Опыт с горячей и холодной водой: красивый и интересный физический эксперимент

красивый и интересный физический эксперимент

Всем большой привет! Блог «ШколаЛа» приглашает вас в нашу «Домашнюю лабораторию». Заходите, не стесняйтесь, располагайтесь) Готовьтесь, будет интересно!

Сегодня наши маленькие исследователи Артём и Александра проведут еще один эксперимент из обрасти физики. А именно, опыт с горячей и холодной водой.

Инструменты и приспособления потребовались ребятам самые обычные. Это какая-то большая емкость, со стеклянными стенками, чтобы было лучше видно, что происходит. Пара маленьких баночек или каких-то пузырьков, можно также использовать баночки из под детского питания или пенициллиновые пузырьки. Красители, у нас они остались от других опытов. Можно использовать и пищевые красители, акварельную краску, гуашь или тушь.

Ну и еще потребуется вода. В большой емкости комнатной температуры, а в баночках горячая и практически ледяная.

Давайте сначала посмотрим, что у них получится, а потом постараемся найти объяснение увиденному. Согласны?

Поехали!

Ну как вам? По-моему, очень красиво получилось.

Но почему же все-таки горячая вода поднималась красной струйкой вверх, а ледяная зеленой змейкой  тихонечко ложилась на дно? Александра высказала предположение, что все так происходит потому, что горячая вода просто легче. То есть, если взвесить литр холодной и литр горячей воды, то горячая будет весить меньше. Однако, физики в этом не уверены.

Скажу вам больше. Физики считают, что горячая вода тяжелее холодной. Великий ученый Альберт Эйнштейн, о котором я вам уже рассказывала, определил взаимосвязь энергии и материи. Он вывел формулу, которая связывает массу тела и его энергию. Формула выглядит вот так.

Дорогие, маленькие школьники, если вы сейчас не понимаете ничего, не отчаивайтесь. Вот подрастете,  начнутся у вас уроки физики и тогда все станет ясно. А сейчас постараемся разобраться совсем немножко, сильно не углубляясь в научные дебри.

Из приведенной выше формулы понятно становится, что масса тела тем больше, чем больше его энергия. А как мы можем увеличить количество энергии? Самые простые способы – это хорошенько тело разогнать или нагреть. Получается, что нагретая вода действительно будет весить больше! Только вот , чтобы увеличение массы почувствовали самые точные и чувствительные измерительные приборы потребуется ну хотя бы 1 тонна воды.

А в нашем масштабе, это увеличение массы, настолько мало, что оно никак не может влиять на ход эксперимента. Ну и в чем же тогда дело?

А все дело в плотности! Она есть у любого вещества, у любого тела. Подробнее о том, что это такое вы опять же узнаете от учителя физики. А я же напомню, что те вещества, плотность которых больше плотности воды, утонут. А те, плотность которых меньше, будут плавать на поверхности.

И у воды есть плотность. И она зависит от температуры. Чем холоднее вода, тем плотность выше и наоборот.

А теперь смотрите, что получилось.

Мы налили в стеклянную емкость, воду комнатной температуры, приблизительно равной 20 градусам. При такой температуре плотность воды будет равна 998,23 кг/м3.

Температура холодной воды была примерно градуса 4. Плотность – 1000кг/м3. Поэтому она и опускалась вниз.

Ну а горячая водичка имела температуру, примерно, градусов 60. И плотность 983,24. И поэтому она поднималась вверх.

Уф, кажется, разобрались) Вот такая интересная наука – физика!

А иногда физические опыты выглядят как настоящее волшебство. Посмотрите, например, статью про эксперименты с воздушными шарами или «волшебные капли».

Ну а мы прощаемся с вами, лишь для того, чтобы встретиться снова в нашей «Домашней лаборатории». Не пропустите новые опыты и эксперименты! Подпишитесь на новости блога!

И вступайте в нашу группу «ВКонтакте», будем общаться еще и там!

Всегда ваши Артём, Александра и Евгения Климкович!

