Три состояния воды. Температура воды и её измерение

Определения и обозначения

Твёрдое состояние воды — состояние, при котором вода сохраняет форму и объём. Лёд и снег не растекаются сами по себе. Это понятие помогает понять, почему замёрзшая вода может быть кубиком или снежным комком.

Жидкое состояние воды — состояние, при котором вода сохраняет объём, но принимает форму сосуда. Налитая вода остаётся водой, хотя в стакане и кастрюле выглядит по-разному. Так можно узнать жидкость по её поведению.

Газообразное состояние воды — состояние, при котором вода не сохраняет ни форму, ни объём. Водяной пар заполняет доступное пространство и обычно невидим. Это объясняет, почему испарившаяся вода не остаётся отдельной лужей.

Температура — величина, показывающая, насколько тело нагрето или охлаждено. Её измеряют термометром в градусах Цельсия, обозначение — °C. Температура помогает определить, может ли вода замёрзнуть, растаять или испариться.

Как это устроено

Вода может быть твёрдой, жидкой или газообразной в зависимости от температуры. Температура влияет на движение мельчайших частиц воды. При изменении их движения вода меняет своё состояние, хотя остаётся одним и тем же веществом.

При охлаждении частицы жидкой воды двигаются медленнее и располагаются более упорядоченно. Поэтому вода постепенно замерзает и превращается в лёд. При нагревании частицы начинают двигаться быстрее, связи между ними ослабевают, и лёд тает.

При сильном нагревании частицы жидкой воды получают много энергии и покидают её поверхность. Вода испаряется и превращается в водяной пар, который смешивается с воздухом. Когда пар охлаждается, его частицы двигаются медленнее и снова соединяются в капли воды.

В твёрдом состоянии частицы расположены близко друг к другу и сохраняют порядок, поэтому лёд удерживает форму. В жидкости частицы тоже находятся рядом, но могут перемещаться, поэтому вода течёт и принимает форму сосуда. В газе частицы далеко друг от друга и движутся свободнее, поэтому пар не имеет постоянных формы и объёма.

Температуру определяют по термометру, потому что его жидкость изменяет объём при нагревании и охлаждении. Сначала рассматривают шкалу и узнают цену одного деления, то есть значение промежутка между соседними отметками. Затем находят верхний уровень столбика жидкости и называют число в градусах Цельсия.

Состояния воды и их признаки

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите состояние воды, а затем сравните его форму и объём с признаками в строке. Последний столбец показывает, какой переход возможен при нагревании или охлаждении. Если вода меняет вид, это не значит, что она перестаёт быть водой.

Разбор задач

Задача 1

Нужно определить состояние воды в стакане, кубика льда и пара над кипящей водой. У каждого примера есть свой внешний признак. Сравним их с признаками трёх состояний.

1. Вода в стакане течёт и принимает форму стакана, значит, она жидкая.
2. Кубик удерживает собственную форму и объём, значит, это твёрдое состояние.
3. Пар образуется при нагревании воды и распространяется в воздухе, значит, это газообразное состояние.

Ответ: вода в стакане жидкая, кубик льда твёрдый, водяной пар газообразный.

Задача 2

На термометре столбик жидкости показывает 20 °C. Нужно правильно прочитать шкалу и записать результат с единицей измерения. Цена деления нужна, чтобы не пропустить значение между крупными отметками.

1. Рассматриваем шкалу и определяем, сколько градусов приходится на одно деление.
2. Находим верхний уровень столбика жидкости.
3. Сопоставляем уровень со шкалой и получаем 20 градусов.
4. Записываем результат как 20 °C, а не просто числом 20.

Ответ: температура воды равна 20 °C.

Задача 3

Утром температура воды была 5 °C, а после нагревания стала 35 °C. Сначала узнаем разницу между двумя показаниями, затем свяжем нагревание с изменением состояния воды. Для этого из большей температуры вычитаем меньшую.

1. Записываем значения: 35 °C и 5 °C.
2. Вычитаем: 35 − 5 = 30.
3. При дальнейшем сильном нагревании вода будет испаряться и превращаться в пар.

Ответ: температура повысилась на 30 °C; при сильном нагревании вода может перейти в газообразное состояние.

Типичные ошибки

Иногда водяной пар называют дымом. Так ошибаются, потому что над горячей водой можно увидеть беловатое облачко, но настоящий пар обычно невидим, а дым состоит из твёрдых частиц. Проверьте себя: спросите, образовался ли газ из воды или есть ли в воздухе частицы горения.

Некоторые думают, что лёд не является водой. Ошибка появляется из-за различия внешнего вида и твёрдости, хотя состав вещества не изменился. Проверка проста: при нагревании лёд тает и снова становится жидкой водой.

Показание термометра иногда снимают не по верхнему уровню столбика или начинают отсчёт не от нулевой отметки. Это происходит, когда ученик смотрит на середину столбика или считает деления без начала шкалы. Чтобы проверить себя, найдите ноль, цену деления и верхушку столбика на одном уровне глаз.

Нельзя называть только число без единицы измерения или забывать знак температуры ниже нуля. Число 5 может означать 5 °C или −5 °C, а это разные условия для воды. Записывайте знак, число и обозначение °C полностью.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно уметь наблюдать нагревание и охлаждение воды, сравнивать большее и меньшее и понимать деления шкалы. Эти навыки помогают не просто увидеть изменение, а описать его точно. Особенно важно различать направление изменения температуры.

Знания о состояниях воды понадобятся при изучении круговорота воды в природе и погоды. Они помогают объяснить замерзание, таяние, кипение и испарение. По температуре можно предположить, какие изменения произойдут с водой.

В быту термометром измеряют температуру воздуха, воды и тела. Понимание показаний помогает безопасно пользоваться горячей водой и не прикасаться к слишком горячим предметам. Измерять температуру кипящей воды нужно осторожно и только подходящим термометром.

Что запомнить

• Вода бывает в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.
• Лёд — твёрдое состояние воды.
• В жидком состоянии вода принимает форму сосуда, но сохраняет объём.
• Водяной пар — газообразное состояние воды.
• При нагревании вода испаряется, а при охлаждении пар превращается в воду.
• Температуру измеряют термометром.
• Единица измерения температуры — градус Цельсия (°C).