυτό φαίνεται ξεκάθαρα στο παράδειγμα μιας δεξαμενής με σημείο υπερχείλισης. Η δεξαμενή περιέχει ακριβώς 1000 cm3 νερού σε θερμοκρασία +4 °C. Όταν το νερό θερμανθεί, μια ορισμένη ποσότητα θα χυθεί από τη δεξαμενή σε ένα δοχείο μέτρησης. Εάν το νερό θερμανθεί στους 90 °C, θα χυθούν ακριβώς 35,95 cm3 στο δοχείο μέτρησης, που αντιστοιχεί σε 34,7 g. Το νερό διαστέλλεται επίσης όταν ψύχεται κάτω από τους +4 °C.

Χάρη σε αυτή την ανωμαλία, το νερό κοντά σε ποτάμια και λίμνες παγώνει ακριβώς το χειμώνα ανώτερο στρώμα. Για τον ίδιο λόγο, ο πάγος επιπλέει στην επιφάνεια και ανοιξιάτικο ήλιομπορεί να το λιώσει. Αυτό δεν θα συνέβαινε αν ο πάγος ήταν βαρύτερος από το νερό και βυθιζόταν στον πυθμένα.

Δεξαμενή με σημείο υπερχείλισης

Ωστόσο, μια τέτοια ιδιότητα να επεκταθεί μπορεί να είναι επικίνδυνη. Για παράδειγμα, κινητήρες αυτοκινήτωνκαι οι αντλίες νερού μπορεί να σκάσουν εάν παγώσει το νερό σε αυτές. Για να αποφευχθεί αυτό, προστίθενται πρόσθετα στο νερό για να μην παγώσει. Οι γλυκόλες χρησιμοποιούνται συχνά σε συστήματα θέρμανσης. δείτε τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για την αναλογία νερού προς γλυκόλη.

Χαρακτηριστικά του βραστού νερού

Εάν το νερό ζεσταθεί σε ανοιχτό δοχείο, θα βράσει στους 100°C. Εάν μετρήσετε τη θερμοκρασία του βρασμένου νερού, αποδεικνύεται ότι παραμένει στους 100 ° C μέχρι να εξατμιστεί η τελευταία σταγόνα. Έτσι, η σταθερή κατανάλωση θερμότητας χρησιμοποιείται για την πλήρη εξάτμιση του νερού, δηλαδή αλλαγές στην κατάσταση συσσώρευσής του.

Αυτή η ενέργεια ονομάζεται επίσης λανθάνουσα (λανθάνουσα) θερμότητα. Εάν η παροχή θερμότητας συνεχιστεί, η θερμοκρασία του ατμού που προκύπτει θα αρχίσει να αυξάνεται ξανά.

Η περιγραφόμενη διεργασία δίνεται σε πίεση αέρα 101,3 kPa στην επιφάνεια του νερού. Σε οποιαδήποτε άλλη πίεση αέρα, το σημείο βρασμού του νερού μετατοπίζεται από τους 100 °C.

Εάν επαναλάβαμε το περιγραφόμενο πείραμα σε υψόμετρο 3000 m - για παράδειγμα, στο Zugspitze, το πιο υψηλή κορυφήΓερμανία - θα διαπιστώσαμε ότι το νερό εκεί βράζει ήδη στους 90 ° C. Ο λόγος αυτής της συμπεριφοράς είναι η μείωση ατμοσφαιρική πίεσημε ύψος.

Όσο χαμηλότερη είναι η πίεση στην επιφάνεια του νερού, τόσο χαμηλότερο θα είναι το σημείο βρασμού. Αντίθετα, το σημείο βρασμού θα είναι υψηλότερο καθώς αυξάνεται η πίεση στην επιφάνεια του νερού. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, σε χύτρες ταχύτητας.

Το γράφημα δείχνει την εξάρτηση του σημείου βρασμού του νερού από την πίεση. Η πίεση στα συστήματα θέρμανσης αυξάνεται σκόπιμα. Αυτό βοηθά στην αποφυγή του σχηματισμού φυσαλίδων αερίου κατά τη διάρκεια κρίσιμων συνθηκών λειτουργίας και επίσης εμποδίζει τον εξωτερικό αέρα να εισέλθει στο σύστημα.

Διαστολή νερού όταν θερμαίνεται και προστασία από υπερπίεση

Τα συστήματα θέρμανσης ζεστού νερού λειτουργούν σε θερμοκρασίες νερού έως 90 °C. Συνήθως το σύστημα γεμίζει με νερό στους 15°C, το οποίο στη συνέχεια διαστέλλεται όταν θερμαίνεται. Αυτή η αύξηση του όγκου δεν πρέπει να επιτρέπεται να οδηγήσει σε υπερπίεση και υπερχείλιση υγρού.

Όταν η θέρμανση είναι απενεργοποιημένη καλοκαιρινή περίοδο, ο όγκος του νερού επιστρέφει στην αρχική του τιμή. Έτσι, για να εξασφαλιστεί η ανεμπόδιστη διαστολή του νερού, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε μια αρκετά μεγάλη δεξαμενή.

Τα παλιά συστήματα θέρμανσης είχαν ανοιχτές δεξαμενές διαστολής. Βρίσκονταν πάντα πάνω από το υψηλότερο τμήμα του αγωγού. Όταν η θερμοκρασία στο σύστημα αυξάνεται, προκαλώντας διαστολή του νερού, ανεβαίνει και η στάθμη στη δεξαμενή. Με τη μείωση της θερμοκρασίας, αντίστοιχα, μειώθηκε.

Τα σύγχρονα συστήματα θέρμανσης χρησιμοποιούν δεξαμενές διαστολής μεμβράνης (MBV). Όταν η πίεση στο σύστημα αυξάνεται, η πίεση στους αγωγούς και σε άλλα στοιχεία του συστήματος δεν πρέπει να επιτρέπεται να αυξάνεται πάνω από την οριακή τιμή.

Να γιατί προαπαιτούμενογια κάθε σύστημα θέρμανσης είναι η παρουσία μιας βαλβίδας ασφαλείας.

Όταν η πίεση ανεβαίνει πάνω από το κανονικό, η βαλβίδα ασφαλείας πρέπει να ανοίξει και να εξαλείψει τον υπερβολικό όγκο νερού που δεν μπορεί να χωρέσει το δοχείο διαστολής. Ωστόσο, σε ένα προσεκτικά σχεδιασμένο και συντηρημένο σύστημα, μια τέτοια κρίσιμη κατάσταση δεν πρέπει ποτέ να συμβεί.

Όλες αυτές οι εκτιμήσεις δεν λαμβάνουν υπόψη το γεγονός ότι η αντλία κυκλοφορίας αυξάνει περαιτέρω την πίεση στο σύστημα. Η σχέση μεταξύ της μέγιστης θερμοκρασίας νερού, της επιλεγμένης αντλίας, του μεγέθους του δοχείου διαστολής και της ρύθμισης της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης πρέπει να καθοριστεί προσεκτικά. Τυχαία επιλογή των στοιχείων του συστήματος - ακόμη και με βάση το κόστος τους - μέσα αυτή η υπόθεσηΑπαράδεκτος.

Το δοχείο διαστολής του διαφράγματος παρέχεται γεμάτο με άζωτο. Η αρχική πίεση στο δοχείο διαστολής του διαφράγματος πρέπει να ρυθμίζεται ανάλογα με το σύστημα θέρμανσης. Το διαστελλόμενο νερό από το σύστημα θέρμανσης εισέρχεται στη δεξαμενή και συμπιέζεται θάλαμος αερίουμέσω του διαφράγματος. Τα αέρια μπορούν να συμπιεστούν, αλλά τα υγρά όχι.

Πίεση

Ανίχνευση πίεσης
Πίεση είναι η στατική πίεση υγρών και αερίων που μετράται σε δοχεία, αγωγούς σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση (Pa, mbar, bar).

Στατική πίεση
Η στατική πίεση είναι η πίεση ενός ακίνητου ρευστού.
Στατική πίεση = επίπεδο πάνω από το αντίστοιχο σημείο μέτρησης + αρχική πίεση στο δοχείο διαστολής.

δυναμική πίεση
Η δυναμική πίεση είναι η πίεση μιας κινούμενης ροής ρευστού. Πίεση εκκένωσης αντλίας Αυτή είναι η πίεση εξόδου μιας φυγοκεντρικής αντλίας όταν λειτουργεί.

Πτώση πίεσης
Η πίεση που αναπτύσσεται από μια φυγοκεντρική αντλία για να ξεπεραστεί η συνολική αντίσταση του συστήματος. Μετράται μεταξύ της εισόδου και της εξόδου της φυγοκεντρικής αντλίας.

Πίεση λειτουργίας
Η πίεση που υπάρχει στο σύστημα όταν λειτουργεί η αντλία. Επιτρεπόμενη πίεση λειτουργίας Η μέγιστη τιμή της επιτρεπόμενης πίεσης λειτουργίας από τις συνθήκες ασφαλούς λειτουργίας της αντλίας και του συστήματος.

ΣΠΗΛΑΙΩΣΗ

ΣΠΗΛΑΙΩΣΗ- αυτός είναι ο σχηματισμός φυσαλίδων αερίου ως αποτέλεσμα της εμφάνισης τοπικής πίεσης κάτω από την πίεση εξάτμισης του αντλούμενου υγρού στην είσοδο της πτερωτής. Αυτό οδηγεί σε μείωση της απόδοσης (κεφαλής) και της απόδοσης και προκαλεί θόρυβο και καταστροφή του υλικού των εσωτερικών μερών της αντλίας. Λόγω της κατάρρευσης των φυσαλίδων αέρα σε περιοχές με υψηλότερη πίεση (για παράδειγμα, στην έξοδο της πτερωτής), οι μικροσκοπικές εκρήξεις προκαλούν υπερτάσεις πίεσης που μπορούν να καταστρέψουν ή να καταστρέψουν το υδραυλικό σύστημα. Το πρώτο σημάδι αυτού είναι ο θόρυβος στην πτερωτή και η διάβρωση της.

Μια σημαντική παράμετρος μιας φυγοκεντρικής αντλίας είναι το NPSH (ύψος της στήλης υγρού πάνω από το ακροφύσιο αναρρόφησης της αντλίας). Καθορίζει την ελάχιστη πίεση εισόδου της αντλίας που απαιτείται από τον τύπο της αντλίας για να λειτουργεί χωρίς σπηλαίωση, δηλαδή την πρόσθετη πίεση που απαιτείται για την αποφυγή σχηματισμού φυσαλίδων. Η τιμή NPSH επηρεάζεται από τον τύπο της πτερωτής και την ταχύτητα της αντλίας. Εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν αυτή την παράμετρο είναι η θερμοκρασία του υγρού, η ατμοσφαιρική πίεση.

Πρόληψη Σπηλαίωσης
Για να αποφευχθεί η σπηλαίωση, το υγρό πρέπει να εισέλθει στην είσοδο μιας φυγοκεντρικής αντλίας με μια ορισμένη ελάχιστη ανύψωση αναρρόφησης, η οποία εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την ατμοσφαιρική πίεση.
Άλλοι τρόποι για την πρόληψη της σπηλαίωσης είναι:
Αύξηση στατικής πίεσης
Μείωση της θερμοκρασίας του υγρού (μείωση της πίεσης εξάτμισης PD)
Επιλογή αντλίας με χαμηλότερη σταθερή υδροστατική κεφαλή (ελάχιστη κεφαλή αναρρόφησης, NPSH)
Οι ειδικοί της εταιρείας "Agrovodkom" θα χαρούν να σας βοηθήσουν να αποφασίσετε η καλύτερη επιλογήαντλία. Επικοινωνήστε μαζί μας!

Αλέξανδρος 2013-10-22 09:38:26
[Απάντηση] [Απάντηση με απόσπασμα][Ακύρωση απάντησης]

Νικολάι 2016-01-13 13:10:54

μήνυμα από Αλέξανδρος
Με απλά λόγια, αν κλειστό σύστημαΗ θέρμανση έχει όγκο νερού 100l. και θερμοκρασία 70 βαθμών - πόσο θα αυξηθεί ο όγκος του νερού. πίεση νερού στο σύστημα 1,5 bar.

3,5--4,0 λίτρα

[Απάντηση] [Απάντηση με απόσπασμα][Ακύρωση απάντησης]

Ο Ιάπωνας φυσικός Masakazu Matsumoto πρότεινε μια θεωρία που εξηγεί γιατί το νερό συρρικνώνεται όταν θερμαίνεται από 0 στους 4°C αντί να διαστέλλεται. Σύμφωνα με το μοντέλο του, το νερό περιέχει μικροσχηματισμούς - «υαλώδεις», που είναι κυρτά κοίλα πολύεδρα, στις κορυφές των οποίων υπάρχουν μόρια νερού και δεσμοί υδρογόνου χρησιμεύουν ως ακμές. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, δύο φαινόμενα ανταγωνίζονται μεταξύ τους: η επιμήκυνση των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού και η παραμόρφωση των υαλοειδών, που οδηγεί σε μείωση των κοιλοτήτων τους. Στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 3,98°C, το τελευταίο φαινόμενο κυριαρχεί στην επίδραση της επιμήκυνσης του δεσμού υδρογόνου, η οποία τελικά δίνει την παρατηρούμενη συμπίεση του νερού. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει πειραματική επιβεβαίωση του μοντέλου Ματσουμότο - ωστόσο, όπως και άλλες θεωρίες που εξηγούν τη συμπίεση του νερού.

Σε αντίθεση με τη συντριπτική πλειονότητα των ουσιών, όταν θερμαίνεται, το νερό μπορεί να μειώσει τον όγκο του (Εικ. 1), δηλαδή έχει αρνητικό συντελεστή θερμικής διαστολής. Ωστόσο, μιλαμεόχι για ολόκληρο το εύρος θερμοκρασίας όπου το νερό υπάρχει σε υγρή κατάσταση, αλλά μόνο για μια στενή περιοχή - από 0 ° C έως περίπου 4 ° C. Όταν β ΟΣε υψηλότερες θερμοκρασίες, το νερό, όπως και άλλες ουσίες, διαστέλλεται.

Παρεμπιπτόντως, το νερό δεν είναι η μόνη ουσία που τείνει να συρρικνώνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία (ή να διαστέλλεται όταν ψύχεται). Το βισμούθιο, το γάλλιο, το πυρίτιο και το αντιμόνιο μπορούν επίσης να «καυχηθούν» για παρόμοια συμπεριφορά. Ωστόσο, λόγω του πιο σύνθετου εσωτερική δομή, καθώς και επικράτηση και σημασία σε διάφορες διεργασίες, είναι το νερό που προσελκύει την προσοχή των επιστημόνων (βλ. Η μελέτη της δομής του νερού συνεχίζεται, «Στοιχεία», 09.10.2006).

Πριν από λίγο καιρό, η γενικά αποδεκτή θεωρία, που απαντούσε στο ερώτημα γιατί το νερό αυξάνει τον όγκο του με τη μείωση της θερμοκρασίας (Εικ. 1), ήταν το μοντέλο ενός μείγματος δύο συστατικών - «κανονικό» και «όμοιο με πάγο». Αυτή η θεωρία προτάθηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα από τον Χάρολντ Γουάιτινγκ και αργότερα αναπτύχθηκε και βελτιώθηκε από πολλούς επιστήμονες. Σχετικά πρόσφατα, στο πλαίσιο του ανακαλυφθέντος πολυμορφισμού του νερού, η θεωρία του Whiting επανεξετάστηκε. Από τώρα και στο εξής, πιστεύεται ότι στο υπερψυγμένο νερό υπάρχουν δύο τύποι νανοτομέων που μοιάζουν με πάγο: περιοχές παρόμοιες με τον άμορφο πάγο υψηλής και χαμηλής πυκνότητας. Η θέρμανση του υπερψυκτικού νερού οδηγεί στην τήξη αυτών των νανοδομών και στην εμφάνιση δύο τύπων νερού: με μεγαλύτερη και χαμηλότερη πυκνότητα. Είναι ο πονηρός ανταγωνισμός θερμοκρασίας μεταξύ των δύο «ειδών» του προκύπτοντος νερού που προκαλεί μια μη μονοτονική εξάρτηση της πυκνότητας από τη θερμοκρασία. Ωστόσο, αυτή η θεωρία δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πειραματικά.

Πρέπει να είστε προσεκτικοί με αυτήν την εξήγηση. Δεν είναι τυχαίο ότι εδώ αναφέρονται μόνο δομές που μοιάζουν με άμορφο πάγο. Το θέμα είναι ότι οι νανοσκοπικές περιοχές του άμορφου πάγου και τα μακροσκοπικά ανάλογα του έχουν διαφορετικές φυσικές παραμέτρους.

Ο Ιάπωνας φυσικός Masakazu Matsumoto αποφάσισε να βρει μια εξήγηση για το φαινόμενο που συζητείται εδώ «από την αρχή», απορρίπτοντας τη θεωρία ενός μείγματος δύο συστατικών. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστή, εξέτασε τις φυσικές ιδιότητες του νερού σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, από 200 έως 360 Κ σε μηδενική πίεση, για να ανακαλύψει σε μοριακή κλίμακα τις πραγματικές αιτίες της διαστολής του νερού καθώς ψύχεται. Το άρθρο του στο περιοδικό Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησηςλέγεται: Γιατί το νερό διαστέλλεται όταν κρυώνει; Γιατί το νερό διαστέλλεται όταν κρυώνει;

Αρχικά, ο συγγραφέας του άρθρου έθεσε το ερώτημα: τι επηρεάζει τον συντελεστή θερμικής διαστολής του νερού; Ο Ματσουμότο πιστεύει ότι για αυτό αρκεί να ανακαλύψουμε την επίδραση τριών μόνο παραγόντων: 1) αλλαγές στο μήκος των δεσμών υδρογόνου μεταξύ μορίων νερού, 2) τοπολογικό δείκτη - τον αριθμό των δεσμών ανά μόριο νερού και 3) απόκλιση η γωνία μεταξύ των δεσμών από την τιμή ισορροπίας (γωνιακή παραμόρφωση).

Πριν μιλήσουμε για τα αποτελέσματα που έλαβε ο Ιάπωνας φυσικός, θα κάνουμε σημαντικές παρατηρήσεις και διευκρινίσεις για τους παραπάνω τρεις παράγοντες. Πρώτα απ 'όλα, συνηθισμένο χημική φόρμουλατο νερό H 2 O αντιστοιχεί μόνο στην κατάσταση ατμών του. Σε υγρή μορφή, τα μόρια του νερού συνδυάζονται σε ομάδες (H 2 O) μέσω δεσμών υδρογόνου. Χ, Οπου Χείναι ο αριθμός των μορίων. Ο πιο ενεργειακά ευνοϊκός συνδυασμός πέντε μορίων νερού ( Χ= 5) με τέσσερις δεσμούς υδρογόνου, στους οποίους σχηματίζονται οι δεσμοί ισορροπία, λεγόμενο τετραεδρική γωνία, ίσο με 109,47 μοίρες (βλ. Εικ. 2).

Αφού ανέλυσε την εξάρτηση του μήκους του δεσμού υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού από τη θερμοκρασία, ο Matsumoto κατέληξε στο αναμενόμενο συμπέρασμα: μια αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μια γραμμική επιμήκυνση των δεσμών υδρογόνου. Και αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί σε αύξηση του όγκου του νερού, δηλαδή στην επέκτασή του. Αυτό το γεγονός έρχεται σε αντίθεση με τα αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν, επομένως εξέτασε περαιτέρω την επιρροή του δεύτερου παράγοντα. Πώς εξαρτάται ο συντελεστής θερμικής διαστολής από τον τοπολογικό δείκτη;

Η προσομοίωση σε υπολογιστή έδωσε το ακόλουθο αποτέλεσμα. Στο χαμηλές θερμοκρασίεςΟ μεγαλύτερος όγκος νερού σε ποσοστιαία βάση καταλαμβάνεται από συστάδες νερού, που έχουν 4 δεσμούς υδρογόνου ανά μόριο (ο τοπολογικός δείκτης είναι 4). Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση του αριθμού των συσχετισμένων με τον δείκτη 4, αλλά ταυτόχρονα αρχίζει να αυξάνεται ο αριθμός των συστάδων με δείκτες 3 και 5. Έχοντας εκτελέσει αριθμητικούς υπολογισμούς, ο Matsumoto διαπίστωσε ότι ο τοπικός όγκος των συστάδων με τοπολογικά Ο δείκτης 4 πρακτικά δεν αλλάζει με την αύξηση της θερμοκρασίας και η μεταβολή του συνολικού όγκου των συσχετισμένων με τους δείκτες 3 και 5 σε οποιαδήποτε θερμοκρασία αντισταθμίζουν αμοιβαία ο ένας τον άλλον. Επομένως, μια αλλαγή στη θερμοκρασία δεν αλλάζει τον συνολικό όγκο του νερού, πράγμα που σημαίνει ότι ο τοπολογικός δείκτης δεν έχει καμία επίδραση στη συμπίεση του νερού όταν θερμαίνεται.

