«Путешествие Капельки»
план-конспект занятия по окружающему миру (старшая группа)

Тема 6.  «Вода не имеет цвета, но её можно покрасить»

Задачи: определить свойства воды.

Открыть кран, предложить понаблюдать за льющейся водой. Налить в несколько стаканов воду. Какого цвета вода? (У воды нет цвета, она прозрачная). Воду можно подкрасить, добавив в неё краску. (Дети наблюдают за окрашиванием воды). Какого цвета стала вода? (Красная, синяя, жёлтая, красная). Цвет воды зависит от того, какого цвета краску добавили в воду.

Вывод: О чём мы сегодня узнали? Что может произойти с водой, если в неё добавить краску? (Вода легко окрашивается в любой цвет).

Тема 7. «Путешествие Капельки»

Задачи: познакомить детей с круговоротом воды в природе, объяснить причину выпадения осадков в виде дождя и снега; познакомить с эффектом Мпембы; расширить представления детей о значении воды для жизни человека; развивать социальные навыки у детей: умение работать в группе, договариваться, учитывать мнение партнера, доказывать правильность своего мнения.

Материалы: электрический чайник, холодное стекло, иллюстрации на тему «Вода», схема «Круговорот воды в природе», географическая карта или глобус, мнемотаблица.

Описание. Воспитатель беседует с детьми и загадывает им загадку:

В морях и реках обитает,Но часто по небу летает.А как наскучит ей летать,На землю падает опять.(Вода)

Воспитатель. Догадались, о чем мы будем сегодня говорить? Мы с вами продолжим говорить о воде. На Земле вода содержится во многих водоемах. Назовите их. (Моря, океаны, реки, ручьи, озера, родники, болота, пруды.)

Дети рассматривают иллюстрации.

Воспитатель. Чем отличается вода в морях и океанах от воды в озерах, реках, родниках, болотах? В морях и океанах вода соленая, она непригодна для питья. В реках, озерах, прудах вода пресная, после очистки ее используют для питья. Откуда вода попадает в наши квартиры? (С водоочистных станций.)

Наш город большой, чистой воды ему требуется много, поэтому из рек мы берем тоже много воды. Почему же тогда вода в реках не кончается? Как река пополняет свои запасы? Давайте вскипятим воду в электрическом чайнике.

• Дети помогают налить воду в чайник, воспитатель включает чайник, все вместе наблюдают за ним, находясь на безопасном расстоянии.

Что выходит из носика чайника при закипании воды? Откуда пар появился в чайнике — мы же наливали воду? (Вода при нагревании превратилась в пар.)

Воспитатель подносит к струе пара холодное стекло. Подержав некоторое время над паром, выключает чайник.

Воспитатель. Посмотрите, что произошло со стеклом. Откуда появились капельки воды на стекле? Перед опытом стекло было чистым и сухим. (Когда пар попал на холодное стекло, он опять превратился в воду.)

Можно дать возможность детям повторить этот опыт, но под контролем воспитателя.

Воспитатель. Вот так происходит и в природе (показывает схему «Круговорот воды в природе» (рис. 22)). Каждый день Солнце нагревает воду в морях и реках, как только что она нагрелась в нашем чайнике. Вода превращается в пар. В виде пара крошечные, невидимые капельки влаги поднимаются в воздух. У поверхности воды воздух всегда теплее. Чем выше поднимается пар, тем холоднее становится воздух. Пар снова превращается в воду. Капельки все собираются вместе, образуют облако.

Когда капелек воды набирается много, они становятся очень тяжелыми для облака и выпадают дождем на землю.

«Эффект Мпембы». Экспериментальное подтверждение

   История возникновения названия

 Нагретая вода замерзает намного быстрее, чем холодная! Это удивительное свойство воды известно с древних времен, но точное объяснение ученые не могут найти до сих пор. Ещё у Аристотеля встречается описание зимней рыбалки: рыбаки вставляли удочки в отверстия во льду, и, чтобы они скорее вмёрзли, поливали лёд тёплой водой.

В 1963 году это явление попытались исследовать. Все началось с того, что танзанийский школьник Эрасто Мпемба заметил, что нагретая смесь молока с сахаром, которую он использовал для приготовления мороженого, застывает быстрее, чем охлаждённая.  Затем мальчик поэкспериментировал с водой и выдвинул предположение, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Он обратился к учителю физики и попросил объяснить, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы».

К счастью, однажды в школе побывал Деннис Осборн, профессор физики. Мпемба предложил ему провести опыт — поставить в морозилку два одинаковых контейнера с водой. В одном контейнере вода должна была иметь температуру 35 градусов Цельсия, а в другом — 100 градусов. Эрасто уверял физика, что контейнер с кипятком замерзнет быстрее. Профессор, сказал, что он не может судить о том, чего никогда не видел, и по возвращении домой провёл соответствующие эксперименты. Их результаты подтвердили слова мальчика. Затем они вместе экспериментировали с водой разной температуры и сделали вывод: горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Эффект ускоренного замерзания горячей воды по сравнению с холодной получил название «Эффект Мпембы».

Между тем, этот эффект используется в мире. Например, катки и горки зимой заливают горячей, а не холодной водой. Специалисты советуют автомобилистам заливать зимой в бачок омывателя стекол холодную, а не горячую воду.

 Порядок эксперимента

  Проведем опыт, чтобы проверить, действительно ли горячая вода замерзает быстрее холодной.

Для проведения эксперимента возьмем: 

- электрический чайник,

- подставку деревянную под стаканы,

- фломастеры цветные,

- линейку,

- одинаковые стаканы – 2 штуки,

- термометры - 2 штуки,

- холодную воду.

С помощью линейки и фломастеров отметим на стаканах на одинаковой высоте линии, до которых нальем воду. В один стакан нальем воду холодную, в другой – кипяток (нагреем с помощью чайника). Оба стакана поставим на деревянную подставку и измерим с помощью термометров начальную температуру (в стакане с холодной водой  - температура +35°С, с горячей +100°С). Стаканы на деревянной подставке (чтобы не было касания с холодными поверхностями) поставим в морозильную камеру холодильника. Температура в морозильной камере  -20 °С.

Наливая горячую воду в стакан, мы наблюдали сильное испарение воды (шел пар). Через 25 минут нахождения в морозильной камере, на поверхности воды в стакане с холодной водой образовался лёд. В стакане с горячей водой льда не было, а объем воды в результате испарения уменьшился (ниже отметки на 5мм), по стенкам стакана  образовался иней.

Через 1 час стаканы с водой вынули из морозильной камеры. Из стаканов аккуратно достали образовавшийся лед. Остатки незамерзшей воды вылили обратно в стаканы,  чтобы определить её объем. В стакане с горячей водой – воды осталось намного меньше, чем в стакане с холодной; следовательно, остальная стала льдом. Куски льда также отличались по размеру: из стакана, в котором была горячая вода, вынули кусок льда больше по размеру.  Таким образом, горячая вода замерзла быстрее, чем холодная.

Объяснение полученных результатов

 Почему горячая вода замерзла быстрее? Точного ответа ученые дать не могут, есть много объяснений, рассмотрим некоторые из них:

1. Горячая вода быстрее испаряется, уменьшая свой объем, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. Действительно, вода при проведении опыта испарилась, но этот объем меньше того, что остался после удаления льда и измерения оставшейся воды. Значит, это неверное объяснение.

2. Наличие «снеговой шубы» в морозильной камере холодильника. Контейнер с горячей водой протаивает под собой снег, улучшая контакт со стенкой морозилки. Контейнер с холодной водой не протаивает под собой снег. При проведении опыта использовалась деревянная подставка, значит, это не повлияло на замерзание воды.

3. В физике есть такое явление, при котором теплые нижние слои жидкости поднимаются, а верхние - остывшие, опускаются. Получается, что жидкость как будто сама перемешивается и остывает. В разогретой воде этот процесс происходит быстрее, кристаллики льда с поверхности будут опускаться быстрее и охлаждать теплую воду на дне.

4. Когда вода охлаждается ниже 0°С, она не всегда замерзает. При некоторых условиях она может переохлаждаться, продолжая оставаться жидкой. Горячая вода больше всего подвержена переохлаждению, она не имеет защитного слоя льда. Поэтому она теряет тепло намного быстрее через открытый верх. И когда вода замерзает, теряется намного больше тепла, и поэтому формируется больше льда.

В случае с холодной водой, которая не переохлаждается, происходит следующее: тонкий слой льда будет образовываться на поверхности. Этот слой льда будет действовать как изолятор между водой и холодным воздухом. Опыт показал, что на поверхности холодной воды образовался лёд,  и он действовал как изолятор, горячая же вода продолжала охлаждаться через верх стакана.