Круговорот воды в природе

Круговорот воды в природе – это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды на Земле между гидросферой, атмосферой и литосферой. Это становится возможным благодаря способности воды изменять свое состояние. Круговорот воды обеспечивает присутствие воды практически во всех уголках нашей планеты.

Благодаря предложенным проектам мы узнаем, как происходит круговорот воды в природе, что такое опреснение воды, изучим дождевую воду и при каких условиях возможно выпадение снега.

Проект «Циркуляция воды в океане»

Климат земли создаёт значительные перепады температуры и процентного содержания соли в океане. Циркуляция горячей и холодной воды, а также разная концентрации соли влияют на плотность воды. При повышении температуры ее молекулы отдаляются друг от друга, следовательно, плотность понижается. Если молекулы соли располагаются между молекулами воды, то общая плотность повышается.

Поскольку концентрация соли в наземных водоёмах меняется, это отражается на изменении плотности воды. Пресная вода обладает более низкой плотностью по сравнению с солёной, из-за чего она располагается ближе к поверхности. Тёплая пресная вода обладает более низкой плотностью.

Холодная солёная вода в высоких широтах опускается вниз, выталкивая тёплую воду вверх. Этот процесс известен под названием «термохалинная циркуляция». Затем холодная солёная вода, оказавшаяся на глубине, перемещается из Северной Атлантики в Южную Атлантику, а оттуда на восток к Индийскому и Тихому Океану, где возвращается к поверхности (этот процесс называется подъёмом глубинных вод на поверхность). Затем эта вода нагревается лучами тропического солнца. Испарение повышает концентрацию соли.

Из-за глобального потепления ожидается более ощутимое повышение температуры в высоких широтах, по сравнению с другими регионами. Таяние ледников, увеличение количества атмосферных осадков и другие способы поступления пресной воды в Северную Атлантику уменьшает плотность воды в этих районах.

Этот проект позволит смоделировать влияние глобального потепления на термохалинную циркуляцию с помощью смешивания воды разной температуры.

Что нам понадобится:

  • литровая банка с широким горлышком;
  • кухонная ложка;
  • соль;
  • пищевой краситель;
  • стаканы;
  • пищевой термометр.

Ход эксперимента:

  1. Почитайте о глобальном потеплении и термохалинной циркуляции.
  2. Выскажите гипотезу. Попробуйте объяснить, как глобальное потепление может повлиять на термохалинную циркуляцию посредством изменения температуры и процентного содержания соли.
  3. Подготовьте одну литровую банку с широким горлышком (с прозрачным стеклом).
  4. Растворите 4 чайные ложки в стакане проточной воды из холодильника объемом 250 мл. Измерьте температуру воды. Этот образец представляет холодные полярные воды.
  5. Налейте холодную солёную воду в банку с широким горлышком.
  6. Растворите 4 чайные ложки в стакане воды комнатной температуры объемом 250 мл. Измерьте температуру воды. Этот образец представляет тёплую солёную воду из полярных регионов.
  7. Добавьте несколько капель пищевого красителя в воду комнатной температуры и перемешайте.
  8. Начните осторожно лить воду комнатной температуры в ложку, размещённую над банкой. Вода должна медленно стекать из ложки в банку с холодной водой. Ложка поможет смягчить перемещение воды.
  9. Понаблюдайте за тем, как происходит процесс смешения и вода располагается слоями.
  10. Повторите эти шаги, используя воду разной температуры и с разной концентрацией соли.
  11. Сравните с тем, что вы видели во время проведения первой части эксперимента.
  12. Подумайте о том, как холодные потоки воды влияют на термохалинную циркуляцию.
  13. Оцените свою гипотезу. Пересмотрите свои соображения, если необходимо. Проведите дополнительные эксперименты. Попробуйте смешать воду другой температуры.

Вывод:

Какой вывод можно сделать из этого опыта по смешиванию холодной и горячей воды?

Проект «Круговорот воды»

Круговорот воды – это перемещение воды на Земле. Самое большое количество воды собрано в океанах. Существует множество мелких процессов, посредством которых вода попадает из одного места в другое. Однако главных процессов, на которых основывается перемещение воды на планете, всего несколько.

Испарение – это процесс, во время которого молекулы воды в жидком состоянии получают достаточно энергии для того, чтобы испариться или превратиться в газ. Когда пар охлаждается, вода конденсируется или превращается обратно в жидкость. Мы можем увидеть конденсат на поверхности стакана с холодной водой или на небе в виде облаков. Атмосферные осадки – это процесс, во время которого конденсат воды, образовавший облака, падает на землю, например, в виде дождя.

