Вода

Определения и обозначения

Вода — природное вещество, которое есть в реках, озёрах, морях, почве, воздухе и организмах. Она необходима живым существам для жизненных процессов: например, растения поглощают воду корнями, а люди и животные пьют её. Вода помогает переносить вещества внутри организма и поддерживает его работу. Поэтому наличие воды — одно из условий жизни.

Свойства воды — признаки, по которым можно описать её и отличить от других веществ. Чистая вода прозрачна, текуча, не имеет запаха и вкуса. Текучесть означает, что вода может перемещаться и принимать форму сосуда, в который её налили. Знание этих свойств помогает описывать воду и замечать, когда примеси меняют её вид, запах или вкус.

Состояния воды — формы, в которых она существует: твёрдая, жидкая и газообразная. Лёд и снег — твёрдая вода, вода в реке — жидкая, а водяной пар в воздухе — газообразная вода. Переходы между состояниями зависят от нагревания и охлаждения. Это понятие помогает понять, почему снег тает, а вода при нагревании испаряется.

Круговорот воды в природе — непрерывное перемещение воды между водоёмами, сушей и атмосферой, то есть воздушной оболочкой Земли. Вода испаряется, образует облака, выпадает осадками и снова попадает в водоёмы. В этом движении участвует вода и с поверхности суши, и из рек, озёр и морей. Круговорот объясняет, как вода возвращается туда, откуда прежде испарилась.

Как это устроено

Солнечные лучи нагревают поверхность водоёмов и суши, поэтому часть жидкой воды превращается в водяной пар и смешивается с воздухом. Этот переход называется испарением, а сам пар невидим. Тёплый воздух с водяным паром поднимается выше, где обычно холоднее. При охлаждении пар превращается в мельчайшие капли воды или кристаллики льда, из которых состоят облака.

В облаках капли сталкиваются и соединяются, становясь крупнее. Когда они тяжелеют настолько, что воздушные потоки уже не могут удерживать их, вода выпадает на землю дождём; при низкой температуре осадки могут выпадать снегом. На суше часть воды стекает по поверхности в ручьи и реки, а часть просачивается в почву. Реки и подземные воды в итоге пополняют водоёмы, и вода снова может испариться.

Состояние воды зависит от того, сколько тепла она получает или теряет. При охлаждении жидкая вода замерзает и становится льдом, а при нагревании её частицы движутся быстрее и вода испаряется. Лёд при нагревании тает и превращается в жидкость; при дальнейшем нагревании испарение идёт быстрее. В природе эти изменения происходят при смене погоды и времени года, поэтому вода переходит из одного состояния в другое.

Вода нужна растениям, животным и человеку, потому что в ней и с её участием происходят важные жизненные процессы. Растения поглощают воду корнями и используют её при росте; животные и люди пьют воду, а также получают её с пищей. Вода помогает организму переносить растворённые вещества и поддерживать нормальную работу органов. Если воды недостаточно, живой организм не может долго существовать.

На Земле много воды, но основная её часть солёная, а доступная пресная вода распределена неравномерно: часть заключена во льдах и под землёй. Поэтому запасы воды, пригодной для питья и повседневного использования, ограничены. Нельзя выливать в водоёмы мусор, масло, краску и другие загрязнители; бытовые стоки должны очищаться. Воду дома можно беречь, закрывая кран, когда она не нужна, и устраняя протечки.

Вода в природе и её состояния

В таблице сопоставлены состояния воды, их признаки и примеры. Строка о переходах показывает, как одно состояние сменяется другим при нагревании или охлаждении. Используй её, чтобы объяснить, что происходит со снегом, льдом, водой и паром в разных условиях.

Разбор задач

Задача 1. Распредели снег, речную воду и водяной пар по состояниям воды. Нужно определить состояние каждого примера, а не ориентироваться только на место, где он встречается. Снег можно взять в руки, речная вода течёт, а пар находится в воздухе. Сопоставим эти наблюдения с признаками твёрдого, жидкого и газообразного состояний.

1. Снег сохраняет форму снежинки или рыхлого слоя и состоит из кристалликов льда, поэтому это твёрдая вода.
2. Вода в реке течёт и принимает форму русла, значит, она находится в жидком состоянии.
3. Водяной пар распространяется в воздухе и не виден, поэтому это газообразное состояние воды.

Ответ: снег — твёрдое состояние, речная вода — жидкое, водяной пар — газообразное. Проверка простая: лёд и снег сохраняют форму, жидкость течёт, а газ распространяется в воздухе. Помни, что видимое белое облачко над кипящей водой состоит из капель, а не из самого невидимого пара.

