Изучение некоторых физических свойств снега и процесса формирования кристаллов льда в г. Якутске. К веществам относятся карандаш снег мука кристаллы льда
мел, сахар, речной песок. Вася выбрал речной песок. Он насыпал в предварительно взвешенную чашку песок (его масса оказалась равна 5 граммам), затем высыпал вещество из чашки в мерный цилиндр (при этом он ничего не просыпал) и замерил объем (он составил 3,9 мл). Рассчитайте, какое значение плотности получил Вася. После этого Вася нашел плотность песка в справочнике. Она оказалась равна 2,5 г/см3. Объясните, почему Вася не получил такое значение для плотности? Как надо было провести эксперимент, чтобы получить табличное значение плотности, используя при этом только упомянутое выше оборудование?
1.Сложными являются вещества пары (1 балл): а) сера и алюминий б) вода и метан в) озон и хлороводород г) аммиак и азот 2.К химическим явлениям относится (1 балл): а) плавление парафина б) растворение спирта в воде в) выпаривание раствора соли г) изменение окраски индикатора 3. Верны ли следующие суждения о меди (2 балла): А. Медь – элемент IА группы. Б. Медь – это неметалл. а) верно только А б) верно только Б в) верны оба суждения г) оба суждения неверны 4. К веществам относятся (3 балла): а) карандаш б) бензин в) мука г) кристаллы льда д) вода е) стул ж) железный гвоздь №2 Найдите, пользуясь Периодической системой химических элементов, по 4 химических элемента для каждого столбика таблицы и заполните ее: Названы в честь ученых Названы по географи ческой местности Названы в честь мифологи- ческих или сказочных персонажей Названия элемента отражают физические свойства простого вещества Название элемента отражают химические свойства вещества Названы по названию минералов, горных пород Названы по названию небесных тел Учтите, что общепринятое международное название может означать одно, а принятое в русском языке название – другое. Например: АЗОТ – безжизненный, в то же время Nitrogenium – рождающий селитру. Количество баллов –28. №3. Юный Химик смешал вместе пять жидкостей: бензин, воду, ртуть, спирт, растительное масло. Поместив смесь в делительную воронку, он увидел, что смесь разделилась на три слоя. Опишите состав каждого из слоев сверху вниз. Ответ аргументируйте. Количество баллов –25. №4. Во время практической работы учитель химии Гелий Аргонович предложил ученикам определить плотность любого вещества на выбор: мел, сахар, речной песок. Вася выбрал речной песок. Он насыпал в предварительно взвешенную чашку песок (его масса оказалась равна 5 граммам), затем высыпал вещество из чашки в мерный цилиндр (при этом он ничего не просыпал) и замерил объем (он составил 3,9 мл). Рассчитайте, какое значение плотности получил Вася. После этого Вася нашел плотность песка в справочнике. Она оказалась равна 2,5 г/см3. Объясните, почему Вася не получил такое значение для плотности? Как надо было провести эксперимент, чтобы получить табличное значение плотности, используя при этом только упомянутое выше оборудование?
Ответы:
1. б) 2.г) 3.г) 4.б) д) №2 Ученые Md Es No Lr. География Sm Eu Am Fr. Мифология U, Np, Pm, Pu.
cwetochki.ru
Мир кристаллов - драгоценные камни, минералы, выращивание кристаллов, их свойства и строение.
Кристаллы снега и льда
Ещё один вид кристаллов известен всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах. Это – кристаллы замерзшей воды, то есть лёд и снег.
Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала. Часто говорят, что снег падает, как пух. Но даже и это сравнение, можно сказать, слишком «тяжёлое»: ведь каждая снежинка примерно в десять раз легче пушинки. Десяток тысяч снежинок весит столько же, сколько весит одна копейка. Но, соединяясь в огромных количествах вместе, снежные кристаллы могут, например, остановить поезд, образовав сугробы на железнодорожных путях; они могут даже сдвигать и разрушать скалы, как это делают снежные лавины и ледники.
Нескончаемо разнообразны шестилучевые звёздочки снежинок.
Прикоснитесь пальцем к снежинке, и она мгновенно растает от теплоты вашей руки. Сбросьте снежинку с рукава пальто, – вы, конечно, не услышите, как она упала, а может быть, и сломалась. Но прислушайтесь, как скрипит у вас под ногами свежевыпавший снег. Что это за скрип? Это трещат и ломаются миллионы снежных кристалликов. В ясную погоду снег мерцает и искрится, «играет» на солнце. Как от миллионов крохотных зеркал, отражаются лучи света от плоских граней кристалликов снега.
Отдельными кристалликами снега – снежинками – вы, наверно, не раз любовались.
«Мелькает, вьётся первый снег, Звездами падая на брег»,–говорит о снеге А. С. Пушкин. Действительно, все снежинки – шестилучевые звёздочки или изредка – шестисторонние пластинки.
Фотографии снежинок из атласа Бентлея.
На снежинках легче всего убедиться в том, что кристаллы обычно имеют правильную и симметричную форму. Бесконечно разнообразны формы снежинок. Один натуралист больше пятидесяти лет занимался фотографированием снежинок под микроскопом. Он составил атлас нескольких тысяч фотографий снежинок, и все эти снежинки различны, вы не найдёте там ни одной пары одинаковых. Но всё-таки наверняка можно сказать, что в этом атласе собраны отнюдь не все формы снежинок; можно снять ещё много тысяч таких фотографий и всё же не исчерпать колоссального разнообразия форм кристаллов снега.
Интересно сравнить современные фотографии снежинок с рисунком, взятым из старинной шведской книги «История северных народов» Олафа Магнуса. Вот наглядное свидетельство того, что люди давно уже обратили внимание на удивительные формы снежинок. Но как наивны эти рисунки четырёхсотлетней давности и как мало похожи они на истинные узоры снежных кристаллов!
Рисунки снежинок из книги Олафа Магнуса «История северных народов», изданной в 1555 году.
Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга – это отнюдь не один большой кристалл. Плотная масса льда обычно является поликристаллической, то есть состоит из множества отдельных кристаллов; их не всегда разглядишь, потому что они мелкие и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, весной на реке. Тогда видно, что лёд состоит как бы из «карандашиков», сросшихся вместе, причём все «карандашики» параллельны друг другу и стоят перпендикулярно к поверхности воды; эти «карандашики» и есть отдельные кристаллики льда.
Лёд под микроскопом. Видны очертания сросшихся шестигранных кристалликов и мельчайшие пузырьки воды в тех местах, где началось таяние.
Известно, как опасны для растений весенние или осенние заморозки. Когда температура почвы и воздуха падает ниже нуля, подпочвенные воды и соки растений замерзают, образуя иголочки кристалликов льда. Эти острые иголки рвут нежные ткани растений, листья сморщиваются и чернеют, корни разрушаются.
После морозных ночей по утрам в лесу и в поле часто можно наблюдать, как на поверхности земли вырастает «ледяная трава». Каждый стебелёк такой травы – это прозрачный шестигранный или трёхгранный кристаллик льда. Ледяные иголочки достигают длины в 1-2 сантиметра, а иногда доходят до 10-12 сантиметров. В иных случаях земля оказывается покрытой пластинками льда, лежащими или стоящими торчком. Вырастая из земли, эти кристаллики льда поднимают на своих головках песок, гальку, камешки до 50-100 граммов весом. Льдинки даже выталкивают из земли и уносят вверх маленькие растения. Иногда ледяная корка обволакивает растение, и корень просвечивает сквозь лёд. Бывает и так, что щёточка ледяных иголок поднимает тяжёлый камень, сдвинуть который не под силу одному кристаллику. Искрится и горит радужным блеском хрустальная «ледяная трава», но лишь только пригреют лучи солнца, кристаллики изгибаются навстречу солнцу, падают и быстро тают.
Побывайте в лесу в морозный весенний или осенний день рано утром, когда солнце ещё не успело уничтожить следы ночных заморозков. Деревья и кусты покрыты инеем. На ветках повисли капли льда. Вглядитесь, внутри ледяных капель видны пучки тонких шестигранных иголочек – кристал-ликов льда. Покрытые инеем листья кажутся щётками: как щетинки, стоят на них блестящие шестигранные столбики кристаллов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным узором украшен лес.
Далее: Внутреннее строение кристаллов
mirkristallov.com
Кристаллы льда и снега
Кристаллы замершей воды, т.е. лед и снег, известны всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах.
Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга - это, конечно, не один большой кристалл. Плотная масса льда обычно поликристаллическая, т.е. состоит из множества отдельных кристаллов. Их не всегда различишь, потому что они мелки и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, в льдинках весеннего ледохода на реке. Тогда видно, что
лед состоит как бы из "карандашиков", сросшихся вместе, как в сложенной пачке карандашей: шестигранные столбики параллельны друг другу и стоят торчком к поверхности воды; эти "карандашики" и есть кристаллики льда.
Известно, как опасны для растений весенние или осенние заморозки. Температура почвы и воздуха падает ниже нуля, подпочвенные воды и соки растений замерзают, образуя иголочки кристалликов льда. Эти острые иголки рвут нежные ткани растений, листья сморщиваются, чернеют, стебли и корни разрушаются. После морозных ночей по утрам в лесу и в поле часто можно наблюдать, как на земле вырастает "ледяная трава". Каждый стебелек такой травы - это прозрачный шестигранный кристаллик льда. Ледяные иголочки достигают длины в 1-2см, а иной раз доходят до 10-12см. Случается, что земля оказывается покрытой пластинками льда, стоящими торчком. Вырастая из земли, эти кристаллики льда поднимают на своих головках песок, гальку, камешки весом до 50-100г. Льдинки даже выталкивают из земли и уносят вверх маленькие растения. Иногда ледяная корка обволакивает растение, и корень просвечивает сквозь лед. Бывает и так, что щеточка ледяных иголок сообща поднимает тяжелый камень, сдвинуть который не под силу одному кристаллику. Искрится и горит радужным блеском хрустальная "ледяная трава", но лишь только пригреют лучи солнца, кристаллики изгибаются навстречу солнцу, падают и быстро тают.
В морозное весеннее или осеннее утро, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках повисли капли льда. Вглядитесь: внутри ледяных капель видны пучки тонких шестигранных иголочек - кристалликов льда. Покрытые инеем листья кажутся щетками: как щетинки стоят на них блестящие шестигранные столбики кристаллов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным нарядом украшен лес.
Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала. На снежинках легче всего убедится в том, что форма кристаллов правильна и симметрична. Удивительно разнообразны формы звездочек-снежинок, но симметрия их всегда одинакова: только шесть лучей. Почему? Такова симметрия атомной структуры кристаллов снега. Это относится не только к снегу. Формы кристаллов могут быть весьма разнообразными, но симметрия этих форм для каждого вещества одна, ее определяет симметрия и закономерность атомного строения данного вещества. Снежинка может быть только шестилучевой - такова симметрия строения кристаллов снега.
УСТАЛИ?! ТОГДА ВАМ СЮДА!!!
course-crystal.narod.ru
Кристаллы воды, лёд, снег. Кристаллическая структура льда
Кристаллы воды, лёд, снег
Интересен тот факт, что, вода в отличие от всех других веществ, при замерзании расширяется. Именно по этой причине у нас в квартирах выходят из строя батареи водяного отопления, особенно тогда, когда температура в помещениях снижается до минусового рубежа. Именно благодаря низкой плотности лед может плавать на воде и не тонуть в ней. При нуле градусов лед становится легче воды на 10%. Лед в природе образует самые разнообразные кристаллы, формы которых зачастую бывают очень необычными. Уникальность льда в том, что это достаточно сложный и очень многообразный природный процесс.
Цвет льда во многом зависит от возраста, что может быть использовано для оценки его прочности. К примеру, океанический лед в первые несколько лет своей жизни абсолютно белый, так как он насыщен мелкими воздушными пузырьками и свет отражается от этих пузырьков полностью не успев преломится. В летнее время года поверхность льда начинает таять, теряя при этом прочность. Сверху на имеющийся лед ложатся новые слои льда, что приводит к существенному сжиманию пузырьков воздуха или их полному исчезновению. Поэтому лед уже приобретает голубовато-зеленые оттенки. Такой вид льда прочнее белого. Именно такой лед выбирается полярными исследователями для организации научных станций. Так есть уверенность в том, что лед не начнет крошиться под тяжестью строительных объектов.
Во время длительных нагрузок лед под воздействием собственной тяжести, становится пластичным и может перетекать из одного места на другое. Рождение ледников происходит высоко в горах, где выпадает большое количество снега. Ледник состоит из своеобразных прослоек из щебня, пыли и непосредственно снега. Что такое кристаллы воды? Вообще на земле очень много веществ состоят из отдельных кристаллов. К примеру, изумруды, бриллианты и другие драгоценные камни являются кристаллами, частичка соли или сахара также называется кристаллом. Кристаллом называется твердое состояние вещества, имеющее определенную форму, определенное количество граней. Кристаллы одного вещества имеют идентичную форму, единственное, чем они могут отличаться – размерами.
Вода является самым распространенным веществом, образующим кристаллы. Вода при замерзании преобразуется в снежинки или же другими словами – кристаллы льда. Вода имеет еще одну так называемую субстанцию – снег. По сути это обычная замерзшая вода. Но сразу же возникает вопрос, почему же тогда снег не напоминает лед? Дело в том, что каждая снежинка состоит из очень маленьких кристалликов льда, отражающийся от их граней свет делает это чудо природы абсолютно белого цвета. Образование снега происходит во время замерзания водяного пара, который содержится в атмосфере. Сразу появляются микроскопические кристаллы, чистые и практически прозрачные, затем при следовании за воздушными потоками, кристаллы перемещаются в воздухе, постепенно приклеиваясь друг к другу. Как только размеры льдинок, соединенных между собой, окажутся достаточно большими, то они начинают опускаться на землю. Именно такие скопления льдинок мы и называем снежинками.
Самое интересное, что устройство каждой снежинки идентично друг другу. Но в тоже время невозможно найти две одинаковые снежинки, с полностью похожим узором. Снег, состоящий из множества снежинок, очень плохо проводит тепло. Между отдельными снежинками образуются большие воздушные пространства. Именно по этой причине воздушное «одеяло» из снежинок благоприятно защищает корни деревьев и их стволы и кроны от сильных морозов в зимнее время года.
www.watermap.ru
Изучение некоторых физических свойств снега и процесса формирования кристаллов льда в г. Якутске
Природа — великий математик. Стоит разглядеть любую молекулу, кристалл, атом, увидеть стройную систему ДНК, как станет понятно — строгие геометрические формы — конек творца нашего мира. И, если уж на то пошло, одно из самых ярких доказательств тому являются кристаллы льда — обыкновенные снежинки.
Впервые описал снежинки как кристаллы строгой формы немецкий ученый Иоганн Кеплер в трактате «О шестиугольных снежинках» (1611 г). В 1635 году снежинками заинтересовался французский философ, математик и естествоиспытатель Рене Декарт, который впоследствии написал главу о снежинках, включенные им впоследствии в «Опыт о метеорах». С изобретением микроскопа в середине 17 века представления о формах снежинок расширилось. В 1898 году Уилсон Бентли — фермер из американского штата Вермонт — опубликовал свой полувековой труд о снежных кристаллах в журнале «Харперс мэгэзин». Это была научная бомба. В 15 лет мальчик получил в подарок микроскоп, через три года он прикрепил к нему фотоаппарат и 50 лет фотографировал снежинки, делая до 300 снимков за зиму. К концу жизни Бентли коллекция насчитывала более 5000 экземпляров. Именно он доказал, что в мире нет ни одной одинаковой снежинки.
Означает ли это, что мы теперь знаем о снежинках все? Вовсе нет. На самом деле, сейчас вопросов осталось даже больше, чем в самом начале изучения. Мало того, еще в Советском Союзе появилась целая наука — гляциология. Изначально гляциология (от латинского слова «гляциес», означающего холод, лед) считалась чисто описательной наукой о ледниках, и только о ледниках. В шестидесятых годах среди гляциологов СССР разгорелась дискуссия о том, считать или не считать снег и снежный покров предметом гляциологии. В настоящее время «снеговедение» — признанная отдельная ветвь в гляциологии во всем мире.
Условия образования и формирования кристаллов льда в естественных условиях
Снег — чудеснейшая особенность нашей планеты. Он образуется на всех континентах в огромных количествах. Ежегодно снегом покрывается до 130 миллионов квадратных километров — четвертая часть всей поверхности Земли вместе с океанами. Миллиарды «невесомых» снежинок способны повлиять даже на скорость вращения Земли. Только в августе, в период наименьшей заснеженности Земли, когда снегом покрыто 8,7 % всей поверхности планеты, снежный покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном полушарии масса сезонного снега достигает 13.500 миллиардов тонн. Но снег оказывает влияние на Землю не только своим весом. Снежный покров отражает в космос почти 90 % солнечной радиации. Свободная от снега суша отражает только 10, максимум 20 %.
Всем известно, что снег образуется не на земной поверхности, а в высоких слоях атмосферы. Облака состоят из мелких снежинок и переохлажденных капель воды, и поэтому даже дожди, жидкие осадки могут иметь своим прямым предшественником атмосферный снег.
Снежинка — это замороженный кристалл воды (кристалл льда), имеющий форму шестилучевого многогранника. Кристаллы образуются в замороженных облаках при их переходе из парообразного состояния в замороженную, кристаллическую, твёрдую фазу. На возникновение и рост водных кристаллов — снежинок, напрямую оказывает свое непосредственное влияние, температура и влажность окружающего воздуха.