Цель проекта – понаблюдать за процессом испарения и конденсации в разных условиях.

Что нам понадобится:

  • стеклянная банка с металлической крышкой (лучше всего подойдёт банка с завинчивающейся крышкой);
  • кубики льда;
  • вода;
  • секундомер;
  • термометр.

Ход эксперимента:

  1. Налейте в стеклянную банку воды глубиной 1 см от дна. Закрутите крышку.
  2. На металлической крышке разместите кубики льда.
  3. Измерьте температуру внутри комнаты.
  4. Включите секундомер. Определите, сколько времени потребуется для того, чтобы кубики льда полностью растаяли.
  5. Осторожно поднимите банку, удерживая её параллельно полу, и посмотрите на дно крышки с внутренне стороны. Запишите свои наблюдения. Что вы видите? Если есть возможность, сделайте фотографию или быструю зарисовку.
  6. Немного наклоните банку, чтобы несколько капель с крышки сгруппировались. Что произошло?
  7. Повторите эксперимент на улице во время теплой солнечной погоды, а также в прохладном темном месте.

Вывод:

Проводя этот опыт, основанный на знаниях про круговорот воды в природе, вы заметите, что вода будет испаряться быстрее в тепле, и медленнее – в условиях прохлады. Вода конденсируется, и на внутренней стороне крышки образуются капли. Если наклонить банку в сторону, мелкие капельки, образованные во время процесса конденсации, объединяются. Когда они становятся достаточно большими, они падают на дно банки. Почему? В тепле кубики льда будут таять быстрее, поскольку температурные различия между окружающей средой и кубиками более ощутимы. К тому же, в тепле вода быстрее испаряется. Испарение происходит тогда, когда молекулы получают достаточно энергии, чтобы перейти в пар или газообразное состояние. В тёплой окружающей среде воздух содержит больше энергии тепла, которая способствует переходу молекул воды. Это позволяет преобразовать в пар больше молекул воды. Испарившаяся вода внутри банки образует конденсат на прохладной металлической крышке.

Конденсат, который при охлаждении из газового состояния вновь переходит в жидкое, – это антоним пара. Лёд охладил металлическую крышку, благодаря чему вода из газообразного состояния перешла в конденсат.

При комнатной температуре и в холоде вы получите идентичные результаты. Но лёд будет таять медленнее, а количество пара и конденсата будет меньше.

Если наклонить банку в сторону, мелкие капли, образовавшиеся на крышке во время конденсации, объединятся. То же самое происходит тогда, когда формируются атмосферные осадки. Капли конденсата, образующие облака со временем становятся достаточно тяжёлыми, чтобы упасть на землю в виде дождя. При низкой температуре они образуют град или снег.

Проект «Опреснение воды»

Вода – очень важный природный ресурс. Земля покрыта водой. Однако приблизительно 97% мирового океана – это солёная вода. Это значит, что большая часть воды на Земле непригодна для питья. Благодаря процессу, известному как опреснение соленой воды, есть возможность убрать из нее соль, превратив ее в пресную воду. Опреснители в виде сложных установок, расположенные по всему миру, играют важную роль в сохранении запасов воды.

Во время проведения этого эксперимента вы выясните, как происходит опреснение морской воды и ее превращение в пресную, пригодную для употребления. Также вы создадите модель круговорота воды в природе и будете использовать его принципы.

Что нам понадобится:

  • целлофан;
  • канцелярская резинка;
  • ложка;
  • миска;
  • небольшой пластиковый контейнер;
  • соль;
  • соломинка (трубочка);
  • глина для лепки;
  • вода.

Ход эксперимента:

  1. Добавьте 2 полные ложки соли в воду и перемешайте. Возьмите соломинку и попробуйте на вкус раствор соли. Но никогда ничего не пробуйте на вкус во время экспериментов, если нет прямых указаний это сделать!
  2. Разровняйте небольшой кусочек глины на дне миски.
  3. Налейте солёную воду в миску (приблизительно на 2,5 см).
  4. Поместите небольшой контейнер на глину внутри миски с солёной водой так, чтобы он не двигался. Он должен быть выше уровня воды и не содержать воду.
  5. Натяните целлофан поверх миски. Целлофан должен немного свисать, но не касаться воды. Прикрепите целлофан при помощи резинки.
  6. Сделайте небольшой глиняный шарик. Поместите его на целлофане, осторожно расположив его над маленьким контейнером.
  7. Поместите контейнер на солнце на весь день.
  8. Выскажите предположение. Как вы считаете, что произойдёт?
  9. На следующий день посмотрите внимательно на миску, целлофан и маленький контейнер. Запишите свои наблюдения.
  10. В маленьком контейнере не было воды. Как она там оказалась? С помощью соломинки (трубочки) попробуйте на вкус воду из маленького контейнера. Какая она на вкус: солёная или пресная?
  11. Как это произошло? Этот проект показывает круговорот воды в природе в действии. Вода испарилась, поэтому на целлофане остался конденсат. Затем пресная вода переместилась внутрь небольшой ёмкости (подобно атмосферным осадкам).
  12. Изобразите модель круговорота воды в природе в виде иллюстрации, отмечая пути, которые проделала солёная и пресная вода.