Задача 2. Объясни, почему после дождя лужи постепенно исчезают в тёплый солнечный день. Сначала выясним, что происходит с водой, если её нагревают. Солнечные лучи нагревают лужу, а окружающий воздух помогает уносить воду с её поверхности. Значит, нужно связать уменьшение лужи с переходом жидкой воды в газообразное состояние.

1. После дождя вода остаётся на поверхности земли в виде луж.
2. Солнечное тепло нагревает воду, и часть её испаряется — превращается в невидимый водяной пар.
3. Пар смешивается с воздухом и уносится движением воздушных масс, поэтому воды в луже становится меньше.

Ответ: лужи уменьшаются, потому что вода испаряется. Она не исчезает, а переходит в газообразное состояние и попадает в воздух. В тёплый солнечный день испарение обычно идёт быстрее, чем в прохладную пасмурную погоду.

Задача 3. Проследи путь капли от моря до реки: опиши, как она может попасть в облако, выпасть на сушу и вернуться в водоём. Здесь нужно выстроить события по порядку и проследить, как меняется состояние воды. Капля не обязательно вернётся именно в ту реку, откуда прежде пришла в море: она может пройти разными путями. Главное — связать испарение, образование облаков и осадки со стоком воды по суше.

1. Солнце нагревает морскую воду, и часть её испаряется, становясь невидимым водяным паром.
2. Пар поднимается вместе с воздухом и охлаждается; из него образуются мелкие капли, которые собираются в облако.
3. Капли в облаке соединяются и увеличиваются, а затем выпадают на сушу дождём или, если холодно, снегом.
4. Дождевая вода стекает по поверхности в ручьи и реки или просачивается в почву, а позднее попадает в реку.

Ответ: капля испаряется из моря, входит в состав облака, выпадает на сушу осадками и вместе с поверхностными или подземными водами возвращается в реку. Затем речной сток может донести её до моря. Так один и тот же объём воды перемещается между водоёмом, атмосферой и сушей.

Типичные ошибки

Ошибка: считать водяной пар видимым дымом. Так думают, потому что над кипящей водой появляется белое облачко. Но водяной пар невидим, а белое облачко состоит из мельчайших капель, возникших, когда пар охладился. Проверь себя: если вещество видно как белую взвесь, это не сам газообразный пар.

Ошибка: думать, что вода исчезает при испарении. Лужа становится меньше, поэтому кажется, будто вода пропала. На самом деле она превратилась в водяной пар и смешалась с воздухом, то есть продолжает находиться в окружающей среде. Проверить эту мысль помогает наблюдение за каплями на холодной поверхности: пар может снова превратиться в жидкую воду.

Ошибка: смешивать замерзание и таяние. Эти процессы путают, потому что оба связаны со льдом и водой. При замерзании жидкая вода охлаждается и становится льдом, а при таянии лёд нагревается и становится жидкостью. Чтобы проверить себя, назови исходное состояние: жидкость при замерзании превращается в твёрдое вещество, твёрдый лёд при таянии — в жидкость.

Ошибка: считать, что любая природная вода годится для питья. Вода может выглядеть чистой, но содержать невидимые микробы или вредные вещества. Морская вода солёная, а загрязнённая вода может быть опасна для здоровья, поэтому одного взгляда недостаточно. Проверяй себя вопросом: известно ли, что вода прошла необходимую проверку или очистку? Без этого пить её нельзя.

Связь с другими темами

До изучения темы пригодятся наблюдения за дождём, снегом, льдом и тем, как меняется вода при нагревании. Они помогают замечать признаки разных состояний и связывать изменения с температурой. Можно вспомнить, что происходит с лужей в жаркий день и с водой после мороза.

Знания о воде пригодятся при изучении погоды, водоёмов, природных сообществ и охраны природы. Круговорот помогает понять, откуда берутся осадки и как пополняются реки и озёра. А сведения о загрязнении и запасах пресной воды объясняют, почему водоёмы нужно защищать.

Что запомнить

• Вода встречается в природе в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.
• При нагревании вода испаряется, при охлаждении водяной пар может превращаться в капли.
• Вода в природе непрерывно перемещается и меняет состояние.
• Круговорот воды связывает водоёмы, сушу и атмосферу.
• Вода необходима всем живым организмам.
• Пресную воду нужно беречь и защищать от загрязнения.