Μένει να αποσαφηνιστεί η επίδραση της γωνιακής παραμόρφωσης των δεσμών υδρογόνου. Και εδώ αρχίζει το πιο ενδιαφέρον και σημαντικό. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα μόρια του νερού τείνουν να ενώνονται έτσι ώστε η γωνία μεταξύ των δεσμών υδρογόνου να είναι τετραεδρική. Ωστόσο, οι θερμικές δονήσεις των μορίων του νερού και οι αλληλεπιδράσεις με άλλα μόρια που δεν περιλαμβάνονται στο σύμπλεγμα τα εμποδίζουν να το κάνουν αυτό, αποκλίνοντας τη γωνία του δεσμού υδρογόνου από την τιμή ισορροπίας των 109,47 μοιρών. Προκειμένου να ποσοτικοποιηθεί αυτή η διαδικασία γωνιακής παραμόρφωσης, οι Matsumoto et al., με βάση τους προηγούμενη εργασίαΤοπολογικά δομικά στοιχεία δικτύου δεσμών υδρογόνου στο νερό, που δημοσιεύτηκε το 2007 στο Journal of Chemical Physics, διατύπωσε μια υπόθεση για την ύπαρξη τρισδιάστατων μικροδομών στο νερό, που μοιάζουν με κυρτά κοίλα πολύεδρα. Αργότερα, σε επόμενες δημοσιεύσεις, ονόμασαν τέτοιες μικροδομές υαλοειδών(Εικ. 3). Σε αυτές, οι κορυφές είναι μόρια νερού, ο ρόλος των άκρων παίζεται από δεσμούς υδρογόνου και η γωνία μεταξύ των δεσμών υδρογόνου είναι η γωνία μεταξύ των άκρων σε υαλώδες υλικό.

Σύμφωνα με τη θεωρία του Ματσουμότο, υπάρχει μια τεράστια ποικιλία μορφών υαλοειδών, τα οποία, όπως τα μωσαϊκά στοιχεία, αποτελούν πλέονδομές νερού και που ταυτόχρονα γεμίζουν ομοιόμορφα όλο τον όγκο του.

Τα μόρια του νερού τείνουν να δημιουργούν τετραεδρικές γωνίες στα υαλώδη, αφού τα υαλώδη θα πρέπει να έχουν τη χαμηλότερη δυνατή ενέργεια. Ωστόσο, λόγω θερμικών κινήσεων και τοπικών αλληλεπιδράσεων με άλλα υαλώδη, ορισμένες μικροδομές δεν έχουν γεωμετρία με τετραεδρικές γωνίες (ή γωνίες κοντά σε αυτήν την τιμή). Αποδέχονται τέτοιες δομικά μη ισορροπημένες διαμορφώσεις (που δεν είναι οι πιο ευνοϊκές για αυτούς από ενεργειακή άποψη), οι οποίες επιτρέπουν σε ολόκληρη την «οικογένεια» υαλοειδών να λαμβάνει μικρότερη τιμήενέργεια μεταξύ των δυνατών. Τέτοια υαλοθραύσματα, δηλαδή υαλοθραύσματα που, σαν να λέγαμε, θυσιάζονται στα «κοινά ενεργειακά συμφέροντα», ονομάζονται απογοητευμένα. Εάν σε μη απογοητευμένα υαλοειδών ο όγκος της κοιλότητας είναι μέγιστος σε μια δεδομένη θερμοκρασία, τότε τα απογοητευμένα υαλοθάλαμα, αντίθετα, έχουν τον ελάχιστο δυνατό όγκο.

Προσομοιώσεις υπολογιστή από τον Matsumoto έδειξαν ότι ο μέσος όγκος των κοιλοτήτων υαλώδους μειώνεται γραμμικά με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ταυτόχρονα, τα απογοητευμένα υαλώδη μειώνουν σημαντικά τον όγκο τους, ενώ ο όγκος της κοιλότητας των μη απογοητευμένων υαλοειδών σχεδόν δεν αλλάζει.

Έτσι, η συμπίεση του νερού με την αύξηση της θερμοκρασίας προκαλείται από δύο ανταγωνιστικά αποτελέσματα - την επιμήκυνση των δεσμών υδρογόνου, η οποία οδηγεί σε αύξηση του όγκου του νερού και τη μείωση του όγκου των κοιλοτήτων των απογοητευμένων υαλοειδών. Στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως 4°C, το τελευταίο φαινόμενο, όπως φαίνεται από τους υπολογισμούς, επικρατεί, που τελικά οδηγεί στην παρατηρούμενη συμπίεση του νερού με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Μένει να περιμένουμε την πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης υαλοειδών και της συμπεριφοράς τους. Αλλά αυτό, δυστυχώς, είναι ένα πολύ δύσκολο έργο.