Вывод:

Что происходит во время круговорота воды? Каким образом круговорот воды используется для опреснения? Как солёная вода становится пресной? Какие существуют способы опреснения морской воды?

Проект «Тестирование дождевой воды»

Особенность дождя заключается в том, что он присутствует во всём мире, однако не всегда случается в нужном месте и нужное время. Процесс обработки дождевой воды (включающий сбор, очищение, хранение и применение) – это важная промышленная составляющая, которая позволяет значительно улучшить экономическое положение во многих странах. Мы рассмотрим системы сбора и хранения дождевой воды, а также процесс очищения, благодаря которому дождевая вода становится пригодной для употребления.

Цели этого проекта:

  1. Определить свойства дождевой воды.
  2. Изучить техники сбора дождевой воды.
  3. Обозначить экономические преимущества сбора дождевой воды.

Что нам понадобится:

  • компьютер с доступом к интернету;
  • простерилизованные контейнеры для сбора дождевой воды;
  • увеличительное стекло;
  • микроскоп и дополнительные принадлежности (стёкла, медицинские пипетки др.);
  • цифровой фотоаппарат;
  • обычные офисные принадлежности (бумага, ручки, картон).

Ход эксперимента:

  1. Сконструируйте свою собственную систему сбора воды или используйте готовую, например, водосточный жёлоб на крыше. Соберите дождевую воду.
  2. Изучите образцы дождевой воды под микроскопом. Сравните их с образцами водопроводной и кипячёной воды. Также сравните её с образцами дождевой воды, собранной в других местах.
  3. Очистите дождевую воду и проанализируйте снова, сравните её с другими образцами.
  4. Подробно запишите свои наблюдения. Опишите систему очищения, которую использовали.
  5. Подготовьте всё для дегустации питьевой воды, чтобы узнать о предпочтениях потребителей.
  6. Изложите свои выводы в подробном отчёте.
  7. Изложите результаты с помощью графиков и диаграмм.
  8. Подготовьте интересные фотографии, которые вы делали во время эксперимента.
  9. Пригласите посетителей на дегустацию воды.

Вывод:

Как используется дождевая вода? Каковы отличия дождевой воды в разных регионах? Как дождевая вода собирается и хранится? Как очищается дождевая вода? Каким образом компании зарабатывают на сборе дождевой воды?

Проект «Измерение дождевых капель»

Во время сильного ливня создаётся впечатление, будто дождевые капли отскакивают от поверхности тротуара. Что на самом деле происходит и как размер и высота падения капель заставляет их разбрызгиваться по-разному?

Этот проект покажет нам, как понаблюдать за дождевыми каплями и измерить их.

Что нам понадобится:

  • кулинарный спрей;
  • металлический противень;
  • вода;
  • морозильник;
  • три идентичных пипетки;
  • линейка маленькая;
  • линейка длинная или рейка (1 м и более);
  • бумажное полотенце;
  • мензурка;
  • большие прочные ножницы;
  • блокнот;
  • карандаш.

Ход эксперимента:

