Вода знайома та загаткова
Науковий реферат на тему:Вода знайома та загадкова 1. ВОДА ЗНАЙОМА ТА ЗАГАДКОВАЗ глибин землі, відчувши силу,
Води живої джерело
З-під кручі цівкою забило,
Струмком співучим потекло.
У дружбі з ним квітують трави,
Зважнілі зерном колоски,
І спраглий день іде в заплави,
Черпає ту воду, п'є з руки.
Воно ж вирує в неспокої,
Відбивши сонце і блакить,
І вже, як сил душі людської,
Його не випить, не спинить.
(М.Масло)
Людина здавна мріяла про безсмертя. Мандрівники в заморських країнах, алхіміки в лабораторіях настирливо шукали еліксир життя та джерело вічної молодості. Та вони й не здогадувалися, що таємничий еліксир -- це звичайна вода. Та сама вода, що заповнює моря, озера, річки, випадає на землю дощами, вкриває її сніговим покривалом. Вода, без якої не можливе існування всього живого.
Тисячі років може лежати в сухій землі зерно, та доторкнись його життєтворча крапля води -- воно оживає. В усі часи вода перетворювала засушливі степи на плодотворні поля, а спекотні піски -- в квітучі оазиси.
Світ походить від води -- говорив Фалес Мілетський, один зі стародавніх мудреців. А й справді, історія Землі -- це перш за все історія води. У воді виникло життя. Різноманітна і щедра, беззахисна і сильна, вода безперервно змінювала і змінює обличчя нашої планети. То тече в річках і океанах, то парою піднімається в хмари, то покриває водойми льодом.
Що ж таке вода? Здається, простішого запитання не можна придумати, бо вода -- це звичайна рідина, яка давно всім відома, а навколо стільки води, що про які дива можна говорити. Постривайте, не поспішайте робити висновки, оскільки звичайна вода є надзвичайно цікавою, невідомою речовиною. Вона заслуговує бути названою 8-м чудом світу. І сьогодні ми переконаємося в цьому.
З чого ж нам почати? Почнемо з Книги книг. У Біблії є такі рядки:
Біжать усі ріки в море,
Але ж моря не переповнюються;
До місця, звідки ріки біжать,
Вони повертаються, щоб бігти знову.
Невдячні ізраїльтяни прийшли до Мойсея і почали гостро дорікати йому: «Навіщо ти вивів нас із Єгипту? Ви хочете заморити в пустелі нас, дітей і худобу нашу, знемагаючу від спраги». Вони так гнівалися, кажучи так, що Мойсей зрозумів, що вони ладні побити його камінням. Але й тут Мойсей нічого не відповів, а став молитися: «Що мені робити з народом моїм?» -- казав він. Тоді Бог сказав: «Візьми жезл твій, піднімись на горба, і нехай хто-небудь із народу піде з тобою. Коли ти підійдеш до скелі, вдар по ній жезлом твоїм і потече вода звідти». У скелі немає води, але Мойсей добув з неї воду. Мойсей узяв кількох чоловік, ударив по скелі і з неї щедро полилася вода.
Народ, який стояв біля підніжжя горба, побачив воду, що полилася по сухому степу. Як відрадно було це бачити для знемагаючих від спраги людей! їхні вуста почорніли, язик і горло здерев'яніли від спраги, але тепер вони могли напитися досхочу і наповнити глечики свої. Вони також напоїли свою худобу.
(Незважаючи на спеку і засуху, біля підніжжя гори під плівкою піску і вапна збирається дощова вода. Достатньо розбити цю оболонку, щоб добратися до води та задовольнити спрагу.)
І повів Мойсей народ Ізраїля від Червоного моря, і вийшли вони до пустині Шер. І йшли вони три дні в пустині, і не знаходили вони води. І прийшли вони до Мари, але не могли пити воду з Мари, бо гірка вона. Тому названо ймення їй: Мара (Мара -- гірка).
І став народ ремствувати на Мойсея, говорячи: «Що ми будемо пити?», і він кликав до Господа! І показав йому Господь дерево, і він кинув його до води, -- і стала вода та солодка.
