§ 37. Три состояния воды. Температура воды и её измерение

Определения и обозначения

Три состояния воды — твёрдое, жидкое и газообразное. Лёд и снег относятся к твёрдому состоянию, вода в стакане — к жидкому, а водяной пар — к газообразному. Это деление помогает понять, почему вода по-разному выглядит и ведёт себя при нагревании и охлаждении.

Лёд — вода в твёрдом состоянии. Он сохраняет свою форму, пока не начнёт нагреваться, а затем тает и становится жидкой водой. Знание этого перехода помогает не считать, что лёд и вода являются разными веществами.

Водяной пар — вода в газообразном состоянии. Настоящий пар обычно невидим, хотя над горячей водой может появляться белое облачко из мелких капель. Это понятие нужно, чтобы отличать невидимый газ от видимых капель воды.

Температура воды показывает, насколько вода нагрета или охлаждена. Её измеряют термометром, а результат записывают в градусах Цельсия, например 18 °C. Так можно сравнивать состояние воды в разные моменты и безопасно проводить опыты.

Как это устроено

В природе вода встречается в трёх состояниях, потому что её температура бывает разной. В холоде вода образует лёд и снег, при обычных условиях течёт в реках и озёрах, а при нагревании превращается в пар. Поэтому одно и то же вещество может выглядеть по-разному: его частицы движутся и располагаются не одинаково.

При нагревании частицы льда начинают двигаться быстрее, и лёд теряет твёрдую форму. Он тает, потому что получает тепло, и превращается в жидкую воду. При охлаждении движение частиц замедляется, вода замерзает и образует лёд.

Если продолжать нагревать жидкую воду, её частицы начинают покидать поверхность: происходит испарение. Вода превращается в газ, поэтому пар может распространяться в воздухе и быть невидимым. При охлаждении частицы пара движутся медленнее и сближаются, поэтому пар превращается в жидкие капли.

Чтобы измерить температуру, термометр опускают в воду и ждут установившегося показания. Он не должен касаться стенок и дна сосуда, потому что их температура может отличаться от температуры воды. Значение читают по шкале после остановки столбика жидкости; горячую воду измеряют осторожно, не касаясь сосуда и жидкости руками.

Три состояния воды и их признаки

Сначала найдите в таблице знакомый пример, а затем посмотрите, к какому состоянию он относится. В последнем столбце показано, какой переход происходит при нагревании или охлаждении. Так таблица помогает не только назвать состояние воды, но и предсказать его изменение.

Разбор задач

Задача 1. Состояния воды

Нужно назвать состояние воды в стакане, в кубике льда и в водяном паре. Каждый пример сравним с признаками трёх состояний. Стакан содержит текучую воду, кубик сохраняет форму, а пар распространяется в воздухе.

1. Вода в стакане принимает форму сосуда, значит, она жидкая.
2. Кубик сохраняет форму, значит, это вода в твёрдом состоянии.
3. Водяной пар является газообразной водой.

Ответ: в стакане вода жидкая, в кубике лёд твёрдый, водяной пар газообразный. Мы определили состояния по тому, как вода выглядит и ведёт себя. Такой способ подходит и для других примеров.

Задача 2. Показание термометра

Уровень жидкости в термометре остановился напротив отметки 18 °C. Нужно назвать температуру воды с единицей измерения. Остановившийся уровень означает, что термометр успел принять температуру воды.

1. Находим на шкале отметку, напротив которой остановился уровень жидкости.
2. Считываем число 18.
3. Добавляем единицу измерения температуры — градусы Цельсия, °C.

Ответ: температура воды равна 18 °C. Число без единицы измерения записано неполно. Поэтому в ответе указывают и значение, и обозначение градусов Цельсия.

Задача 3. Изменение температуры

До нагревания температура воды была 12 °C, а после нагревания стала 20 °C. Нужно узнать, на сколько градусов она повысилась. Для этого из нового показания вычитают прежнее.

1. Записываем конечную температуру: 20 °C.
2. Вычитаем начальную температуру: 20 − 12 = 8.
3. Проверяем знак результата: конечная температура больше начальной, значит, температура повысилась.

Ответ: температура воды повысилась на 8 °C. Разность показывает именно изменение температуры, а не её конечное значение. Поэтому нельзя отвечать только числом 20 °C.

Типичные ошибки

Иногда считают, что водяной пар всегда хорошо виден. На самом деле настоящий пар обычно невидим, а белое облачко состоит из мелких капель воды. Проверить себя можно так: не называть всякое белое облако над горячей водой паром.

Снег иногда называют отдельным состоянием воды. Это ошибка, потому что снег, как и лёд, является твёрдой водой. Если вода сохраняет форму из-за замерзания, относим её к твёрдому состоянию.

При таянии некоторые думают, что вода исчезает. Она лишь переходит из твёрдого состояния в жидкое, поэтому после таяния появляется вода. Самопроверка проста: сравните лёд до нагревания и воду после него.

Показание термометра могут снять слишком рано или прочитать не по той отметке. В этот момент термометр ещё не успел принять температуру воды, а ошибка в шкале меняет ответ. Нужно дождаться остановки уровня, держать прибор вдали от стенок и дна и внимательно считать деления.

Связь с другими темами

Для изучения состояний воды нужно уметь наблюдать свойства воды, льда и пара, а также различать нагревание и охлаждение. Эти знания пригодятся при изучении круговорота воды в природе и погоды. Умение измерять температуру понадобится во время наблюдений за погодой и при выполнении опытов.

Что запомнить

• Вода бывает твёрдой, жидкой и газообразной.
• Лёд и снег — вода в твёрдом состоянии.
• При таянии лёд становится жидкой водой.
• При замерзании вода превращается в лёд.
• При нагревании вода испаряется.
• Температуру воды измеряют термометром и записывают в градусах Цельсия.