Экспериментирование с водой

Прозрачность воды
Перед ребенком стоят два прозрачных стаканчика: один с водой, другой – с молоком. В оба стаканчика положить ложечки или палочки. В каком из стаканчиков они видны, а в каком – нет? Почему? Перед нами молоко и вода, в стаканчике с водой мы видим ложку, а в стаканчике с молоком – нет. Вывод: вода прозрачная, а молоко – нет.

Лед – это твердая вода

Принесите сосульки в помещение, поместив каждую в отдельную емкость, чтобы каждый ребенок наблюдал за своей сосулькой. Если опыт проводится в теплое время года, сделайте кубики льда, заморозив воду в холодильнике. Вместо сосулек можно взять шарики из снега.

Дети должны следить за состоянием сосулек и кубиков льда в теплом помещении. Обращайте их внимание на то, как постепенно уменьшаются сосульки и кубики льда. Что с ними происходит? Возьмите одну большую сосульку и несколько маленьких. Следите, какая из них растает быстрее.

Важно, чтобы дети обратили внимание на то, что отличающиеся по величине куски льда растают за разные промежутки времени. Вывод: лед, снег – это тоже вода.

Вода – жидкая, течет

Дайте детям два стаканчика – один с водой, другой – пустой, и пред­ложите аккуратно перелить воду из одного в другой. Льется вода? Поче­му? Потому что она жидкая. Если бы вода не была жидкой, то она не смогла бы течь в реках и ручейках, не текла бы из крана.

Для того, чтобы дети лучше поняли, что такое «жидкая», предло­жите им вспомнить, что кисель бывает жидким и густым. Если кисель течет, мы можем его перелить из стакана в стакан, и мы говорим, что он жидкий. Если же мы не можем его перелить из стакана в стакан, потому что он не течет, а вываливается кусками, то мы говорим, что кисель гус­той. Поскольку вода жидкая, может течь, ее называют жидкостью.

Лед легче воды

Опустить кусочек льда в стакан, до краев наполненный водой. Лед растает, но вода не перельется через край.

Вывод: Вода, в которую превратился лед, занимает меньше места, чем лед, то есть она тяжелее.

Вода не имеет формы

Предложите детям рассмотреть кусочек льда (лед – это твердая вода). Какой формы этот кусочек льда? Изменит ли он свою форму, если мы опустим его в стакан, в миску, положим на стол или на ладошку? Нет, в любом месте он остается кубиком (до тех пор, пока не растает). А жидкая вода?

Пусть ребята нальют воду в кувшин, тарелку, стакан, на поверхность стола. Что происходит? Вода принимает форму того предмета, в котором находится, а на ровном месте расползается лужицей. Значит, жидкая вода не имеет формы. Опыт можно дополнить следующими наблюдениями: кубик льда, имеющий форму, при таянии превращается жидкость и растекается по поверхности блюдца.

Горячая, теплая, холодная вода

Дайте детям стаканчики с водой разной температуры. Пусть они пальчиком попробуют и определят, в каком стаканчике вода самая холодная, самая теплая.

В реках, озерах, морях вода разной температуры: и теплая, и холодная. Некоторые рыбы, звери, растения, улитки могут жить только в теплой воде, другие – только в холодной. В холодных морях, реках живет меньше разных животных. В природе есть такие необычные места, где очень горячая вода выходит из-под земли на поверхность. Это гейзеры. От них, как и от термоса с горячей водой, тоже идет пар.

В водоемах вода бывает разной температуры, а значит, в них живут разные растения и животные.

У воды нет вкуса

Предложите детям попробовать через соломинку воду.

Вопрос: есть ли у нее вкус?

Очень часто дети убежденно говорят, что вода очень вкусная. Дайте им для сравнения попробовать молоко или сок. Если они не убедились, пусть еще раз попробуют воду. Вы должны доказать им, что у воды нет вкуса. Дело в том, что дети часто слышат от взрослых (в том числе в детском саду), что вода очень вкусная. У них формируется свой действующий стереотип, представление. Объясните, что когда человек очень хочет пить, то с удовольствием пьет воду, и, чтобы выразить свое удовольствие, говорит: «Какая вкусная вода!», хотя на самом деле ее вкус не чувствует.