  1. Вначале вам нужно подготовить ёмкость для сбора воды. Возьмите противень и слегка сбрызните его пищевым растительным маслом. Вытрите лишнее масло бумажным полотенцем, но поверхность должна остаться жирной. Поместите эту ёмкость внутрь морозильника.
  2. Измерьте диаметр отверстия пипетки линейкой.
  3. Срежьте пластик на пипетке немного выше существующего отверстия, чтобы сделать более крупное отверстие диаметром приблизительно 5 мм.
  4. Возьмите ещё одну пипетку и срежьте её наконечник так, чтобы получилось отверстие диаметром 10 мм.
  5. Сколько воды в каждой капле из этих пипеток? Наполните каждую пипетку водой, а затем выпустите каплю в мензурку. Когда достигнете 1 мл, прекратите добавлять воду. Сколько капель потребовалось, чтобы заполнить мензурку на 1 мл? Поделите количество капель на 1 мл и вы получите объём каждой отдельной капли. Сделайте то же самое со всеми тремя пипетками. Запишите результаты.
  6. Через полчаса извлеките металлический противень из морозильника. Он должен быть очень холодным и немного липким на ощупь.
  7. Пусть ваш друг подержит длинную линейку вертикально. Внизу расположите противень. Теперь начинайте капать воду из разных пипеток на разные места противня. Старайтесь сохранять одинаковую высоту. Капли будут немного охлаждаться на поверхности противня, поэтому вам будет легче рассмотреть, как они разбрызгиваются. Перед тем, как они оттают, измерьте размер капель маленькой линейкой. Запишите результаты.
  8. Теперь наполните одну пипетку водой и начните капать с высоты 25 см, 50 см и 1 м. Обратите внимание на брызги. Отличаются ли они? Или остаются одинаковыми?
  9. Составьте график. Один график будет предназначен для капель разных размеров. Внизу запишите «Размер отверстия пипетки», а на другой стороне – «Диаметр капель». Вы можете поэкспериментировать с пипетками разных размеров и отобразить полученные результаты на графике.
  10. Составьте подобных график также для капель, упавших с разной высоты. Внизу укажите «Высота», а на другой стороне «Диаметр».

Вывод:

Более крупные капли, а также капли, упавшие с большой высоты, разбрызгиваются сильнее. Почему? Как дождевая капля становится таковой? Дождь появляется тогда, когда вода скапливает вокруг маленькой частички пыли или грязи. Эта частичка настолько мала, что вы не можете её увидеть.

Поднимается тёплый воздух, после чего остывает. По мере его охлаждения, вода, находящаяся в воздухе, тоже остывает, достигая отметки, называемой точкой насыщения. Она переходит в жидкое состояние и собирается вокруг частичек пыли, формируя капли. Затем эти капли формируют облака. Когда скапливается достаточное количество капель и гравитация начинает тянуть их вниз, начинается дождь.

Одни капли крупнее, другие меньше. Некоторые из них падают с большой высоты, а другие попадают на землю, стекая с деревьев и кустов. Изучение брызг может быть интересным для учёных во многих сферах. Но особенно это направление интересует археологов. Древние модели падения капель, запечатлённые в окаменелостях, могут многое рассказать о погоде в тех регионах.

Когда вы попытались создать капли разных размеров и выпустить их с разной высоты, вы заметили, что чем больше капля и высота, тем сильнее брызги. Это объясняется тем, что большая капля содержит больше материи. Это всё равно, что бросить помидор черри и обычный крупный помидор на землю. Если они одинаковы по твёрдости, тогда крупный помидор оставит более крупное пятно.

Почему некоторые капли создают более крупные капли, если они падают с разной высоты? Это связано с ускорением. Если одинаковое количество воды падает с более значительной высоты, у капли появляется больше времени для того, чтобы развить скорость. Если объект подвешен в воздухе, у него есть потенциальная энергия. Если объект отпустили и он начинает падать, то он обладает кинетической энергией. Это энергия движущегося объекта. Чем больше высота, с которой падает капля, тем больше её потенциальная и кинетическая энергия. Это значит, что ускорение во время столкновения с поверхностью земли, выше. Поэтому получаются более сильные брызги. Вспомните о помидорах. Что произойдёт, если один помидор бросить с высоты 30 см, а другой из окна верхнего этажа дома? После какого из них останется более крупное пятно?

Измерьте капли. Можете ли вы узнать, насколько отличается ускорение капли, падающей с высоты 30 см, по сравнению с каплями, упавшими с высоты 60 см и 90 см? Как это можно высчитать?

Проект «Слишком холодно для снега?»

Если вы живёте в регионе, где природа достаточно суровая и часто идёт снег, вероятно, вы слышали, когда взрослые произносят фразу «Слишком холодно для снега». На первый взгляд это звучит, как бабушкины сказки. С помощью этого эксперимента вы проанализируете взаимосвязь температуры и снегопада, чтобы определить, насколько данное утверждение истинно.

