Введение

Нас повсюду окружают разные вещества: твёрдые, жидкие и газообразные. Они меняют объём, когда меняется температура. Например, воздушный шарик становится меньше на холодном воздухе. Суп «убегает» при кипячении с закрытой крышкой. Связан ли стук колёс поездов с колебаниями температуры?

Предмет исследования: твёрдые, жидкие и газообразные вещества при разной температуре.

Цель работы: исследовать изменение объёмов разных веществ при изменении температуры.

Гипотеза: мы предположили, что все вещества при повышении температуры увеличиваются в объёме, а при понижении температуры – уменьшаются.

Для решения цели мы поставили следующие задачи:

1. Изучить агрегатные состояния веществ, а также процессы, которые происходят в веществах при нагревании охлаждении;

2. Изучить оборудование и провести эксперименты с газообразным веществом, жидким и твёрдым (металлом);

3. Проанализировать полученные результаты, сделать вывод.

1 Агрегатные состояния веществ

Все вещества состоят из крошечных частиц – атомов и молекул. В зависимости от условий тела могут находиться в жидком, твердом или газообразном состоянии. Эти состояния называются агрегатными состояниями вещества. Состояние вещества зависит от расстояния и сил взаимодействия между частицами [2].

В газах расстояние между молекулами много больше размеров молекул. Если газу не мешают стенки сосуда, его молекулы разлетаются. В жидкостях и твердых телах молекулы расположены ближе друг к другу и поэтому не могут удаляться далеко друг от друга [1].

2 Изменения, которые происходят в веществах при нагревании и

охлаждении

Молекулы в веществах находятся в постоянном движении. От энергии движения молекул зависит внутренняя энергия вещества и его температура. С точки зрения физики, температура – это показатель интенсивности движения частиц тела. При нагревании вещества его частицы движутся быстрее. Их положение изменяется, они удаляются друг от друга, поскольку им требуется больше места, то есть объём вещества увеличивается. Одновременно с этим его плотность уменьшается.

Разные вещества имеют различную степень теплового расширения. При расширении тел возникают огромные силы. Во многих технических конструкциях, например, мостах, железнодорожных рельсах, трубопроводах, воздушных линиях электропередачи, во избежание повреждений вследствие расширения и сжатия используются компенсационные стыки.

3 Результаты экспериментов по нагреванию и охлаждению разных

веществ

Эксперименты были проведены в школьной естественно-научной лаборатории по методике [3] с использованием лабораторного оборудования MEKRUPHY.

В первом эксперименте мы взяли колбу, содержащую воздух, соединили её с помощью силиконового шланга со стаканом, в который налили воду. Под колбу установили свечку, которая нагревала воздух.

В результате при нагревании колбы, воздух, содержащийся в ней, выходил через шланг. Это было заметно по образованию пузырей на конце шланга (обведён жёлтым цветом). При охлаждении в шланг поступала вода. Значит, при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается (уменьшается в объёме).

Во втором эксперименте мы налили в один стакан горячую воду, а в другой – холодную. И поставили спиртовые термометры. В стакане с горячей водой столбик термометра повышался, с холодной водой — понижался. В этом эксперименте жидкостью в термометре был подкрашенный спирт. Значит, спирт при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается.

Мы провели ещё один эксперимент с водой: в пластиковый стакан налили воду и поставили его в морозильную камеру. После замерзания у стакана стало выпуклым дно. Вода при отрицательной температуре превратилась в лёд и увеличилась в объёме!

В третьем эксперименте мы взяли алюминиевый стержень с жёлобом на конце и поставили под него три свечи. В конце стержня в жёлоб мы установили стрелку. При нагревании алюминиевый стержень расширялся и сдвигал стрелку. При охлаждении алюминиевый стержень сужался, и стрелка возвращалась в исходное положение.

Так и рельсы, по которым едет поезд, при высокой температуре расширяются, а при низкой сужаются. Чтобы они не деформировались, при их укладке оставляют щели. Когда колесо поезда попадает на стык рельс, происходит стук.

Заключение

На основе проведённых экспериментов мы сделали вывод: газообразные, жидкие и твёрдые вещества при нагревании расширяются, а при охлаждении сужаются. Наша гипотеза подтвердилась, но не полностью. Вода при низкой температуре превращается в лёд и увеличивается в объёме.

Изменение объёма веществ при нагревании и охлаждении имеет важное практическое значение. Мы встречаемся с разными агрегатными состояниями веществ не только в быту. При строительстве мостов, железных дорог и других сооружений важно учитывать изменение объёма веществ.

Список литературы:

1. Агрегатные состояния вещества. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/43ed52f1-ebb8-7ace-d4a9-a784f4360ee0/00119626166798778.htm

2. Амон, Р. Методическое пособие для преподавателя «MEKRUPHY». Начальная школа 4 / Р. Амон – 3-е изд. – Пфаффенхофен: MEKRUPHY GMBH, 2013. – 32 с.

3. Амон, Р. Пособие для школьников. Начальная школа 4 / Р. Амон – 3-е изд. – Пфаффенхофен: MEKRUPHY GMBH, 2013. – 32 с.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Муниципального образования города Саяногорск

«Черёмушкинская средняя общеобразовательная школа № 1»

Международный конкурс проектных и исследовательских работ учащихся «Первые шаги в науку»

Исследовательская работа

«Юный натуралист»

Как реагируют вещества на изменение температуры?

Автор:

ученица 4А класса Лобачёва Ксения Викторовна,

Руководитель работы: Софронова Александра Викторовна, учитель начальных классов, руководитель кружка «Шаг в науку»,

Телефон: 89020149617

Адрес электронной почты: ssnegovik@mail.ru

Г. Саяногорск, рп. Черёмушки,

2017

Оглавление: