Вода

Определения и обозначения

Вода — вещество, встречающееся в природе в жидком, твёрдом и газообразном состояниях. Это значит, что вода может быть жидкостью в реке, льдом зимой или паром в воздухе. Знание трёх состояний помогает узнавать воду не только в стакане, но и в природных явлениях.

Водяной пар — газообразное состояние воды, невидимое для глаза. Он образуется, когда вода испаряется, например при нагревании. Это понятие помогает отличать сам пар от видимых капель, которые появляются при его охлаждении.

Растворение — процесс, при котором вещество равномерно распределяется в воде. Например, при размешивании соли её частицы расходятся по всей воде, хотя глаз уже не может их различить. Это понятие нужно, чтобы объяснить, почему некоторые вещества исчезают из виду, но остаются в жидкости.

Раствор — однородная смесь воды и растворённого в ней вещества. В солёной воде соль распределена равномерно, поэтому в разных местах стакана вкус одинаковый. Понимание этого слова помогает отличать раствор от смеси, в которой заметны отдельные частицы, например песок на дне.

Как это устроено

Вода есть в реках, озёрах и морях, но её можно найти и под землёй: там она заполняет промежутки между частицами почвы и горных пород. В воздухе вода присутствует в виде невидимого пара, который образуется при испарении. Вода входит и в состав организмов растений, животных и человека, потому что живые существа не могут обходиться без неё.

Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса. Эти признаки относятся именно к чистой воде: примеси могут изменить её цвет, запах или вкус. Вода текучая, поэтому она не сохраняет свою форму, а растекается внутри сосуда и принимает его форму. При этом поверхность и объём жидкости ограничены стенками сосуда.

Вода меняет состояние при изменении температуры. Когда она замерзает, частицы располагаются так, что вода становится твёрдой и сохраняет форму куска льда. При нагревании частицы движутся активнее, и вода испаряется: часть её переходит в невидимое газообразное состояние — водяной пар. Поэтому лёд, жидкая вода и пар — одно вещество, а не три разных вещества.

Не всякое вещество смешивается с водой одинаково. Соль при перемешивании растворяется: её частицы распределяются в воде, и смесь становится однородной. Песок не растворяется, потому что его частицы остаются отдельными; со временем многие из них оседают на дно. Так можно заметить разницу между растворимыми и нерастворимыми веществами.

Круговоротом воды называют её постоянное перемещение в природе. С поверхности водоёмов и влажной земли вода испаряется, а в более прохладном воздухе водяной пар охлаждается и превращается в крошечные капли. Капли собираются в облака; когда они становятся крупными и тяжёлыми, выпадают на землю дождём, снегом или градом. Вода стекает в реки и озёра, просачивается в почву, и движение продолжается.

Состояния воды и их свойства

В таблице сопоставлены три состояния воды, места, где их можно встретить, и признаки каждого состояния. Последний столбец показывает, что помогает воде переходить из одного состояния в другое. Используй строки, чтобы сравнить воду в стакане, лёд и водяной пар.

Разбор задач

Задача 1. Назови состояние воды в стакане, в кубике льда и в облаке водяного пара. Сначала определи, сохраняет ли вода форму, затем вспомни, какое состояние связано с текучестью и какое — с испарением. Не путай невидимый пар с капельками, которые могут быть видны в воздухе.

1. В стакане вода течёт и принимает форму сосуда, значит, она жидкая.
2. Кубик сохраняет форму, значит, вода в нём находится в твёрдом состоянии.
3. Водяной пар — газообразное состояние воды, которое само по себе невидимо.

Ответ: в стакане вода жидкая, в кубике льда — твёрдая, а водяной пар — газообразный. Если облачко видно, это не сам пар, а мелкие капли воды. Такой вывод можно проверить, сравнив признаки состояний.

Задача 2. В стакан с водой положили соль и песок. Определи, что растворится, и предложи проверку. Одного взгляда сразу после перемешивания недостаточно: частицы песка могут плавать в воде, пока не осядут. Поэтому результат нужно наблюдать некоторое время.

1. Перемешай воду и проследи, что происходит с солью и песком.
2. Соль распределится в воде и перестанет быть видимой; песчинки останутся отдельными.
3. Подожди: песок осядет на дно, а соль в виде частиц увидеть нельзя. При желании воду можно выпарить: на дне останутся кристаллы соли.

Ответ: соль растворится, а песок — нет. Проверить это можно по осадку песка и по тому, что после выпаривания воды остаётся соль. Растворение не означает, что вещество исчезло: оно лишь распределилось в воде.

Задача 3. Объясни, как вода из лужи после дождя может снова попасть на землю в виде осадков. Нужно перечислить этапы по порядку, потому что каждый следующий происходит благодаря предыдущему. Проследи путь воды от лужи через воздух обратно к земле.

1. Солнечное тепло нагревает воду в луже, и часть её испаряется.
2. Водяной пар поднимается и охлаждается; из него образуются мелкие капли, собирающиеся в облака.
3. Капли соединяются, становятся крупнее и выпадают на землю дождём. В холодную погоду осадки могут быть снегом или градом.

Ответ: вода из лужи испаряется, в облаке превращается в капли и возвращается на землю в виде осадков. Затем она может снова собраться в лужах, реках и озёрах. Так продолжается круговорот воды.

Типичные ошибки

Ошибка: считать водяной пар видимым белым облаком. Её допускают потому, что над горячей водой часто заметен белый след, но это уже охлаждённый пар и множество маленьких капель. Проверь себя: настоящий водяной пар невидим, а капельки становятся заметны, когда пар охлаждается.

Ошибка: думать, что растворённое вещество исчезло. Оно просто распределилось в воде настолько равномерно, что отдельные частицы не видны. Проверка проста: если выпарить воду из раствора соли, соль останется, значит, она не исчезла.

Ошибка: считать, что в воде растворяются все вещества. Такое мнение появляется, если судить только по тому, что вещества перемешали с водой; однако песок остаётся отдельными частицами и оседает. Дай смеси отстояться: осадок покажет, что песок не растворился.

Ошибка: считать лёд и водяной пар другими веществами. Так можно подумать, потому что лёд твёрдый, а пар невидимый и ведёт себя не так, как жидкость. Проверь себя изменением температуры: лёд тает в воду, а при испарении вода становится паром, то есть меняется состояние одного вещества.

Связь с другими темами

Чтобы понять свойства воды, полезно знать, что вещества отличаются друг от друга и могут находиться в разных состояниях. Эти знания помогают объяснить замерзание, таяние и испарение. Они пригодятся и при изучении погоды: облака, дождь и снег связаны с изменением состояния воды. Круговорот воды показывает, как природные явления соединены между собой. Знание о воде помогает понять, почему она необходима растениям, животным и человеку.

Что запомнить

• Вода встречается в природе в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном.
• Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса.
• При замерзании вода превращается в лёд.
• При нагревании вода испаряется.
• Одни вещества растворяются в воде, другие — нет.
• В природе вода постоянно участвует в круговороте.