Понимание условий, необходимых для образования снегопада, поможет вам изучить данные. Для того, чтобы пошёл снег, нужно три условия. Первое, температура воздуха в облаках и возле земли должна быть ниже нуля. Очевидно, что снега не будет, если снежинки начнут сразу же таять. Второе, должен быть достаточный уровень влажности для формирования облаков и выпадения атмосферных осадков. И, наконец, последнее, для формирования облаков от земли должен подниматься влажный воздух. Подобное происходит, когда тёплый воздух сталкивается с холодным. Те регионы, на территории которых сталкиваются холодные и тёплые потоки воздуха, называются фронтами.

На самом деле, когда люди говорят, что сейчас слишком холодно для снега, они подразумевают, что на данный момент недостаточно тёплого воздуха. Если температура воздуха опускается ниже -17 градусов Цельсия, влажный воздух не может подняться в атмосферу. К тому же, холодный воздух содержит меньше влаги, чем тёплый, поэтому снег не может образоваться.

Цели проекта – выяснить, как формируется метель зимой и какова взаимосвязь между температурой, влагой и снегом.

Что нам понадобится:

  • доступ к интернету;
  • если нет доступа к интернету, можете использовать архивы старых газет;
  • блокнот;
  • карандаш.

Ход эксперимента:

  1. Подготовьте таблицу из 4 колонок: дата, высокая и низкая температура, атмосферные осадки.
  2. Определите, какую местность вы будете изучать. Вы должны выбрать то место, о котором есть много записей, и где часто идёт снег.
  3. Выберите зимний месяц. Используйте архивы старых газет или найдите их по интернету. Проверьте погоду и температуру за каждый день месяца. Чтобы получить более точные данные, посмотрите сведения и за второй месяц.
  4. После того, как вы подготовили таблицу, проанализируйте полученные данные. Составьте график. На оси y будет представлена температура, а на оси x – данные.

Вывод:

Какова самая высокая и самая низкая температура во время снегопадов? Было ли теплее или холоднее, по сравнению с другими днями месяца? Были ли очень холодные дни? Каковы изменения температуры наблюдались за этот период?

Проект «Дождемер своими руками»

Этот опыт покажет, как самостоятельно сконструировать дождемер для измерения количества осадков.

Что нам понадобится:

  • 2 пустые двухлитровые пластиковые бутылки;
  • ножницы;
  • немного чистой гальки, гравия и мраморных шариков;
  • клейкая лента;
  • вода;
  • линейка;
  • перманентный маркер;
  • дождливая погода;
  • бумага;
  • карандаш.

Ход эксперимента:

  1. Возьмите ножницы. Аккуратно отрежьте верхнюю часть бутылки, как раз в том месте, где она начинает сужаться.
  2. Насыпьте гальку на дно. Это поможет удержать бутылку во время ветра.
  3. Поверните верхнюю часть бутылки вверх дном. Убедитесь, что на ней нет пробки. Она будет служить воронкой. Поместите её в нижнюю часть бутылки. Соедините две части бутылки при помощи клейкой ленты.
  4. Возьмите длинную полосу клейкой ленты. Прикрепите её вертикально на бутылке. Маркером нанесите отметку немного выше уровня гальки. Это будет нижняя часть вашего дождемера.
  5. Приложите линейку к полосе ленты, приклеенной вертикально, чтобы отметка «0» располагалась напротив отметки, нанесённой маркером. Теперь маркером нанесите отметки через каждый см (или через каждые 5 мм). Обозначьте эти отметки.
  6. Разместите бутылку на ровной поверхности и налейте внутрь немного воды до уровня нижней отметки. Ваш дождемер готов к использованию!
  7. Поставьте дождемер на улице. Выберите хорошее место. Дождемер должен располагаться под открытым небом. Однако старайтесь выбирать место, где не будет очень сильного ветра. Над дождемером не должно ничего быть (например, деревьев или края крыши), иначе это повлияет на результаты.
  8. Следите за погодой. Если синоптики обещают дождь, проверьте свой дождемер. Вода на дне бутылки не должна испариться. Если это произошло, наполните её снова до нужной отметки.
  9. Если на протяжении 24 часов пойдёт дождь, проверьте свой дождемер. Он покажет уровень осадков за последние сутки. Запишите дату и количество осадков. Затем найдите в газете или интернете официальные данные о количестве осадков в этом регионе в тот же день. Обратите внимание, насколько точно совпадают данные.
  10. Повторите шаги 7-9 на протяжении нескольких дней (когда будет дождь).

Вывод:

Как измеряются атмосферные осадки?

Заключение

После проведения предложенных опытов вы узнали много интересных фактов про поведение воды в природе. На основе полученных знаний продолжите исследования и, например, изучите методы опреснения морской воды, так как в наше время эти данные имеют большое практическое значение.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector