5. Вода — жидкость

Определения и обозначения

Жидкость — состояние вещества, при котором оно сохраняет объём, но не имеет собственной формы. Это значит, что вода не похожа на отдельный предмет с постоянными очертаниями, а занимает доступное ей пространство.

Текучесть — способность жидкости переливаться и принимать форму сосуда. Благодаря текучести вода может двигаться, разделяться на струйки и растекаться по поверхности.

Объём — количество места, которое занимает вода. При переливании из одного сосуда в другой объём обычно не меняется, хотя высота и форма воды могут стать другими.

Поверхность жидкости — граница воды с воздухом. В покоящейся воде она располагается горизонтально, поэтому по её поверхности можно сравнивать, ровно ли стоит вода.

Как это устроено

Налейте воду в стакан, затем перелейте её в бутылку и блюдце. В стакане вода имеет одну форму, в бутылке становится более высокой и узкой, а в блюдце — низкой и широкой. Причина в том, что жидкость не удерживает собственные очертания и заполняет ту часть сосуда, куда может попасть.

При переливании меняется форма занимаемого водой пространства, но количество самой воды остаётся тем же. Если не пролить воду и не добавить её, одни и те же частицы просто переместятся в другой сосуд. Поэтому объём можно считать сохранённым, даже если уровень воды стал выше или ниже.

Текучесть позволяет воде двигаться под действием силы тяжести. Когда один сосуд наклоняют, вода перемещается к более низкой стороне, а при соединении сосудов перетекает из одного в другой. На ровной поверхности вода также может растекаться, пока не встретит край или углубление.

Свободная поверхность покоящейся воды всегда устанавливается горизонтально. Сила тяжести тянет воду вниз, поэтому её верхний слой принимает самое устойчивое положение, одинаково удалённое от направления вниз. Если стакан наклонить, вода изменит форму внутри него, но верхняя граница воды не станет параллельной наклонному дну.

Твёрдое тело, например кусок льда, сохраняет собственную форму и объём. Вода сохраняет объём, но меняет форму, а газ, например воздух, не сохраняет ни форму, ни объём и заполняет весь сосуд. Так свойства формы и объёма помогают различать три состояния вещества.

Чем различаются твёрдое, жидкое и газообразное состояния вещества

Чтобы пользоваться таблицей, сначала выберите свойство, которое нужно проверить, а затем сравните состояния вещества. Особенно полезно смотреть на форму и объём одновременно: по этим двум признакам жидкость легко отличить от твёрдого тела и газа.

Разбор задач

Задача 1

Воду перелили из стакана в бутылку. Определите, что изменилось, а что осталось прежним.

1. Сравним сосуды: стакан и бутылка имеют разную форму, поэтому вода расположится в них по-разному.
2. Проверим, проливали ли воду и добавляли ли её. По условию этого не было, значит, количество воды осталось тем же.
3. Сделаем вывод: изменилась форма занимаемого пространства, а объём сохранился.

Ответ: форма воды изменилась, объём воды остался прежним. В стакане и бутылке вода выглядит по-разному из-за формы сосудов.

Задача 2

В стакан налили воду и наклонили его. Опишите форму воды и положение её свободной поверхности.

1. После наклона вода переместится к нижней стороне стакана и примет новую форму.
2. Найдём свободную поверхность — границу воды с воздухом, а не дно и не стенку стакана.
3. В покое эта граница сохраняет горизонтальное положение, поэтому она не будет параллельна наклонному дну.

Ответ: вода примет форму нижней части наклонённого стакана, а её свободная поверхность останется горизонтальной. Форма воды зависит от сосуда, но положение поверхности определяется силой тяжести.

Задача 3

Воду, кусок льда и воздух поместили каждый в отдельный сосуд. Сравните, какие из них сохраняют собственную форму и объём.

1. Лёд — твёрдое тело, поэтому он сохраняет свою форму и объём.
2. Вода — жидкость: собственной формы она не сохраняет, но её объём обычно сохраняется.
3. Воздух — газ: он принимает форму сосуда и заполняет всё доступное пространство, поэтому не сохраняет собственный объём.

Ответ: лёд сохраняет форму и объём, вода сохраняет только объём, а воздух не сохраняет ни форму, ни объём. Так сравниваются три состояния вещества.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что вода сохраняет форму, потому что в стакане похожа на стакан. Так думают, если обращают внимание только на вид воды. Проверьте себя, перелив воду в сосуд другой формы: очертания изменятся.

Ошибка: полагать, что при переливании меняется объём воды. На самом деле меняется форма пространства, занятого водой, а не количество воды. Для проверки сравните воду до и после переливания, если ничего не пролилось.

Ошибка: утверждать, что поверхность воды всегда параллельна дну сосуда. Это неверно для наклонённого сосуда, потому что покоящаяся поверхность горизонтальна. Представьте стакан на наклонной доске и отдельно проведите горизонтальную линию.

Ошибка: считать, что жидкость не может растекаться, раз она сохраняет объём. Объём и форма — разные свойства: вода может занимать тот же объём, распределяясь шире и тоньше. Проверить это можно, вылив немного воды на ровную поверхность.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно уметь различать вещества и тела, а также наблюдать и описывать их свойства. Это помогает точно говорить не только о воде, но и о сосуде, льде и воздухе.

Свойства воды связаны с изучением твёрдых тел и газов. Сравнение формы, объёма и способности течь помогает понять особенности трёх состояний вещества.

Знания о жидкостях пригодятся при изучении круговорота воды в природе. Они также нужны для практических работ, где воду переливают, измеряют и наблюдают за её движением.

Что запомнить

• Вода при обычных условиях — жидкость.
• Жидкость не сохраняет собственную форму.
• Жидкость принимает форму сосуда.
• Жидкость сохраняет свой объём при переливании.
• Жидкость может течь и растекаться.
• Свободная поверхность покоящейся воды горизонтальна.