(Англійські вчені знайшли поблизу річки Мерри гірке джерело. Був проведений хімічний аналіз води. В ній виявлено деякий відсоток сірчанокислого кальцію. Коли у воду додати щавлевої кислоти, то сірчанокислий кальцій осідає на дно і вода втрачає гіркоту. Щавлева кислота міститься в гілках куща, що називається ельвах. Кинувши гілку в воду, можна позбавити її від гіркоти.)
Та не думайте, друзі, що всі таємниці води розгадані. І на вас вистачить. Головне: старанно навчайтеся! Ось деякі з них.
На дні Адріатичного моря є вирва, в яку кожного дня збігає 30 тис. тонн солоної води. Куди зникає ця вода? Учені підфарбували воду біля вирви, а потім шукали місце її виходу в морі й на суші, але так і не знайшли. Тоді у вирву вкинули понад 100 кг круглих конфетті зі спеціальної пластмаси. Через газети вчені звернулися з проханням шукати ці кольорові кружечки. Але до цього часу їх не вдалося виявити. Куди ж витікає вода?
Ще ніхто не знає, що відбувається з водою в магнітному полі. Член-кореспондент АН СРСРМ. В.Волькенштейн стверджує, що чиста вода -- діамагнітна речовина, стан якої не можна змінити магнітним полем. А з дослідів відомо, що вода виявляє магнітні властивості. Із звичайної води в паровому котлі виділяються солі, які відкладаються твердим і суцільним шаром на стінках котельних труб, а з води, обробленої в магнітному полі, -- у вигляді пухкого осаду, що зависає у воді. На багатьох теплових електричних станціях давно запроваджено магнітну підготовку води, а як і чому вона працює -- нерозгадана наукова таємниця.
Чи не про дива пішла мова? Звідки ж з'явилася вода?
Загальновизнана гіпотеза походження води Світового океану зводиться до того, що майже вся маса води та розчинені в ній речовини надійшли з глибинних надр Землі -- з мантії. Яким був склад Світового океану в ті часи -- невідомо. Можна лише припустити, що вода була дуже мінералізованою і солоною, оскільки виділялася разом із розплавами, газами, парою, димом при підвищеній температурі.
Первинний океан, очевидно, покривав усю або майже всю планету. При цьому глибина його була незначною. Постійно та інтенсивно випаровуючись, вода оповивала Землю густими хмарами (подібно тим, що оточують Венеру), з яких випадали значні опади (дощі). Саме цей процес і спричинив появу прісної води, що становить 3 % світових водних запасів.
Як відомо, Світовий океан займає площу 361 млн км2, або 71 % поверхні Землі. В ньому зосереджено 97% усіх запасів води нашої планети. Наша планета -- голуба планета -- єдина в Сонячній системі має водяну оболонку. Іноді кажуть, що доречніше було б її назвати не Землею, а Океаном.
Воду завжди вважали джерелом усього живого. Вона слугувала середовищем, в якому в процесі довготривалої еволюції на нашій планеті розвивалися рослини й тварини. Встановився нерозривний зв'язок людини з водою, оскільки вода є постійним учасником біохімічних процесів, що відбуваються в живих організмах. Саме завдяки цій властивості вона стала «носієм життя». То ж поговоримо детальніше про роль води в житті людини.
Вода -- необхідний компонент життя. Вона потрібна для життєдіяльності рослин, тварин, людини. Людина постійно використовує воду для життя, приготування їжі, миття, прання, відпочинку, спорту, транспортного сполучення і т.д.
Одна людина в середньому споживає близько 600 т прісної води за рік, ще 200 т щорічно їй потрібно на санітарні цілі. Незрівнянно більше води витрачається на різних промислових об'єктах. Так, для виробництва 1 т міді необхідно 500 м3 прісної води, 1 т нікелю -- 4000 м3.
Щодня дорослій людині потрібно 2--2,5 л питної води. А щоб організм справно працював, води необхідно в 4--5 разів більше, тобто 7--10 л. В організмі дорослої людини 68--70 % води, в тому числі: у крові -- 90 %, м'язах -- 75 %, кістках -- 28 %.
Цікаво, що людина і тварини в процесі перетравлення їжі можуть у своєму організмі утворювати ендогенну воду. Така вода постійно «народжується» в тканинах нашого організму.
Організм людини важко переносить обезводнення. При втраті 1--1,5 л води з'являється відчуття спраги. Якщо людина втрачає 6--8 % своєї маси за рахунок дефіциту води, в її організмі порушується обмін речовин, гальмуються окиснювальні процеси, зростає в'язкість крові, підвищується температура тіла, прискорюється пульс, червоніє шкіра, з'являється м'язова слабкість, головний біль, в'ялість. При втраті 10 % води патологічні явища стають непоправними. На шкірі з'являються тріщини, западають очні яблука, погіршується зір, спостерігаються спазми в горлі, людина втрачає свідомість. Втрата 21 % води призводить до смерті. Втрата людським організмом води небезпечніша, ніж позбавлення його їжі: без їжі людина може прожити до 40 днів, а без води вмирає на восьму добу. Шкодить людині і надмірне вживання води.
Природа, створюючи людину, мудро наділила її «тепловим реле», яке має чудову властивість саморегулювання. Нормальна температура нашого тіла коливається в дуже вузькому інтервалі: 36,6--37 °С. Відхилення від цієї норми навіть на кілька десятих градуса свідчить про захворювання, порушення функціонування того чи іншого органу. До цього часу науці не вдалося зрозуміти секрет механізму теплового саморегулювання. Ясно лише одне: таке регулювання неможливе без участі крові. Але кров -- це перш за все вода. І тоді на автоматизм саморегулювання можна подивитися по-іншому. Справа полягає у здатності води (крові) забирати (і відповідно повертати) теплоту такими великими кількостями, які не під силу будь-якій іншій рідині. Кращого теплоносія, ніж вода, природа не знає.
Вода відіграє важливу роль у підтриманні постійної температури (терморегулювання) організму. Зі зниженням температури зовнішнього середовища в ньому зростає утворення теплоти в результаті окиснювальних процесів, що запобігає охолодженню тіла. З підвищенням температури навколишнього середовища кровозабезпечення шкіри та її нагрівання зростає, що сприяє кращій тепловіддачі. За таких умов збільшується виділення поту. Його випаровування з поверхні шкіри забезпечує більшу віддачу теплоти та запобігає перегріванню організму.
Таким чином, вода в житті людини відіграє дуже важливу роль.
Аномалії водиВода є гідридом кисню -- елемента шостої групи. Хімічні аналоги води: H2S, H2Fe, H2Se, H2Po. Для кожного з них відома температура кипіння, яка рівномірно змінюється від сульфурудо полонію. Якщо ми нанесемо ці температури на графік і продовжимо лінію точок кипіння в сторону води, то побачимо, що для води температура кипіння має бути --80 °С. Але ми добре знаємо, що вода кипить при температурі 100 °С. Виявляється, що це одна з її незвичайних і дивних властивостей.Гідрид кисню, враховуючи його положення в таблиці Менделєєва, повинен був би тверднути при температурі -100 °С.Але вода замерзає при 0 °С. Це її друга дивна властивість. Досліджуючи й аналізуючи властивості води, вчені назвали їх аномаліями.Перша аномалія -- це виключно висока теплоємність води порівняно з іншими рідинами і твердими тілами, яку при 15 °С вважають рівною , тоді як значення теплоємності для ртуті та платини - , заліза та міді -- ; піску, скла -- , повітря -- ; деревини -- Через особливу здатність води поглинати теплоту її температура під час нагрівання й охолодження змінюється мало, тому морським і річковим мешканцям ніколи не загрожують ні сильне перегрівання, ні надмірне охолодження. Відмінність між теплоємностями води і ґрунту є однією з причин, що визначають різницю між морським і континентальним кліматом. Нагріваючись приблизно в п'ять разів повільніше, ніж ґрунт, вода у стільки саме разів повільніше охолоджується. Завдяки цій особливості моря й океани є потужними акумуляторами теплоти. Постійно віддаючи її атмосфері, вони пом'якшують клімат Землі. Через високу теплоємність воду широко використовують як теплоносій у теплосиловому та комунальному господарстві, а також як охолоджувач у разі необхідності зниження температури.