16 опытов со льдом - исследования зимнего марафона

Продолжаем наш зимний марафон. На этот раз выполняем исследовательское задание от Татьяны - опыты со льдом. Скажу честно, мы с мальчиками стараемся ничего не упустить из нашего марафона, всего уже выполнено 10 заданий! И еще одно осталось. И вот что я подмечаю, что все эти занятия очень разнообразили нашу жизнь. Я, конечно, как и многие родители, стремлюсь играть и заниматься с детьми.  Но, как правило, все зависит от идеи. Вот она возникла, я подготовила все, поиграли. Но если идеи нет? Многим может показаться, что у меня идеи просто роятся в голове, но это не так. В круговороте дней, забот ежедневных - учеба, работа, кружки, дом, магазины.... В общем, все мы сами знаем, как оно бывает. Идеи не успевают формироваться, или я начинаю от них отмахиваться. И вот на помощь приходит марафон, который не только дает готовый комплект идей, но и заставляет мысль двигаться в нужном направлении, начинают рождаться новые идеи, да и стимулирует то, что нужно поиграть и написать про это. В общем, ура! - зимнему марафону, ура! - всем девочкам вдохновителям! Ну, это вступление, а теперь наша коллекция исследований со льдом, которых мы собрали 16 штук).

1. Цветной лед

Я заморозила два больших куска льда и предложила мальчикам капать на него из пипеток крашенной соленой водой.

Результата таяния льда мы не наблюдали особого, потому решили добавить соль в чистом виде. Теперь лед мы солили.

А потом снова капали соленой водой.

На этот раз процесс пошел.

Соль стала проедать дырки во льду, даже можно было впрыснуть воду прямо внутрь.

Дети с увлечением ковыряли лед.

В итоге залили соленой водой))).

Что происходило? При таянии льда на его поверхности начинает образовываться вода, добавляя соль, мы заставляем этот процесс активизироваться, так как температура замерзания соленой воды ниже, чем простой воды.

2. Примерзшая нитка.

На кусок льда мы положили чуть-чуть соли. В этом месте образовалась вода. Вкладываем ниточку в это место и оставляем на короткое время. Нитка примерзает.

Что происходило? Под солью лед слегка подтаял, получилась вода, но после того, как мы вложили нитку, вода стала снова замерзать. Дело в том, что температура окружающего льда достаточно низка, чтобы вновь заморозить воду. Так нитка оказалась примерзшей.

3. Скорость таяния снега и льда.

Зима у нас такая, что со снегом откровенно туго. Он то есть, то уже нет. Опыты мы стали проводить, когда почти уже нет). Но немного нашли, принесли домой. Из одной небольшой части снега Артур слепил снежок. Вторую часть снега положили так просто, не слепленным.

Части снега были примерно равны кусочку льда. Осталось только наблюдать, что же растает быстрее?

Подтаивать начало все, но рассыпчатый снег чуть больше.

Вскоре стало заметно, как хорошо подтаял комок снега, а рассыпчатый и вовсе растаял.

В итоге и комочек снега превратился в воду, а лед пока уменьшился только в два раза.

Что происходило? Плотность льда значительно превышает плотность снега. Кроме того в снегу есть примеси, среди которых даже соль. Все это ускоряет скорость таяния. Снег, из которого был сделан снежок имел большую плотность, чем просто снег, потому таял медленнее, но эта плотность не столь высока, как у льда.

4. Тонут ли снег и лед?

Опускаем в воду немного снега и кусочек льда и проверяем - будут они тонуть или плавать? И то, и другое остается на поверхности воды, только снег чуть больше погружается в нее, но ни снег, ни лед не тонут.

Снег в воде быстрее тает, чем лед. И мы замечаем насколько грязный он был.

Что происходило? При замерзании вода приобретает более четкую структуру. От того, что она выстраивается в определенном порядке, она расширяется (это мы будем еще наблюдать в другом опыте). И вот такая четкая структура дает льду и снегу меньшую плотность по сравнению с водой. Благодаря чему они и плавают на поверхности. Снег имеет более подвижную структуру, более пористый. И в эти поры проникает вода, потому он слегка погружается в воду, но все равно остается на поверхности.

5. Склеивание льда.

Из морозильной камеры вынимаем по два кусочка льда. И прижимаем их друг к другу.

Все, теперь их не так-то просто разделить! Они приклеились к друг другу.

Что происходило? Дело в том, что когда мы вынимаем лед их холодильника, он сразу начинает слегка подтаивать. На его поверхности образуется чуть-чуть воды. Если мы приложим один кусок к другому, то сам лед эту воду между кусочками снова замораживает. Так и склеиваются льдинки.

6. Скорость таяния льда.

Мы решили проверить, где лед растает быстрее - в бумаге, в фольге, в полиэтилене или в ткани? Для этого равные куски льда завернули в соответствующие материалы.

Периодически мы их слегка щупали, убеждаясь, что лед еще почти не растаял. И вот, в некоторых местах мы обнаружили, что льда почти нет. И развернули все 4 упаковки.

В бумаге лед растаял достаточно сильно.

Но в фольге остался вообще крохотный кусочек.

В то время, когда в полиэтилене и ткани он лишь слегка подразморозился.

Что происходило? Все материалы проводят тепло в большей или меньшей степени. Через одни теплый воздух проникает легко, через другие наоборот. Так мы выяснили, что фольга обладает высокой теплопроводностью, а вот ткань и полиэтилен - низкой.

7. Лед в шубе.

Этот опыт еще интереснее, чем предыдущий, хотя о том же. Один кусочек льда мы поместили в полиэтилен и просто положили, а второй упаковали вместе с полиэтиленом в шубу (точнее в дубленку). На вопрос - что быстрее растает? Дети уверено ответили: тот, что в шубе, потому что она греет.

Но после того, как мы решили посмотреть, что же все же происходит в упаковках, мы заметили, что лед из шубы практически не изменил свою форуму, а лед просто в полиэтилене подтаял. (На фото, к сожалению, это плохо видно, но разница, действительно ощущается хорошо).

Что происходило? Дело в том, что шуба обладает низкой теплопроводностью. А за чет ворсистости этот процесс еще больше ослабевает. Таким образом шуба не греет, она сохраняет изначальную температуру. Был человек теплым, шуба его тепло будет сохранять и на улице. А если в нее поместить что-то холодное, то даже в теплом помещении оно таковым и останется.

8. Масло, лед и вода.

Мы уже выяснили, что лед не тонет в воде. А теперь решили проверить, будет ли он тонуть в масле? Но решили опыт скомбинировать и с водой. Сперва налили в стакан подсолнечное масло.

Добавили туда же воду.

И обнаружили, что вода с маслом не смешалась, не налилась наверх, а "поднырнула" под масло.

Тогда мы добавили лед. И обнаружили, что он погрузился в масло до уровня воды.

Для красоты опыта мы капнули туда еще несколько капель пищевого красителя. И увидели, что через масло опи проходили в виде шариков, не окрашивая его.

А дойдя до воды, погрузились и сразу стали распространяться в ней.

Красота необыкновенная. За одно увидели масленую пленку около льда.

Что происходило? Масло поднялось над водой, потому что его плотность меньше, чем у воды. Лед погрузился в масло, потому что его плотность больше масла, но так как она при этом меньше плотности воды, он остался на ее поверхности. Капли красителя попадая в масло покрывались тонкой пленкой. Они опускались к воде и через некоторое время пленка рвалась, оставаясь на поверхности воды, а сам краситель начинал распространяться в воде. Движение молекул в воде заставляют краситель без перемешивания разбегаться по всему его объему, потому мы наблюдаем интересное окрашивание.

9. Мороз на столе.

Мы взяли кусочки льда, завернули их в полотенце и раскололи молотком на мелкие куски.

Затем засыпали куски льда в стакан и добавили соль. Быстро перемешали. На деревянную дощечку налили немного воды и поставили сверху стакан.

Держа руки рядом со стаканом мы могли ощущать сильный холод. Стакан трогать нельзя, он может быть очень-очень холодным.

Через некоторое время мы поднимали стакан и обнаружили, что дощечка слегка примерзла к стакану, даже поднялась вместе с ним, но быстро оторвалась.

Что происходило? Опыт на самом деле у нас получился наполовину. В идеале на стакане мог образоваться иней, а дощечка примерзнуть намного сильнее. Почему это не получилось? Возможно, было мало льда, соли, может быть мы взяли слишком толстый стакан, налили много воды на доску. В любом случае стоит попытаться еще раз))). Дело в том, что когда лед смешивается с солью, он начинает таять. Для этого процесса требуется много энергии, которую он получает из вне, потому снаружи стакана становится очень холодно. Это реально ощущается. Так может образоваться и иней. Именно поэтому примерзает дощечка к стакану.

10. Шипящий лед.

Для этого опыта я заморозила воду смешанную с содой. Добавила немного красителя. Дети капали уксусом из пипеток на лед.

Лед стал шипеть.

Сперва не очень активно, потом мы плеснули уксус прямо из бутылки и процесс пошел веселее. Но все равно, мы ожидали большей зрелищности, может стоило добавить больше соды?))))

Что происходило? Уксус - кислота, сода - щелочь. При взаимодействии с уксусом сода распадается на соль, воду и углекислый газ. Именно он выделяется пузырьками. Так как сода была с водой, и замороженная, то процесс этот шел не так активно, как при простом контакте.

11. Круговорот воды в природе.

Устроить круговорот воды можно в простой банке. Для этого нам понадобился кипяток, который мы налили в банку. Сверху закрыли крышкой и поставили тарелку со льдом.

Пар от воды поднимался вверх, а потом оседал каплями на стенках банки.

Что происходило? При кипении вода превращается в пар, он легче воздуха и поднимается вверх. Тут он охлаждался льдом и превращался опять в воду, оседая каплями на стенках банки. Именно так и в природе, вода испаряется в поверхности земли, поднимается высоко, где охлаждается воздухом, а потом, превратившись в воду, выпадает на землю в виде осадков.

12. Соленый и сладкий лед.

Хоть нам и известно, что соленая вода замерзает при достаточно низких температурах, мы все же решили проверить, что замерзнет раньше - сладкая или соленая вода. Для этого дети сделали перенасыщенные растворы.

Наша морозильная камера в верхнем отделении, куда на ночь мы поместили наши формы, установлена на -19 градусов. Быстрее замерзла сладкая вода. А вот утром мы обнаружили интересный эффект. Соленый кусок был более прозрачен и как-то не полноценно замершим. Присутствовала некоторая рыхлость. Кроме того мы решили попробовать лед на вкус. Лизнули все куски со всех сторон и выяснили, что они одинаково соленые или сладкие, в зависимости от наполнения, везде. По идее, должно было быть иначе, с одной стороны куски должны были стать пресными, не знаю, почему этого не произошло.

Что происходило? Сладкая вода имеет более высокую температуру замерзания, потому она замерзла раньше. Слишком перенасыщенный раствор соли с трудом замерзал даже при -19 градусах, но все же замерз. Что касается вкуса, то считается, что при замерзании атомы воды выстраиваются в четкую кристаллическую решетку и освобождаются от примесей. Однако на практике этого не случилось. Почему, ответить не могу. Кстати, поэтому считается, что красивый цветной лед сделать не получится, и все же у нас выходило, и думаю, у многих других тоже))).

13. Замерзание различных веществ. 

Еще один тест. Мы налили в ячейки подсолнечное масло, простую воду, соленую воду, уксус и молоко.

Через некоторое время в морозильной камере при -15, мы обнаружили, что вода замерзла.

А вот соленая вода приобрела этакую кашецеобразную форму (на фото сверху).

Молоко тоже полностью замерзло.

А уксус по своему внешнему виду напоминал очень соленую воду - кашица.

Масло стало мутным и чуть более густым, но ни капельки не замерзло.

Что происходило? Температура застывания различных веществ зависит от их свойств. Потому она у всех разная. Чистая вода застывает при температуре 0 градусов, потому она первая замерзла хорошо. Молоко застывает примерно при температуре - 0,5 градуса, в зависимости от жирности и прочих свойств, температура будет слегка меняться, но не значительно. Поэтому и молоко хорошо замерзло. Соленая вода может застывать от -2 градусов, в зависимости от насыщенности раствора. В нашем случае раствор был весьма насыщен, вот и получили кашицу. То же самое с уксусом. Температура его застывания -3 градуса. Если бы мы его оставили на ночь, то, конечно, увидели бы застывший кусок, но через час это была каша))). В вот температура замерзания рафинированного подсолнечного масла от -16 до -19 градусов. Так что -15 в морозильной камере только слегка изменили вид масла.

14. Краситель во льдах.

Итак, мы решили все же опробовать вытеснение красителя льдом. Но так как по прошлым творческим экспериментам знаем, что цветной лед вполне неплохо получается. Решили не перемешивать краситель. Просто капнули его на дно. В обычной воде через некоторое время он распространится по всему объему. А во льду?

Во льдах как раз получилось это самое вытеснение. Слегка распространившийся по дну краситель там так и остался. Даже больше от середины сдвинулся к краям.

Что происходило? Замерзая, лед выстраивался в ровную кристаллическую решетку и движение атомов замедлялось. Вода не успела прокраситься полностью и краситель вытеснялся к краям.

15. Объем льда.

Для того, чтобы проверить, равен ли объем воды и объем льда из нее, мы налили в пробирку воду и сделали метку. Пробирку поместили в морозилку до полного замерзания воды.

Когда вода превратилась в лед мы смогли четко наблюдать увеличение объема вещества.

Что происходило? Замерзая, молекулы воды уже не движутся хаотично, они выстраиваются в ровные ряды. За счет этого увеличивается ее объем, но снижается плотность. Потому что в воде то же количество молекул размещается в меньшем объеме.

16. Замерзший огурец.

Мы все знаем, что замороженные овощи и фрукты нужно есть сразу после заморозки. Мы решили разобраться, а что же с ними происходит во время и после замораживания. Для примера взяли кусочек огурца. Всем известно, что он на 90% состоит из воды.

После заморозки он казалось совсем не потерял форму, только покрылся корочкой льда.

Но после размораживания он стал мягким и вялым.

Что происходило? При замораживании вода в огурце увеличилась в объеме, тем самым разорвав его структурные волокна. Пока огурец был заморожен, этого не было видно, ведь его форму поддерживал лед. Признаком того, что вода из огурца вышла наружу была корочка льда на поверхности. При полной разморозке вода в огурце уменьшилась в объеме и он стал обмякшим и вялым.

Напоминаем, что присоединиться к марафону могут все желающие на любом этапе, для это даже не обязательно иметь блог, достаточно странички в соцсети! Чем больше выполненных заданий, тем больше ссылок в нашей галерее, а значит, и больше шансов выиграть призы от наших спонсоров издательства "Настя и Никита", издательства "Питер", "Десятое королевство", магазинчик "DIY Moms". А всем, оформившим подписку на наш марафон будут приходить бонусы в виде электронных пособий. Оформить подписку, добавлять статьи в галерею, познакомиться подробнее с правилами участия можно в основном посте нашего зимнего марафона.

Обязательно поделюсь опытами в Детской галерее

Отправлюсь и в  Галерею воображаемых игр