Вода и ее свойства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Липецкий государственный педагогический университет имени Семёнова-Тянь-Шанского»

Институт физической культуры и спорта

Кафедра: Географии, биологии и химии

Контрольная работа по дисциплине: Естествознание

На тему: Вода и ее свойства

Выполнила Толчеева И.В.

Проверила Аничкина Н.В.

Липецк 2020г.

Содержание

Введение

Удивительные свойства воды

Роль воды в жизни человека

Физико-химические свойства воды и их значение для природных процессов

Вывод

Список литературы

Введение

Вода -- удивительная жидкость. У неё нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Калорийность воды равна нулю. Некоторые люди называют её настоящей загадкой. В воде удивительным образом сочетается как простота, так и сложность. Казалось бы: в молекуле воды всего три атома -- один кислорода, и два водорода. Тем не менее, учёным всё ещё не ясно до конца, как действуют эти молекулы. Но точно известно одно: не будет воды -- не будет и жизни на Земле. Вода в жизни человека играет огромную роль. Без неё не проживут ни люди, ни растения, ни животные. Ни огромный слон, ни микроскопические бактерии не обойдутся без этой живительной жидкости.

Каждый живой организм примерно на 80 % состоит из воды. Без неё не вырастет урожай на полях, а соответственно -- не будет продуктов питания. Итак, совершенно очевидно: без воды жизнь на планете быстро бы прекратилась, и заменить её нам было бы нечем.

Но, к нашему счастью, воды на нашей планете содержится в изобилии. Если взглянуть на снимки, сделанные из космоса, можно заметить, что преобладающий цвет нашей планеты -- голубой. И это потому, что на её поверхности, как и в атмосфере, содержится много воды. Некоторые даже считают, что с такими водными запасами наша планета должна была бы называться не Земля, а Вода. И доля правды в этом есть. Задумайтесь: площадь одного лишь Тихого океана гораздо больше площади всей суши Земли, вместе взятой!

Только пресная вода по-настоящему ценна для жизнедеятельности человека. Но её у нас не так и много -- всего 3 % от общего объёма всей воды на планете. И в основном вся пресная вода (на 99 %) сосредоточена в ледниках, на горных вершинах и протекает в глубинах земли. Выходит, что человечество располагает только одним процентом от всех запасов пресной воды.

Удивительные свойства воды

В отличие от других жидкостей, вода имеет удивительные свойства. Ниже приведены пять интересных фактов о воде.

1. Даже поглотив немного солнечной энергии, воды Мирового океана в состоянии удерживать в себе много тепла. Это полезное свойство воды способствует смягчению климата.

2. При низких температурах вода не сужается, как другие вещества, а расширяется, превращаясь в лёд. Это служит защитой для живых организмов Мирового океана. Если бы вода при замерзании становилась более плотной, то все воды Земли замерзали бы от дна до поверхности. Всё живое при этом просто бы погибло.

3. В отличие от других жидкостей вода очень прозрачна. Благодаря этому свойству глубоководные обитатели морей и океанов могут получать достаточное количество солнечного света, который проникает сквозь толщу воды именно за счёт её прозрачности.

4. Не все знают о том, что поверхность воды покрыта невидимой эластичной плёнкой. Это происходит благодаря удивительным свойствам молекул воды -- они образуют поверхностное натяжение. Именно поэтому насекомые могут «ходить» по поверхности водоёмов, а сама вода способна подниматься вверх по капиллярам деревьев, добираясь даже до верхушек!

5. Самым лучшим в мире растворителем является вода. Она растворяет в себе кислород, различные соли, минеральные вещества и углекислый газ.