Друга й третя аномалії води пов'язані з першою: у воді найвища в світі мінералів прихована теплота випаровування і плавлення, тобто та кількість теплоти, яка необхідна для перетворення рідини на пару та льоду на рідину. Наприклад, щоб перетворити 1 кг льоду на рідину, необхідно затратити 2,3МДж. Сама ж речовина (лід--вода) зовсім не підвищує свою температуру. Температура льоду, що тане, незмінно однакова: 0°С. В той же час вода з навколишнього середовища повинна поглинати теплоти. Але уточнюємо: якщо лід тане при температурі 0 °С та нормальному тиску, то для плавлення 1 кг льоду, що має температуру -7 °С, достатньо 320 КДж, а при -3°С -- 306 КДж. Виходить, що з кожним градусом униз по шкалі термометра теплота плавлення льоду зменшується на 0,5 °С. Чи не дивно? Чим холодніший лід, тим легше перетворити його на воду. Це і є наступний каприз води.Подібне ми спостерігаємо і під час перетворення води на пару. Щоб випарувати воду з чайника, теплоти необхідно в 5,5 раза більше, ніж для того, щоб закип'ятити її без підвищення температури кипіння води, яка стала і (при тиску в 1 атм) дорівнює 100 °С. Звичайно, ці ж кожен кілограм пари віддає в навколишнє середовище, конденсуючись у воду. Коли б не ця властивість води -- навіть у спеку випаровуватися повільно -- багато озер і річок улітку пересихали б до дна.Четверта аномалія полягає в наступному. Замерзаючи, вода розширюється на 9 % порівняно з початковим об'ємом. Густина звичайного льоду -- 924 кг/м3, тому він легший від води і спливає на її поверхню. Коли б цієї аномалії не було, то лід не зміг би плавати, водойми промерзли б до дна і все живе загинуло б.Ми кажемо: звичайний лід. Учені виявили шість різновидностей льоду. З підвищенням тиску точка переходу води в лід знижується. Якщо заморозити воду при температурі -170 °С (за звичайного тиску), з неї утворюється дуже щільний лід. Він тоне у воді, оскільки його густина -- 2300 кг/м3. Але найцікавішим із шести існуючих різновидів льоду є «гарячий лід», який отримують під тиском 21 000 атм. Він має температуру +76 °С. Такий лід можна отримати безпосередньо з води при температурі +60 °С і тиску 16500атм. «Гарячий лід» плавиться при температурі +192 °С і тиску 32 000 атм. І не дивно, якщо в надрах Землі (на глибині в декілька сот кілометрів) виявляють гарячий лід. Гарячий у повному розумінні цього слова.П'ята аномалія найбільш незвичайна. Усі речовини під час нагрівання розширяються, а при охолодженні стискаються. Вода також стискається під час охолодження. Але вона стискається до тих пір, поки її температура не досягне +4 °С. Потім вона знову починає розширюватися, хоча температура й знижується: найважча вода -- при 4 °С вище нуля (1 м3 має масу 1 т). Тому зимою, охоловши до +4 °С, вона опускається на дно водойми і зберігається там протягом усієї зими, не замерзаючи. Ця властивість води рятує життя всіх прісноводних тварин, що зимують у річках, ставках, озерах.Шоста аномалія пов'язана з тим, що вода, як і ртуть, має найбільший поверхневий натяг. Усередині рідини притягання молекул одна до одної зрівноважується, а на поверхні -- ні. Молекули води, які розміщені глибше, тягнуть донизу верхні молекули. Тому крапля води начебто намагається затягти себе у вузлик. Стягують її сили поверхневого натягу. Крапля води упакована в свою поверхневу плівку, яка дуже міцна. Щоб розірвати її, потрібна сила, і немала. По цій плівці бігають комахи -- вертячки та водоміри, по ній повзуть равлики з масивними раковинами і навіть ящірки-василіски. Усі вони важчі за воду, але не тонуть: плівка підтримує їх.Фізики точно розрахували, яку гирю треба підвісити до стовпчика води завтовшки 3 см, щоб розірвати його. Маса такої гирі величезна -- понад 100 т. Це для абсолютно чистої вводи. У природі такої води немає, в ній завжди щось розчинено. Нехай хоч небагато, але чужорідні речовини розривають зв'язки між молекулами води і сили зчеплення між ними зменшуються. Але капілярність зберігається і відіграє суттєву роль у живій природі. Своєрідними капілярами є коріння рослин. Сили поверхневого натягу тягнуть воду вгору із глибини грунту, живлячи рослини солями і вологою. Під дією сил поверхневого натягу кров наповнює капіляри тварин і людей. Важко уявити собі картину життя на Землі при зменшенні поверхневого натягу води.Сьома аномалія полягає в тому, що вода -- найкращий розчинник. Вона розчиняє дуже багато речовин, проте сама залишається інертною і не змінюється від багатьох речовин, які розчинює. Завдяки цьому вода змогла стати носієм життя.Усі ви знайомі з кругообігом води в природі. А яким свіжим буває повітря після дощу! Дощова вода чи сніг -- це фільтр атмосфери. Тож поговоримо про розчинні здатності води.Спробуйте уявити, скільки тисяч вулканів протягом усіх геологічних епох викидали в атмосферу Землі отруйні гази і пил. Коли б усе це залишалося в повітрі, ні один промінець Сонця не зміг би сьогодні проникнути крізь густу чорну млу, що оточила б планету. Ні один мікроб не вижив би в її отруйному середовищі. А що вже говорити про тваринний чи рослинний світ? На наше щастя, скільки років діють вулкани, стільки ж років випадають на Землю дощі. Пронизуючи повітряну оболонку планети, краплі води захоплюють пилюку і розчиняють у собі отруйні гази. А зараз діяльність вулканів доповнюється бурхливою «діяльністю» заводських труб та вихлопних труб автомобілів. Зростає забруднення повітря також через втручання людини. І дощам усе важче справлятися зі своїми фільтруючими «обов'язками». Виникає запитання: якщо вода розчиняє всі гази, що є в атмосфері Землі, то чому ж вона не розчиняє в собі саму атмосферу, крізь яку падає дощем, і яка є сумішшю газів?Справа в тому, що повітря, яке оточує Землю, також розчиняється у воді, але воно безперервно поповнюється рослинами планети. Цікаво, що 1,5 млн км3 вільного кисню, який міститься в атмосфері, вимагав би розкладу 1,6 млн км3 води, що приблизно дорівнює 20-ти об'ємам Каспійського моря. Таким чином, увесь атмосферний кисень поновлюється тільки за 3,2 тис. років. Безповоротне поглинання повітря призвело б до безперервного зниження атмосферного тиску, що, в свою чергу, викликало б інтенсивне випаровування води. Випаровуючись, вода повинна розчиняти в собі гази. До того ж кількість розчиненого у воді газу визначається ступенем насичення, тобто не може бути як завгодно великим. Таким чином, вода -- своєрідне реле тиску атмосфери. Тиск повітря, що оточує нас, з дуже незначними коливаннями має стале значення -- 760 мм рт. ст.Незрозумілою залишається й інша обставина: чому під час випаровування води в атмосферу повертаються не всі розчинені нею гази, а тільки азот і кисень. Яким чином вдається воді втримати такий активний елемент, як кисень, від реакцій з іншими розчиненими в ній речовинами? Знову загадка води!Жива вода«Лежить Іван-царевич мертвий, над ним уже вороння літає. Звідки не візьмись, прибіг Сірий Вовк і вхопив ворона з вороненям.-- Лети, вороне, за живою і мертвою водою. Принеси мені живої та мертвої води, тоді я випущу твоє вороненя.Нема чого робити, полетів ворон, а Вовк тримає його вороненя. Чи довго летів ворон, чи ні, але приніс він живу і мертву воду. Сірий Вовк окропив мертвою водою рани Івана-царевича і вони загоїлися; окропив живою водою -- Іван-царевич ожив».«...Незабаром прибігає й вовк. Дивиться, аж дурня вже клює сорока, а гадюка ссе з нього кров. От він зараз гадюку убив, а до сороки й каже:— Як ти мені не принесеш води цілющої й живлющої, то й тебе уб'ю.— В чому ж я тобі принесу? -- питає сорока.Він взяв зробив з листя дві коробочки, одну прив'язав сороці до однієї ноги, другу до другої та й пустив її. На другий день прилітає вона до нього в полудень і приносить воду. Тоді вовк узяв полив дурня цілющою водою, зцілив його, а далі живлющою -- оживив...».Страницы: 1, 2
