Чому поверхня льоду слизька. Завдання про крижані бурульки

Чому лід слизький?

Лід слизький тому, що він гладкий - скажете ви. Але що більш гладко-лід чи скло? Звісно, ​​скло. Чому ж на ковзанах катаються льодом, а не склом? Найгостріші ковзани на скляній або полірованій кам'яній підлозі не ковзали б так легко, як по льоду. Значить діло в гладкості льоду, а в чомусь іншому.

Секрет полягає в тому, що на ковзанці ми ковзаємо не по льоду, а... по воді. При русі лід під ковзанами тане, і утворюється тонкий прошарок води.

Чому ж тане крига під ковзанами? Питання це не зовсім зрозуміле, але деякі вчені вважають, що причина цього знову-таки в терті. Між ковзанами і льодом розвивається сильне тертя. Як завжди, при терті виді-
ється тепло. Воно й нагріває лід у невеликих ділянках під лезом ковзана і лід там плавиться (рис. 17). Лід як би сам себе змащує.

Те саме виходить при катанні на лижах. Сніг під лижами тане в окремих місцях, і лижі легко ковзають тонкою плівкою води. Найкраще йдуть лижі приблизно за двадцяти градусів морозу. При такій температурі тепла, що виділяється при терті, вистачає на те, щоб сніг плавився в окремих місцях під лижами. По сухому «незмазаному» водою снігу ковзати зовсім не так легко.

Це особливо помітно у сильний мороз.

Полярники, яким доводилося ходити на лижах у тридцяти – ти-сороко-градусні морози, розповідають, що враження виходить начебто лижі тягнуться піском. Відбувається це тому, що за таких морозів сніг не тане під лижами і ковзати доводиться по сухому снігу.

Крім природного «мастила» водою, застосовують штучну; ще для більшого зменшення тертя лижі змащують особливою лижною маззю. Тертя сухого снігу об шар мастила менше, ніж про дерев'яні лижі.

Чи тільки сніг чи лід мають здатність змащувати себе? Виявляється, є й інший приклад. Тертя поршнів, що ковзають по стінках циліндрів двигунів, зменшується з часом. У чому тут річ? Виявляється, при нагріванні чавунних стінок циліндра, вуглець, що міститься у будь-якому чавуні, виділяється на їхній поверхні у вигляді тонкої плівки графіту - чорної блискучої речовини, з якої роблять олівцеві грифелі. Цей графіт і відіграє роль мастила. Його частинки дуже легко ковзають одна по одній, знижуючи тертя ковзання.

Прочитавши цю книжку, ви познайомилися з тертям; Ви дізналися, яке важливе значеннямають сили тертя в повсякденному життіта у техніці. . Тепер ви знаєте, які зустрічаються різновиди сил…

Наша розповідь про тертя добігає кінця. Ми дізналися, яке велике значеннямає тертя у повсякденному житті, на виробництві та транспорті; як важливо буває в одних випадках зробити тертя як …

Замінивши в кулькових підшипниках сухе тертя ковзання тертям кочення, інженери виграли велику битву проти тертя. Але про це не заспокоїлися на цьому. Залишалося ще перемогти застій. Застій, як ми знаємо, притаманний.

Вперше, коли ви наступаєте на льодову ковзанку, ви робите це боязко побоюючись падіння. Але що робить лід настільки слизьким? Цікаво, що вчені відповідають.

Фізики вірили, що лід слизький через вплив сили тіла. Цей тиск, який вони теоретизують, підвищує температуру плавлення верхнього шару льоду.

Коли людина катається на льоду, під тиском, викликаним металевим лезом ковзанів, тане лід. Цей тонкий шар води дозволяє ковзану плавно ковзати по поверхні. Після проходження льоду колія знову замерзає.

Однак більшість учених стверджують, що ця теорія є хибною. Лід – загадкове тіло, каже Роберт М. Розенберг, професор хімії в Університеті Лоуренса.

Дослідники виявили, що тиск, який знижує температуру плавлення льоду, становить лише невелике підвищення градуса. Натомість вони запропонували, що тертя ковзана змушує лід танути під ним.

Інші вважають, що лід природно має шар рідини, що складається з нестабільних. Хоча ці молекули прагнуть стабільності, вони хаотично рухаються льодом і створюють слизький шар.

Чому гаряча вода замерзає швидше?

Команда дослідників з Технологічного університету Наньян у Сінгапурі вважає це гарною таємницею чому гаряча водазамерзає швидше за холодну. Це явище, яке здається абсолютно нелогічним, вже було помічено Аристотелем. Він розповідав, що деякі мешканці нинішньої Туреччинирозпорошували дошки своїх парканів гарячою водоюна які не можна було влізти, бо в такий спосіб вони замерзали швидше.

Однак до 70-х років він отримав назву, ефект Мемби. Ерасто Б. Мемба, який зрозумів у школі, що гаряча суміш для морозива замерзає швидше.

Але до цього часу вченим не вдалося знайти задовільного пояснення. На їхню думку, справа пов'язана з тим, як енергія зберігається у водневих зв'язках між молекулами води.

Як відомо, молекули води мають один атом кисню та два атоми водню, всі вони пов'язані ковалентними зв'язками(Обмін електронами).

У молекулах води атоми водню також притягуються до атомів кисню інших сусідніх молекулах води. Це називається водневим зв'язком. Але водночас молекули води загалом відштовхуються одна від одної.

Автори дослідження зазначають, що чим більше водинагрівається, тим більша відстаньміж молекулами обумовлено силою відштовхування з-поміж них. Це змушує молекули водню розтягуватися, тому енергія зберігається. Ця енергія, на думку дослідників, вивільняється, коли вода охолоджується, дозволяючи молекулам зблизитись.

Гаряча вода має більша кількістьводневих зв'язків, ніж холодна вода. Тому вона зберігає більше енергії і більше виділяється при дії температури нижче нуля. Ось чому, кажуть дослідники, вона замерзає швидше за холодну воду.

Росія - це країна, у будь-якій точці якої температура взимку може опуститися нижче за нуль. Це означає, що всі, хто живе тут, не з чуток знають про те, що по льоду ходити потрібно обережно - щоб не послизнутись і не шльопнутись на п'яту точку. Це в найкращому випадку. Найгіршими займається травматологія, і, повірте, взимку там не нудьгують.

Вчені сходяться на думці, що слизькість викликається дуже тонким шаром води на поверхні льоду. Однак вони не можуть дійти консенсусу щодо того, чому він там утворюється. Більшість твердих матеріалівцей шар відсутня, але лід не є типовим представником цього класу речовин. У зв'язку з цим вчені розглядають варіанти, пов'язані з тиском, тертям і особливими способами взаємодії молекул.

Традиційно вважалося, що для того, щоб розтопити верхню кромку льоду, на неї треба трохи натиснути.

Це добре ілюструється за допомогою ковзанів і може пояснюватись однією дивною властивістю H2O — лід не такий щільний, як рідка вода. Коли ви чините тиск на лід - наприклад, лезом ковзана - система взаємодії прагне знизити тиск, зменшивши обсяг. Так як вода компактніша, ніж лід, її точка плавлення опускається, утворюється рідина, по якій, власне, і ковзає лезо. Після того як власник спортінвентаря, що верещать від захоплення проїде, вода знову перетворюється на лід.

Все начебто дуже логічно, проте питання, проте, залишаються. Навіть для більш важкого ковзаняра точка плавлення опускається всього на кілька градусів, і це означає, що дуже холодний лід повинен залишатися замороженим завжди. Крім того, люди, які ходять по льоду в нормальному взутті і створюють набагато менший тиск на нього, все одно ковзаються. Так що існує й інша можливість - тертя взуття по льоду створює достатньо тепла, щоб розплавити його. Це справді правда, але ж лід не перестає бути слизьким, якщо стояти на ньому нерухомо? Тож це пояснення також відповідає не на всі питання.

Є третя гіпотеза, заснована на спостереженнях Майкла Фарадея. Він притис два шматочки льоду і помітив, що вони злиплися один з одним. Це дозволило йому дійти невтішного висновку, що рідкі прошарки лежить на поверхні цих шматків перестали бути такими і стали твердим льодомколи втратили контакт з повітрям. Завдяки цьому вже сучасні вчені висунули ідею про поверхневе танення - можливо, молекули води рухаються на оболонці вільніше, тому що ніщо не притискає їх зверху. Через меншу стабільність вони мають енергію, достатню для створення рідкого прошарку навіть при негативній температурі. Тобто фізика свідчить, що поверхня льоду слизька, тому що лід слизький за своєю природою.

Жодна з описаних гіпотез не доведена і не спростована повністю, тому можна припускати, що остаточне пояснення, яке, безсумнівно, буде колись отримано, є якоюсь їх комбінацією. А поки давайте пам'ятати, що лід — це не тільки травмпункти та відбиті м'які тканини, а й безліч чудових видів спорту, веселощів та богатирське здоров'я. Зима - чудова пора року, радійте їй. І бережіть себе.

Ціль. Розвивати пізнавальну та мовну активність.

Завдання:

1. Ознайомити дітей із властивостями льоду;

2. Показати залежність сили тертя від характеру поверхні, значення водяної плівки в ковзанні;

3. Закріплювати вміння отримувати інформацію під час відеоперегляду;

робити висновки на основі, проведених дослідів;

4. Виховувати самостійність, активність.

Попередня робота: оформлення презентації « Чому ковзають ковзани?» разом із батьками, заморожування льоду.

Матеріал: обладнання для перегляду мультимедіа; презентація « Чому ковзають ковзани?» ; лепбук «Про лід», аркуші паперу, фломастери, кубики льоду, пластикові тарілки, склянки з водою, молоток, лист скла невеликого розміру.

Хід заняття.

I. Організаційний момент (2 хв.)

Вихователь. Іде зима. Прекрасна пора року.

Багато нам забав чудесних дарує зимушка- зима:

Ми катаємось на санчатах. Ліпимо ми сніговика І в хокей граємо дружно, І на лижах із гір летимо. І час нам у дитячий садок, А ми зовсім не хочемо. (автор: Боровлєва Н. А.)

Кожен з вас має свою улюблену гру. Про свою улюблену гру взимку нам розповість Савелій.

ІІ. Основна частина (22 хв.)

1. Подання дослідницького проектудитиною.

Вихователь. Ви уважно слухали оповідання.

А як ви вважаєте, чи зможемо ми з вами повторити дослідження Савелія? Або це вийшло тільки в нього (Відповіді дітей)

Починаючи наше дослідження, згадаємо, що ми маємо дізнатися. (Відповіді дітей)

2. Проведення дітьми дослідно-експериментальноїдіяльності.

Вихователь. Давайте проведемо досвід: «Властивості льоду».

Візьміть до рук кубик льоду.

Який він зовні?

Який він навпомацки?

Постукаємо по кубику льоду молотком. Що сталося?

Покладіть кубик льоду у склянку. Подивіться, чи втопиться лід?

Затисніть кубик льоду у долоні. Що відбувається з льодом?

(Діти виконують маніпуляції з льодом, відповідають на питання).

Узагальнення. Лід прозорий. Він холодний, гладкий на дотик. Одночасно твердий та тендітний. Лід не тоне у воді. У теплі він легко перетворюється на воду.

Як ви думаєте, яку з перерахованих властивостей робить лід слизьким?

(Відповіді дітей)

Для уточнення цього, порівняємо скло та лід.

Досвід« Чому лід слизький?»

Діти розглядають скло разом із вихователем, порівнюють їх зовнішні характеристики.

Узагальнення. Скло та лід дуже схожіОсі: скло, як і лід, прозоре, холодне, гладке. Одночасно тверде та тендітне.

Але лід більше слизькийніж скло. Чому?

Щоб відповісти на це, розкажіть, що відбувається з поверхнею льоду під час ковзання по ньому?

Проведіть пальчиком по льоду та склу, що відбувається з ними (Відповіді дітей)

Узагальнення. При дії лід легко тане, утворюється вода, яка допомагає ковзанню, а скло не тане, тому й ковзати по ньому, Як льоду, не можна.

3. Оформлення дітьми лепбука«Про лід».

Вихователь. Намалюйте все, що вам було цікаво і більше сподобалося сьогодні на занятті.

Діти малюють моменти заняття, що запам'яталися, оформляють спільно з вихователем лепбук «Про лід».

ІІІ. Заключна частина (1 хв.)

Вихователь. Сьогодні ми проводили наукові дослідизавдяки яким дізналися про властивості льоду; про залежність швидкості ковзаннявід характеру поверхні, де відбувається ковзання; про значення водяної плівки в ковзанні. Увечері поділіться своїми науковими відкриттямиз мамами та татами.