Роль воды в жизни человека

О роли воды в жизни человека можно судить на простом примере - сам человек в большинстве своем состоит из воды. Мозг человека на 75 -- 85 % содержит воду, а мышечная ткань -- приблизительно на 70 %. Вода способствует тому, чтобы пища, которую мы едим, быстро переваривалась и усваивалась организмом. Немаловажная роль воды в природе и жизни человека сводится к выводу из организма человека и животных токсинов и прочих отходов. Вода служит в качестве смазки для наших суставов, а также регулирует и поддерживает температуру нашего тела. А известно ли вам, что для человека, который планирует похудеть, вода будет иметь большое значение в жизни, так как она поспособствует снижению лишнего веса. Дело в том, что вода не содержит в себе калорий. Более того, в ней нет жиров, холестерина и практически не содержится натрия. Если пить воду регулярно, она понижает ваш аппетит. Также вода помогает процессу переработки жира в организме. Если же в течение дня пить мало воды, то почки становятся не в состоянии функционировать так, как положено. В связи с этим печень начинает брать на себя часть той работы, которую должны делать почки, и это понижает её способность в переработке жиров. Таким образом, жир начинает накапливаться в организме, другими словами, человек начинает приобретать избыточный вес. Уже многие медики давно признали тот факт, что достаточное употребление воды просто необходимо в борьбе с лишним весом. Если те, кто стремиться похудеть, пренебрегают водой, то организм просто не способен переработать весь жир и желаемого эффекта можно просто не достичь.

Поэтому старайтесь никогда не лишать свой организм воды. Ежедневно из нашего организма выводится около двух литров этой жидкости. Влага выделяется через кожу, кишечник, а также лёгкие. Примечательно, что когда человек дышит, при выдыхании в сутки теряется примерно пол-литра воды. Поэтому запасы воды в организме просто жизненно важно восполнять. Важность воды в жизни и организме человека огромна, в случае ее недостатка появляется обезвоживание. Вот некоторые признаки обезвоживания: усталость, мышечная и головная боль, моча неестественно тёмного цвета, сухость в ротовой полости и глазах. Нередко в знойную погоду многие люди теряют сознание и нуждаются в медицинской помощи именно благодаря обезвоживанию.

Физико-химические свойства воды и их значение для природных процессов

вода физический химический

Вода -- простейшее химическое соединение водорода с кислородом. Химически чистая вода состоит из 11,19% водорода и 88,81% кислорода (по весу). Вода -- самое распространенное и самое необыкновенное вещество на Земле благодаря своим аномальным свойствам. В земных условиях только вода находится в трех физических агрегатных состояниях: твердом (лед, снег), жидком (вода) и газообразном (пар). В парообразном состоянии (при температуре 100°С) вода состоит главным образом из простых молекул, называемых гидролями (Н₂О). В жидкой фазе вода представляет собой смесь гидролей (Н₂О) двойных молекул -- дигидролей (Н₂О)₂ и тройных молекул -- тригидролей (Н₂О)₃.

В твердой фазе (лед) в воде преобладают тригидроли (Н₂О)₃. Переход воды из одного состояния в другое происходит быстро и сопровождается или поглощением тепла (при испарении, таянии льда и снега) или выделением тепла (при конденсации и сублимации водяного пара, при замерзании воды), но на температуру самой воды (льда) это не влияет. При этом скачкообразно изменяются физические и химические свойства воды. Химически чистая вода при нормальном атмосферном давлении 760 мм (1013 гПа) кипит при 100 °С, замерзает при О°С (это и температура плавления льда), имеет наибольшую плотность при температуре +4 °С.

Теплоемкость. Вода -- одно из самых теплоемких в природе тел. Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 °С. Вследствие высокой теплоемкости воды океанов, морей и озер поглощают огромное количество тепла летом, являясь его мощными аккумуляторами. Зимой воды, охлаждаясь, отдают тепло в атмосферу. Этим объясняется большое умеряющее (летом охлаждающее, зимой отепляющее) влияние океанов и морей на климат прилегающих материков в умеренных и высоких широтах. В экваториально-тропических теплоэнергетических зонах вода нагревается весь год и тепло морскими течениями и воздушными потоками передается в умеренные и полярные широты. Это перераспределение тепла имеет огромное климатическое значение.

Для воды характерны высокие значения теплоты испарения (597 кал/г) и теплоты плавления(79,4 кал/г). Эти свойства очень важны для живых организмов. Высокая теплота испарения обеспечивает защиту их от перегрева, а большая теплота плавления -- от переохлаждения.

Теплопроводность воды весьма незначительна. Поэтому нагревание воды в естественных водоемах происходит не столько путем молекулярной теплопроводности, сколько путем плотностной конвекции, перемешивания воды вследствие течений и волнения. При отсутствии перемешивания воды в озерах наблюдается вертикальная термическая слоистость (стратификация). Лед и особенно снег обладают еще меньшей теплопроводностью, чем вода. Поэтому лед, возникнув на поверхности водоема, предохраняет воду от дальнейшего охлаждения, а снег -- почву от промерзания, бесснежие же губит озимые культуры.

Плотность воды зависит от температуры и солености. Наибольшая плотность химически чистой воды достигается при температуре +4 °С, а выше и ниже +4 °С плотность воды уменьшается -- вода становится легче. Это удивительное аномальное свойство воды по сравнению с другими жидкостями, плотность которых при понижении температуры и затвердевании увеличивается, объясняется тем, что одиночные молекулы воды Н₂О (моногидроли) могут объединяться и образовывать сложные молекулы: дигидроли и тригидроли. Они более крупные по объему, но относительно рыхлые, ажурные по структуре и поэтому более легкие.

При понижении температуры воды происходит, с одной стороны, нормальное уменьшение объема и уплотнение воды, вызванное охлаждением, как у всех жидкостей, а с другой -- увеличение объема и соответственно уменьшение плотности воды из-за объединения молекул воды в более сложные, но более легкие. При охлаждении воды до +4 °С преобладает первый процесс, при температуре +4 °С оба процесса уравновешиваются, поэтому плотность наибольшая, при дальнейшем охлаждении воды ниже +4 °С преобладает второй процесс. Плотностная аномалия воды имеет громадное значение для природных вод. Во-первых, при осеннем охлаждении пресных водоемов до +4 °С более холодная и плотная вода с поверхности опускается и обогащает глубинные слои кислородом, как бы подготавливая водоем к зиме. Во-вторых, вследствие этой аномалии водоемы даже в условиях сурового климата не промерзают до дна, за исключением совсем мелких, поскольку при охлаждении воды ниже +4 °С вплоть до О °С верхние слои воды становятся менее плотными, более легкими и удерживаются на поверхности.

Так как молекулярная теплопроводность воды и льда невелика, верхние слои предохраняют от охлаждения ниже расположенные толщи воды; живые организмы тем самым уберегаются от гибели. Весной после таяния льда и нагревания воды в верхнем ее слое до +4 °С она становится тяжелее, плотнее и опускается вниз, обогащая глубинные слои кислородом, что очень важно для жизни, так как после зимы запасы кислорода в водоемах истощаются. Но это опускание прекращается после достижения температуры +4 °С, ибо при последующем прогревании поверхностная вода становится легче. Таким образом, благодаря плотностной аномалии воды сохраняется жизнь в водоемах в условиях холодных и умеренных климатических поясов.

Своеобразным свойством воды является резкое увеличение ее объема при замерзании. Объем льда примерно на 10% больше по сравнению с первоначальным объемом воды. И наоборот, плавление льда сопровождается не расширением, а сжатием и уменьшением объема воды. Это аномальное свойство воды объясняется тем, что при понижении температуры воды и переходе ее через О °С происходит быстрое превращение почти всех ее молекул в тригидроли, что сопровождается скачкообразным увеличением объема льда. Увеличиваясь в объеме, лед становится менее плотным (плотность льда при замерзании воды составляет 0,91 г/см³), а значит, более легким, чем вода, и всплывает.

Будучи плохим проводником тепла, лед предохраняет глубокие слои воды от замерзания. Свойство воды увеличиваться в объеме при замерзании играет огромную роль при разрушении горных пород путем физического («морозного») выветривания, поскольку, замерзая в трещинах пород, лед давит на их стенки и разрывает породу на мелкие части. Изменение объема воды при замерзании и таянии льда создает в области многолетней мерзлоты особый рельеф: бугры пучения при замерзании воды и впадины при таянии льдистых грунтов или из льда.

Подвижность -- характерное свойство жидкой воды. Движение воды происходит под действием силы тяжести, различия плотностей, под влиянием ветра, вследствие притяжения Луной и Солнцем и др. Перемешивание воды способствует выравниванию ее температуры, солености, химического состава и т. д. Велика роль движущейся воды в перераспределении тепла в океанах путем морских течений. Благодаря поверхностным текучим водам размываются, перемещаются и отлагаются огромные массы горных пород.

Термическая устойчивость воды весьма высока. Водяной пар разлагается на водород и кислород только при температуре выше 1000°С в высоких слоях атмосферы.

Поверхностное натяжение. Вода среди жидкостей, кроме ртути, обладает самым большим поверхностным натяжением. Благодаря этому свойству вода поднимается по капиллярам в грунтах, движется вверх в растениях, обеспечивая соответственно почвообразование и питание растений. Без воды земледелие было бы невозможно.

Вода -- прекрасный растворитель, поэтому все воды представляют собой газосолевые растворы различного химического состава и различной концентрации. Концентрация растворенных в воде веществ характеризуется соленостью, обозначается символом 5 и выражается в промилле (%о), т. е. в тысячных долях (граммах вещества на килограмм воды). Соленость пресной воды менее 1%о, остальные воды в той или иной степени соленые. Большая часть химических элементов находится в воде в виде гидратированных ионов, газы -- в виде растворенных молекул. Растворимость газов в воде больше при низких температурах и повышенном давлении. Обнаружилось, что вода изменяет свою растворяющую способность под воздействием искусственно создаваемого магнитного поля. Растворяющая способность воды обусловливает химическое выщелачивание (выветривание) горных пород, обмен веществами между компонентами природы внутри географической оболочки, между сушей и океаном, между организмами и средой. Вообще минерализация воды до определенного предела -- основа жизни. Химически чистая вода для жизни непригодна.

Способность к самоочищению -- важное свойство воды. Оно осуществляется в процессе течения в реках, волнения в озерах и морях, фильтрации воды через грунт, в процессе испарения. Но при загрязнении выше определенных пределов эта способность нарушается.

Цвет воды. Вода имеет голубоватый оттенок, но в тонких слоях бесцветна. Оттенки цвета зависят от угла падения солнечных лучей, глубины проникновения света и от примесей.

Прозрачность воды определяется глубиной погружения белого диска диаметром 30 см. Прозрачность зависит от примесей. При большой прозрачности свет проникает на большую глубину, поддерживая необходимые условия для существования организмов.

Физические и химические свойства воды тесно взаимосвязаны. Особенно сильно изменяются свойства воды под влиянием температуры и давления. Удивительные свойства воды способствовали появлению и развитию жизни на Земле. Благодаря воде совершаются все процессы в географической оболочке.

Вывод

Значение круговорота воды в природе просто огромно. Именно этот процесс позволяет животным и растениям получать столь необходимую для их жизни и существования влагу.

Моря и океаны, реки и озера -- все водоемы играют важнейшую роль в создании климата той или иной местности. А высокая теплоемкость воды обеспечивает комфортный температурный режим на нашей планете.

Вода играет одну из ключевых ролей в процессе фотосинтеза. Не будь воды, растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а значит -- воздух был бы непригоден для дыхания.

Словом, без воды не было бы никакой экосистемы (животных, птиц, растений). А каким бы без нее оказался климат - и вовсе сложно представить. Вся жизнь, которая имеется на планете, во многом сформирована именно благодаря воде.

Список литературы

1. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. Учебное пособие для вузов. - Ростов /на/Дону. Феникс, 2005.

2. Моисеев Н. Н. Взаимодействие природы и общества: глобальные проблемы // Вестник РАН, 2004. Т. 68. № 2.

3. Охрана окружающей среды. Учеб. пособие: В 2т / Под ред. В. И. Данилов - Данильян. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2002.

4. Белов С. В. Охрана окружающей среды / С. В. Белов. - М. Высшая школа, 2006. - 319 с.

5. Дерпгольц В. Ф. Вода во вселенной. - Л.: "Недра", 2000.

6. Крестов Г. А. От кристалла к раствору. - Л.: Химия,2001.

7. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы. - М., 2003г.

Размещено на Allbest.ru