Лаборатория Деда Мороза. 20 опытов со снегом и льдом

Приглашаю тебя погрузиться в зимнее волшебство и узнать секреты природы. Знаешь ли ты, что лед – это не просто замерзшая вода? Это целый мир, в котором живут миллионы ледяных кристалликов.

Ты узнаешь, почему лед под солью быстрее тает, как сделать цветную сосульку, почему продукты после разморозки выглядят по-другому и многое другое.

А главное, нам не понадобится специальная лаборатория. Все, что нам нужно найдется на любой кухне: вода, формочки, краски и немного любопытства!

Ну что, вперед изучать свойства льда и воды!

Опыт 1. Что такое лед?

Зависимость таяния льда от температуры.

Нам потребуется:

– кусочки льда

– 2 тарелочки

Ход работы:

Разложи лед на 2 тарелочки. 1 тарелочку поставь на батарею, а вторую на окно. На какой тарелочке лед быстрее растает? Почему?

Как это работает?

Представь, что каждая молекула воды во льду – это маленький человечек, который крепко держит за руки своих соседей. Вместе они образуют твёрдую и прочную конструкцию – лёд. Им так удобно и спокойно в своём ледяном дворце!

Когда мы вносим лёд в тепло, его окружают невидимые частички тепла (тепловая энергия). Они действуют как зажигательная музыка! «Ледяные человечки» начинают слышать эту музыку и потихоньку раскачиваться.

Чем теплее вокруг, тем громче «музыка» и тем сильнее раскачиваются человечки: сначала они просто дрожат на месте. Потом начинают подпрыгивать. В конце концов, они отпускают руки соседей и начинают свободно двигаться!

Как только человечки перестают держаться за руки, лёд превращается в воду!

Почему же в тепле это происходит быстрее?

Всё очень просто! В теплой комнате «музыка» играет гораздо громче, чем на холодном балконе. Поэтому ледяные человечки быстрее слышат её, быстрее начинают танцевать и быстрее отпускают руки.

Вывод: Таяние – это переход льда из твёрдого состояния в жидкое. Чем выше температура, тем больше тепловой энергии получают молекулы. Чем больше энергии, тем быстрее разрушается ледяная решётка.

Опыт 2. Чистый лед

Рис.1. Чистый лед

Нам потребуется:

– вода

– немного соли и сахара

– формочки для льда

Ход работы:

Заранее заморозь кубики с обычной, соленой и сладкой водой, расколи каждый кубик льда на половинки (можешь попросить взрослых тебе помочь).

Как тебе кажется, если заморозить сладкую или соленую воду, лед тоже будет соленым или сладким?

Наверно, ты подумаешь, что «да». Но на самом деле нет. Попробуй получившуюся ледышку на вкус.

Как мороз очищает воду? Когда вода начинает замерзать, её молекулы выстраиваются в строгом порядке, образуя красивую кристаллическую решётку – лёд. Чтобы этот «дворец» получился прочным и прозрачным, воде нужно строить его только из самих себя – молекул воды. Соль и сахар – непрошенные гости.

Молекулы соли и сахара – это инородные тела, которые не помещаются в аккуратную решётку льда. Они нарушают её идеальную структуру. Представь, что ты пытаешься сложить ровную пирамиду из одинаковых кубиков, а кто-то подкладывает тебе шарики и треугольники. Пирамида будет кривой и нестабильной! Поэтому, мороз «выталкивает» примеси.

Когда вода замерзает, она буквально «выжимает» из себя молекулы соли и сахара. Они остаются в том небольшом количестве незамёрзшей воды. Вот почему лёд, который мы получили в итоге, – почти чистый, а оставшаяся жидкость такая солёная или сладкая!

Где мы встречаем это в природе?

Морской лёд – он гораздо менее солёный, чем морская вода, из которой он образовался.

Древние ледники – они хранят в себе чистейшую воду, которой тысячи лет.

Сосульки – часто они состоят из почти чистой воды, даже если образовались из талого снега с примесями.

Вывод: Заморозка – это природный способ очистки воды!

Опыт 3. Лед под солью быстрее растает?

Нам потребуется:

– 2 кубика льда

– тарелка

– соль

Ход работы:

Рис.2. Лед, посыпанный солью

Возьми два кубика льда, положи на блюдце. Один посыпь солью, а другой оставь как есть. Обратите внимание соль как бы "проедает" в нем дырочки. Кусочек льда, посыпанный солью, начнет таять гораздо раньше, чем простой лед.

Рис.3. Лед, посыпанный солью, растаял

Как это работает? Обычно чистая вода замерзает при 0 градусов. Это её комфортное состояние, когда молекулы выстраиваются в красивые ледяные кристаллы.

Когда мы посыпаем снег солью, она растворяется в тонком слое воды на поверхности льда и образует рассол. Молекулы соли активно вмешиваются в жизнь молекул воды.

Соль мешает молекулам воды собираться в упорядоченные кристаллы льда.

Чтобы замерзнуть, такой солёной воде нужно гораздо больше холода! Температура замерзания рассола может опускаться до -100 C. и даже ниже!

Где мы встречаем это в жизни?

Посыпание дорог зимой – самый главный пример. Соль заставляет лёд таять даже в мороз, делая дороги безопасными.

Приготовление мороженого – соль и лёд в старинной мороженице создают нужную низкую температуру для заморозки смеси.

Заливка катков – перед заливкой лёд иногда посыпают солью, чтобы он слегка подтаял и стал более ровным и гладким.

Вывод: Дело в том, что снег начинает таять при 00 С. Но если посыпать лед солью, то температура его плавления понизится до -40 С. То есть фактически соль заставит снег таять при минусовой температуре.

Опыт 4. Плавает ли лед?

Нам понадобятся:

– пластиковые стаканчики из-под йогурта

– кусочек пластилина

– цветная бумага (для флажка)

– трубочка от сока

– большая емкость для воды

– человечек из лего (или любая маленькая игрушка)

Ход работы:

Чтобы узнать, плавает ли лед, давай сделаем кораблик. На трубочку надень бумажный флажок и воткни ее в кусочек пластилина, закрепленный на дне пластикового стаканчика. Налей в стаканчик воду и поставь в морозилку. Когда вода замерзнет, вытащи лед из стаканчика – у нас получится ледяной кораблик с мачтой и флагом. Опусти его в емкость с водой – он будет плавать!

Как это работает? В жидком состоянии молекулы воды активно двигаются, расположены хаотично и плотно «прижаты» друг к другу.