А вот морская вода на вкус соленая, потому что в ней много разных солей. Ее человек не может пить.

Встреча с ручейком

Сделайте небольшой желобок, похожий на русло ручейка. Положи­те его наклонно, приложив нижний конец к блюду или мисочке. Верхний конец желобка укрепите на какой-нибудь подставке так, чтобы он держал­ся и не падал. В результате у вас должна получиться модель наклонного русла ручейка и пруда или озера. Возьмите емкость с водой примерно на 1 литр. Наклоните ее над желобком и лейте воду небольшой струйкой. Что­бы вода напоминала ручей, положите немного мелких камешков, создавая преграду для воды. Так вы сможете добиться эффекта журчащих струек.

Капельки

Из бутылочки на блюдце капните несколько капель воды. Капель­ницу держите достаточно высоко от блюдца, чтобы дети увидели, какой формы появляется капля из горлышка и как она падает.

Превращение в воду

Приносим с улицы ведерко со снегом. Вспоминаем превращение снега на холоде и в тепле. На улице мороз, в комнате тепло. Снег тает – его становится меньше, а воды больше. Вода вначале холодная, а через некоторое время теплеет. Снег, лед, сосульки тают в комнате от тепла, превращаются в воду.

Чем пахнет вода

Предложить детям два стакана воды – чистую и с каплей валерианы. Вода начинает пахнуть тем веществом, которое в нее положено.

Тонет, не тонет

Для опыта необходима ванночка или таз с водой, различные по весу предметы. Опустить в воду предметы по очереди. Что произошло? Некоторые предметы утонули, а некоторые всплыли. Это зависит от веса предмета. Вода выталкивает более легкие предметы.

странных температур | Эксперименты | Обнаженные ученые

1. Раздеться
2. Научные эксперименты на кухне
3. Странные температуры

Для проведения этого эксперимента вам понадобятся:

Три миски или раковины для мытья посуды, достаточно большие, чтобы в них можно было опустить руку

— Теплая вода (ПРИМЕЧАНИЕ — будьте осторожны, не делайте воду слишком горячей!)

— Холодная вода с несколькими кубиками льда

— Вода средней температуры

Как проводить эксперимент:

1 — Наполните одну чашу теплой водой, одну ледяной водой и одну водой среднего размера.

2 — Опустите одну руку в теплую воду, а другую в ледяную воду на одну минуту.

3 — Выньте руки из воды и опустите их обе в среднюю воду. Как ощущается вода?

Так что же происходит?

Когда вы опускаете руки в воду средней температуры, рука, которая была в холодной воде, становится теплее, а та, что была в теплой воде, кажется холодной.

Почему это?

Это потому, что ваши чувства относительны. Они не измеряют абсолютную температуру или абсолютную яркость света; они делают свои измерения относительно вещей вокруг него. В случае этого эксперимента датчики температуры на ваших руках измеряют температуру воды относительно температуры вашей руки. Если вода теплее вашей руки, она кажется теплой, а если холоднее вашей руки, она кажется холодной.

Измерение температуры относительно определенного объекта (например, вашей руки) допустимо, если ваша рука остается при постоянной температуре, но это не так. Если долго держать руку в холодной воде, температура руки начинает падать. Это означает, что точка отсчета, по которой оценивается температура, изменилась. Вода, которая когда-то казалась холодной, теперь кажется относительно теплой по сравнению с вашей холодной рукой.

Обратное происходит, когда вы переносите руку из горячей воды в среднюю воду. Ваша рука теплая, поэтому вода среднего размера кажется относительно холодной.

Эффект наиболее очевиден в этом эксперименте, когда вы одновременно опускаете холодную и горячую руку в воду средней температуры: одна рука говорит вам, что вода теплая, а другая говорит, что она холодная, хотя на самом деле температура воды везде одинаковая!

Ваши руки дают два разных ответа, и ваши чувства сбиты с толку!

Этот эффект можно увидеть и в других ситуациях. Когда люди принимают ванну, они обычно перемешивают ее одной рукой. В результате люди всегда должны проверять воду ДРУГОЙ рукой, прежде чем войти в воду. Это потому, что рука, которая мешала, привыкнет к высокой температуре и пошлет в мозг сообщение о том, что вода не горячая. Однако, как только вы прыгнете в воду с холодными ногами, вода будет относительно обжигающей — так что будьте осторожны!

Другой пример: детям говорят не носить верхнюю одежду в помещении, потому что они не почувствуют пользы. Если вы привыкнете к тому, что вам будет очень жарко и уютно в пальто в доме, как только вы выйдете на улицу, вы почувствуете холод (как горячая рука, опускающаяся в среднюю воду). Однако, если вы держите свое пальто на вешалке, находясь дома, и надеваете его только на улице, добавление теплого пальто к теплому (а не горячему) телу означает, что шок от холодного зимнего дня будет относительно меньше.

Этот эффект можно увидеть даже ушами! Если вы были в шумной комнате, а затем перешли в другую комнату, где играет тихое радио, вы его почти не услышите. Однако, если вы посидите так пять минут, вы можете начать громко слышать радио, хотя оно все еще на той же громкости.

Итак, мораль этой истории такова: не верьте всему, что говорят вам ваши чувства!

• Назад Как сделать силовое поле
• Далее Лавовая лампа

Related Content

In Short

The nervous system of worms

Science Features

Tales of Evolution: When dinosaurs took flight

In Short

The smartest part of our brain

Medicine

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2021 г.

Особенности науки

Как работает клетка мозга

Контрастная ванна Гидротерапия: преимущества, лечение, инструкции

В зависимости от вашей терпимости к экстремальным температурам погружение тела сначала в горячую воду, а затем в ледяную ванну может звучать либо бодряще, либо мучительно.

Контрастная гидротерапия включает попеременное лечение горячей и холодной водой. У этой практики много поклонников, в том числе спортсмены, которые говорят, что они быстрее возвращаются в игру.

Взгляните на научные данные, лежащие в основе этого популярного терапевтического вмешательства.

Ключ к терапии контрастными ваннами заключается в быстрых изменениях, происходящих в вашей системе кровообращения при переходе от очень теплой воды к очень холодной.

Когда вы погружаете часть или все свое тело в холодную воду, маленькие кровеносные сосуды, называемые капиллярами, реагируют на холод, уменьшаясь. Это известно как вазоконстрикция.

Когда вы погружаетесь в теплую воду, происходит обратное. Ваши кровеносные сосуды открываются. Это известно как вазодилатация.

Различная температура воды также влияет на частоту сердцебиения. Исследования показывают, что холодная вода ускоряет сердцебиение, а горячая замедляет его.

Итак, как вам помогают эти изменения кровообращения?

Когда вы быстро переключаетесь между погружениями в горячую и холодную воду, ваши кровеносные сосуды открываются и закрываются пульсирующим движением, напоминающим насос. Некоторые сторонники считают, что это насосное действие может помочь облегчить различные симптомы травм.

Контрастная ванна считается пассивной формой терапии. Помимо некоторых нежных движений, которые вы можете выполнять, вы не двигаете активно и не растягиваете мышцы в рамках этой процедуры.

Исследования показали, что активные методы лечения, как правило, более эффективны, чем пассивные, особенно когда речь идет об обезболивании. Пассивные вмешательства следует использовать в качестве дополнения к активной терапии.

Несмотря на это, есть некоторые свидетельства того, что контрастная гидротерапия может помочь при определенных состояниях и симптомах. Вот что говорят доказательства.

Снижает усталость

Спортсмены могут обнаружить, что контрастная гидротерапия помогает уменьшить усталость после игры.

Метаанализ исследования, проведенный в 2017 году, показал, что контрастные горячие и холодные ванны помогают игрокам командных видов спорта восстановиться от усталости через 24–48 часов после игры.

Погружение в холодную воду само по себе не дает такой же пользы.

Уменьшает болезненность мышц

Интенсивные упражнения вызывают повреждение мышечных волокон. Но вы можете не чувствовать боли до дня или около того спустя. Это называется отсроченной болезненностью мышц (DOMS).

Исследователи измерили как DOMS, так и мышечную слабость у элитных спортсменов после напряженных тренировок. Они обнаружили, что контрастная ванна облегчала как болезненность, так и слабость лучше, чем пассивный отдых.

Следует отметить два фактора.

• Во-первых, исследователи обнаружили, что наилучшие результаты достигаются при температуре горячей воды ниже 104°F (40°C).
• Во-вторых, другие популярные методы лечения, такие как погружение в холодную воду, были примерно так же эффективны для облегчения этих симптомов, как и терапия контрастными ваннами.

Выводит избыток молочной кислоты

Когда вы интенсивно тренируетесь, в организме накапливается молочная кислота. Накопление молочной кислоты является нормальным явлением, но оно может вызвать у вас усталость и боль.

Вы можете облегчить симптомы накопления молочной кислоты в организме, отдыхая, выпивая воду, принимая добавку магния и следуя нескольким другим простым протоколам.

Два исследования, проведенные в 2007 году, показали, что терапия контрастными ваннами также может помочь снизить уровень молочной кислоты в организме, помогая восстановиться после болезненных ощущений и усталости после напряженных упражнений.

Уменьшает отек

Когда вы получаете травму, частью нормальной воспалительной реакции вашего организма является прилив жидкости и лейкоцитов к поврежденному участку. Накопление этой жидкости может оказывать давление на травму и вызывать боль.

Имеются данные о том, что контрастные ванны уменьшают отек. В исследовании 2016 года, в котором приняли участие 115 человек с растяжением связок голеностопного сустава, контрастная гидротерапия уменьшила отек примерно через 3 дня после травмы.

Люди, которые используют контрастную ванну, обычно делают это с помощью физиотерапевта или спортивного тренера.

В физиотерапевтической или реабилитационной клинике сеанс терапии может включать погружение всего тела в различные водовороты или ванны. Или это может включать более целенаправленное вмешательство, при котором вы погружаете только поврежденную часть тела.

Ваш терапевт также может порекомендовать вам выполнять некоторые легкие упражнения, пока вы находитесь в воде.

Хотя многие люди проводят контрастную терапию под наблюдением профессионального терапевта, вы можете попробовать ее самостоятельно. Сначала проконсультируйтесь с врачом, чтобы убедиться, что это безопасно для вас.

Вам потребуется:

• две емкости или ванны, достаточно большие, чтобы в них можно было погрузить все тело или поврежденную часть тела
• термометр для измерения температуры воды
• полотенца

Вода в контейнере с холодной водой должна иметь температуру от 10 до 15°C (50–59°F), а температура воды в контейнере с горячей водой должна быть от 35–45°C (95–113°F).

В одном мета-анализе контрастной терапии 95% температур воды находились в этих пределах. Важно использовать термометр для измерения температуры воды, чтобы случайно не обжечься и не использовать слишком холодную воду.

Приготовив воду нужной температуры, выполните следующие действия:

• Погрузите все тело или поврежденную часть тела в теплую воду на 1–3 минуты.
• Немедленно окунуться в холодную воду на 1 минуту.
• Повторяйте этот процесс в течение приблизительно 20 минут, заканчивая холодной водой.

Основной риск контрастной терапии заключается в том, что вы можете повредить кожу, если температура воды слишком горячая или слишком холодная. Это также может вызвать сердечную аритмию.

Контрастная ванна безопасна не при всех состояниях. Прежде чем попробовать контрастную гидротерапию, важно поговорить со своим врачом или поставщиком медицинских услуг, особенно если вы думаете об погружении большей части тела. Это особенно важно, если у вас:

• открытые раны
• проблемы с сердцем
• высокое кровяное давление
• тромбоз глубоких вен

Терапия контрастными ваннами представляет собой серию кратких, повторяющихся погружений в воду с чередованием теплой и холодной температур.

Исследования поддерживают использование контрастной гидротерапии для уменьшения мышечной усталости и уменьшения боли, отека и накопления молочной кислоты после интенсивных упражнений.