Давайте для начала разберемся с облаками. Облака возникают при конденсации водяного пара в атмосфере, когда образуются либо капельки воды, либо кристаллы льда. При подъеме воздух попадает в слои все более низкого давления. Воздух с подъемом на каждый километр охлаждается примерно на 10° С. Если воздух с относительной влажностью ок. 50 % поднимется более чем на 1 км, начнется образование облака. То есть высота образования облаков разная для каждого места земли, в зависимости от влажности воздуха.
Облака нижнего яруса (слоистые, слоисто-кучевые и слоисто-дождевые) состоят почти исключительно из воды, их основания располагаются примерно до высоты 2000 м. Облака, стелющиеся по земной поверхности, называются туманом.
Основания облаков среднего яруса (высококучевых и высокослоистых) находятся на высотах от 2000 до 7000 м. Эти облака имеют температуру от 0° С до –25° С и часто представляют собой смесь капель воды и ледяных кристаллов.
Облака верхнего яруса (перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые) обычно имеют нечеткие очертания, так как состоят из ледяных кристаллов. Их основания располагаются на высотах более 7000 м, а температура ниже –25° С.
Если ледяные кристаллы внутри облака слишком тяжелы, чтобы оставаться взвешенными в восходящем потоке воздуха, они выпадают в виде снега. Если нижние слои атмосферы достаточно теплые, снежинки тают и выпадают на землю дождевыми каплями. Даже летом в умеренных широтах дожди обычно зарождаются в форме льдинок. И даже в тропиках дожди, выпадающие из кучево-дождевых облаков, начинаются с ледяных частичек. Убедительным доказательством того, что лед в облаках существует даже летом, служит град.
В очень чистом воздухе капельки воды действительно не замерзают до температур около — 30, –40° С. Для образования ядра будущей снежинки необходимы мельчайшие примеси, на которые уже «намерзнет» снежинка. В роли таких ядер могут выступать, например, мельчайшие глинистые частички, они приобретают особенное значение при температурах ниже –10°–15° С. Снегообразование вызывают и искусственно, распылив в воздухе ионы серебра. Одно время считалось, что частые снегопады могут служить доказательством загрязненности воздуха и, соответственно, окружающей среды в регионе. Однако сейчас это утверждение уже опровергнуто
Однако есть и еще один любопытный факт. Ученых из Франции и США открыли, что основным «ядром» снежинок во всем мире служат… бактерии. Причем не просто бактерии, а, чаще всего, одна бактерия — Pseudomonas syringae. Эти палочковидные бактерии заражают большое количество растений, в том числе и сельскохозяйственных. Сейчас разработано множество средств, истребляющих бактерию, вредящую сельскому хозяйству. Не повлияет ли ее уничтожение на климат и снегообразование? Вопрос риторический.
Интересно, что ядром снежинок могут выступать и водяные пары. С этим связано такое явление, как выпадение снега в комнатах. Если в очень жарко натопленном и влажном помещении зимой, при низкой температуре, резко распахнуть дверь, то в комнате пойдет снег. Такое явление было описано в Санкт-Петербургских ведомостях за 1773 год. На балу, где собралось слишком много народа, было очень душно и некоторые дамы стали падать в обморок. Тогда один из гусар выбил окно и в помещении пошел снег. Причиной его стали водяные пары от дыхания множества людей. С этим же явлением связан пар изо рта в холодную погоду. Или иней вокруг рта от дыхания.
Классическим примером образования снежинок с ядром от мельчайших водяных паров можно назвать мой опыт с … мыльными пузырями. Проводить его можно только при температуре ниже 27 градусов. Если пускать мыльные пузыри при температуре выше 27 градусов, то пузырь спокойно долетит до земли и, возможно, даже замерзнет в ледяной шарик. Но! Если пускать мыльные пузыри при температуре от -20 градусов, то они разлетаются на снежные хлопья в воздухе, не успевая приземлиться. Под микроскопом можно рассмотреть и мельчайшие кристаллы льда, образованные от дыхания.
Классификация кристаллов льда и условия их образования
Было предложено несколько классификаций снежных кристаллов. Одна из систем, которой часто пользуются для классификации снежных осадков, была предложена Комиссией снега и льда Международной ассоциации гидрологических наук в 1951 г. Согласно этой системе, существует семь основных видов кристаллов: пластинки — призмы; звезды — кристаллы, имеющие древовидную, ветвящуюся структуру; столбики и иглы; неправильные кристаллы.
Существует и более развернутая классификация, при которой каждый тип из вышеперечисленных подразделяется на несколько видов, которые в свою очередь делятся на разновидности. Всего отмечается около 80 разновидностей.
- Пластинки: Самые простые из снежинок — плоские шестиугольные призмы.
- Звезды. 6 лучей
- Столбики. Полые внутри, могут иметь форму карандаша.
- Иглы. Длинные и тонкие кристаллы, иногда состоят из нескольких веточек.
- Пространственные дендриты. Объемные снежинки, образуются при срастании нескольких кристаллов.
- Увенчанные столбики. Образуются в случае, если столбики попадают в иные условия, и кристаллы меняют направление роста. (Фото № 8)
- Неправильные кристаллы. Самый распространенный тип. Образуется при повреждении снежинки.
Решив убедиться на практике в правильности данной классификации, я попыталась сопоставить свои фотографии снежинок с приведенными образцами.
Как выяснилось путем долгих проб и ошибок, фотографирование снежинок — процесс очень муторный и вовсе не такой простой. Обычный фотоаппарат просто не вытягивает подобное расширение. С помощью микроскопа удается рассмотреть несколько снежинок, но при этом необходимо работать с цифровым микроскопом на улице (а это значит, нужно подключать его через удлинители), перед работой надо охладить стекло и микроскоп, чтобы снежинки не таяли сразу, надо отрегулировать подсветку микроскопа, чтобы избежать таяния снежинок. И при всем при этом держать подальше руки и дышать в другую сторону. При этом оказалось совершенно невозможным поместить в обьектив микроскопа только одну снежинку. Пришлось помещать несколько, а это немного смазало чистоту эксперимента. Тем не менее, на сделанных мной фотографиях можно разглядеть отдельные элементы следующих видов кристаллов льда:
1) Самые распространенные среди моих фотографий — неправильные кристаллы. Объясняется это сложностью отделения снежинок друг от друга, так что по большому счету, я получала снежинки уже в сцепленном виде.
2) Но и в этих неправильных кристаллах можно было разглядеть: Столбики
3) Иглы
4) Пластины
5) Звезды
К сожалению, из-за того, что имеющееся оборудование не позволяло сфотографировать снежинки по отдельности, почти все полученные результаты — это сцепление нескольких снежинок. Так что понять, сколько из них являются реальными пространственными дендритами, а какие получились уже позже не представляется возможности.
Как видите, сделанные мной фотографии практически полностью подтверждают установленную классификацию снежинок. Мало того, в природных условиях существуют целые большие кристаллы, которые формируются также по принципу снежинок. Найти такие кристаллы возможно только в пещерах, в условиях вечной мерзлоты.
Метаморфозы кристаллов льда
Если в прошлой главе я привела примеры полученных типов снежинок, то в этой хотели бы рассмотреть взаимосвязь вида снежинки от температурного режима, времени и физического воздействия. Все исследования проводились с начала зимы 2015 года.
В зависимости от температуры окружающей среды
Итак, первый снег в Якутске в этом году выпал 20 октября, при температуре -5 градусов.
Первый снег недаром называют самым красивым. В большинстве случаев, первый снег — это даже не снежинки, а рыхлые большие снежные хлопья, которые практически моментально тают. В этом году, например, первый снег лежал около 5 часов, прежде чем растаять. А вот второй, выпавший через неделю — уже смог пролежать почти четыре дня. Первые пушистые большие хлопья снега состоят из нескольких снежинок, сцепленных между собой. По нашим подсчетам, это, обычно, от двух, до, максимум, четырех. Причем преобладают среди них секторные звезды.
Такие хлопья снега выпадают при температуре близкой к нулю. Это, так называемые, мокрый снег. Чем ниже температура, тем более мелкий и «нелипкий» снег. Меняется и форма снежинок. От красивых правильных звездочек к пластинкам и неправильным столбикам и кристаллам.
Интересно, что в 1940-е годы (1942–1947) были начаты исследования связи между формами кристаллов и температурой внутри облаков. Одно из первых подробных исследований форм ледяных кристаллов на различных высотах было выполнено с самолета ученым Вейкманом. Анализ данных показал, что при температуре ниже -25 °С преобладающей формой кристаллов является гексагональная призма. Она характерна для перистых облаков и облаков среднего яруса. При переходе от облаков верхнего яруса к облакам среднего и нижнего ярусов, то есть в область более высоких температур, призмы постепенно заменяются толстыми, а затем тонкими гексагональными пластинками. Они обычно наблюдаются при температуре выше -20 °С. При температуре от -10 °С до -20 °С преобладают кристаллы звездчатой формы. В виде таблицы это выглядит так:
Таблица 1
|
Диапазон температуры |
Форма кристалла |
|
-3…-8 |
Иглы |
|
-8…-25 |
Пластинки, секторные звезды |
|
-10…-20 |
Звездчатые дендриты |
|
<-20 |
Призмы, одиночные кристаллы |
|
<-30 |
Пучки из призм |
Сравнение фотографий, сделанных при разном температурном режиме, в моем случае выявили немного другие результаты:
Так, при температуре от -2 до -8 градусов преобладали пластинки и секторные звезды. Возможно, почти полное отсутствие игл объясняется тем, что они просто не долетали до поверхности земли, тая в воздухе.
От -10 до -20 звездчатые дендриты.
От -20 до -40 — неправильные кристаллы, состоящие из призм-пластинок.
Таблица 2
Таблица собственных наблюдений
|
Диапазон температуры |
Форма кристалла |
|
-2…-8 |
Пластинки и секторные звезды |
|
-10…-20 |
Звездчатые дендриты |
|
-20…-35 |
Неправильные кристаллы, состоящие из призм-пластинок |
Как видите, результаты, полученные высоко в облаках и на земле разительно отличаются друг от друга. Объяснений может быть несколько:
1) При падении снежинка деформируется, испытывая на себе разницу температур в разных слоях атмосферы
2) Самые хрупкие игольчатые и трубчатые снежинки просто не долетают до земли.
В зависимости от времени
Температурный режим — не единственное, что меняет снежинку. Меняет ее время. Чем дольше лежит снег, чем больше он утрамбовывается, тем меньше в нем остается от первоначальных кристаллов льда. С этим фактором связана такая величина как плотность снега.
Плотность снега непостоянная величина.
Плотность сухого снега — 10–20 кг/м3, влажного — 100–300 кг/м3. Уплотненный (лежалый) снег частично утрачивает свою первичную структуру в основном за счет оседания под влиянием собственного веса, температуры и ветра. Плотность лежалого снега — 200–600 кг/м3. Старый снег — полностью утрачивает первоначальную структуру и форму кристаллов, преобразовывается в более или менее крупные зерна.
Измерения проводят следующим образом. На ровном участке цилиндр снегомера погружается зазубренным концом строго вертикально в снег до соприкосновения с подстилающей поверхностью. Если попадаются снежные корки, лёгким подкручиванием цилиндра их прорезают. Когда труба достигнет почвы, записывают высоту снежного покрова по шкале. Затем с одного бока цилиндра отгребается снег, и под нижний конец цилиндра подводится специальная лопаточка. Вместе с ней цилиндр вынимают из снега и переворачивают нижним концом вверх. Очистив цилиндр от снега снаружи, подвешивают его к крючку весов. Весы уравновешивают при помощи подвижного груза и записывают число делений по линейке снегомера.
Плотность снега определяется как отношение веса пробы к её объёму, по формуле:
p=G/(S*H)
где:
р — плотность пробы снега, г/см³;
G — вес пробы, в граммах;
S — приёмная площадь цилиндра, см²;
H — высота пробы снега, см.
Кроме описанного выше весового снегомера, где пробу снега взвешивают, существуют также объёмные снегомеры, не имеющие приспособлений для взвешивания. В этих снегомерах взятую пробу снега растапливают и измеряют мензуркой или дождемерным стаканом объём образовавшейся воды. Такие приборы применяются обычно на стационарных постах и станциях. Таким же способом пытались измерить плотность снега и мы.
Таблица 3
Таблица собственных измерений плотности снега в Якутске
|
Месяц |
Плотность снега |
Метод измерения |
|
Октябрь |
20–58 кг. на куб.метр |
Пробу берут в любой измерительный сосуд, растапливают и измеряют объём образовавшейся воды. |
|
Ноябрь |
136 кг. на куб.метр |
Цилиндр. Плотность снега определяется как отношение веса пробы к её объёму, по формуле: p=G/(S*H) где: р — плотность пробы снега, г/см³; G — вес пробы, в граммах; S — приёмная площадь цилиндра, см²; H — высота пробы снега, см. |
|
Февраль |
252 кг. на куб.метр |
|
В зависимости от физического воздействия
Когда я пробовала сфотографировать одну снежинку, я поломала огромное их количество. Обычно снежинки имеют размер около пяти миллиметров и вес порядка одного миллиграмма. Кстати, самый большой снежный кристалл естественного происхождения, когда-либо зафиксированный человеком, был в диаметре 38 см при толщине 20 см. Гигантские снежинки выпали в городе Форт-Кео, штат Монтана, в 1887 году. Об этом в 1915 году сообщил «Monthly Weather Review». Снежинки диаметром около 30 см были замечены в Сибири, а снежные хлопья диаметром до 10 см могли увидеть все жители Москвы в 1944 году.
При каждой поломки каждая снежинка издает неслышимый нашему уху звук. Но если снежинок одновременно ломается очень много, то вы этот звук услышите — это ни что иное, как скрип снега у вас под ногами. Скрип, хруст снега можно услышать только при сильной минусовой температуре, при этом, чем температура окружающий среды ниже, тем громче скрип кристалликов льда. Объясняется это просто — на холоде снежинки становятся хрупче и более твердыми. Таким образом, ломаясь, кристаллы снега издают соответствующий звук. Однако звук этот настолько тихий, что услышать его человек не в состоянии. Но когда ломаются сразу тысячи снежинок, а ученые подсчитали — в одном кубическом метре снега находится около трехсот пятидесяти снежинок, они издают звук, который можно услышать.
Если рассмотреть акустический спектр скрипа снега, то можно определить два его максимума. Это 250–400 Гц при температуре воздуха от -6 до -15 градусов Цельсия и 1000–1600 Гц при температуре ниже -15.Таким образом, наступая на морозе на снег, люди слышат соответствующий хруст. Но есть и еще одна причина, по которой снег скрипит будто сам по себе. Объясняется это трением снежинок друг об друга и их смещением относительно друг друга. В результате кристаллики также повреждаются, и появляется хруст.
Снег и экология окружающей среды.
Всем известно, что снег возле обочин оживленных трасс становится грязно-серым. Это не просто грязь. Это различные вредные примеси, тяжелые металлы и т. д., которые накапливаются в воздухе и оседают на снег. Таким образом, произведя анализ проб снега можно совершенно точно сделать заключение об экологии района, где этот снег был собран.
Такие исследования вот уже много лет проводятся в Якутске с Институте Мерзлотоведения СО РАН. Еще с 1982 года лабораторией геохимии (В. Н. Макаров, Н. Ф. Федосеев и др.) исследована динамика химических элементов и соединений в снежном покрове города Якутска и его окрестностей. Составлен “Геохимический атлас Якутска” (1985) с серией карт показывающих распределение химических элементов в снежном покрове и почвах города. (прил. № 1)
Основной объем загрязнения снегового покрова на территории Якутска привносят взвешенные вещества (пыль). К этому можно добавить использование песка в зимнее время для обработки дорожного полотна. Но все-таки основную роль в уровне загрязнения снега играет транспорт. Вдоль оживленных трасс просто залежи нефтепродуктов, формальдегида, метанола. В снеге же накапливается один из самых вредных металлов — свинец.
Чтобы представить себе примерный уровень загрязнения снегового покрытия в городе Якутске, я отобрала несколько проб и провела несколько измерений.
Как отбираются пробы? Чтобы не «загрязнить» пробы различными посторонними элементами, отбирать их надо, соблюдая специальную технологию. Лучше всего это делать с помощью новых одноразовых полиэтиленовых пакетиков, чистого пластикового совка или стаканчика. При этом нельзя касаться или собирать снег руками или варежками. При сборе снега стараются взять его с поверхности, чтобы внизу пробы не попала почва.
Для того, чтобы увидеть хотя бы примерную картину уровня загрязнения в городе, я выбрала следующие районы города:
202 микрорайон, двор СШ № 33, где я учусь. Теоретически, 202 должен быть по уровню загрязнения на предпоследнем месте перед загородным участком Хатынг-Юряха. Рядом со школой, конечно, есть дорога. Но она не сквозная, имеет только въезд на территорию школы. И проба отобрана во дворе школы, в ста метрах от дороги и стоянки.
район ТЭЦ (Теплоэлектростанция). Был выбран нами из-за опасений многих горожан, что технические выборсы с ТЭЦ, сопровождающиеся сильным гулом, загрязняют экологию и опасны для проживающих рядом.
Тем не менее, как уверяют сами специалисты, уровень загрязнения вокруг их здания соответствует всем нормам.
улица Орджоникидзе. Одна из самых оживленных городских трасс. И, судя по теории, должна быть и одной из самых загрязненных на пробах.
район Аэропорта. Оживленный район города, имеет разветвленную транспортную сеть. Проба была взята возле жилого дома, в 230 метрах от ближайщей крупной трассы.
район Хатын-Юряха. Эта проба должна стать фоновой, то есть наиболее чистой. Потому что взята за городом, где нет оживленного потока машин, не разбрасывают песок и практически нет пыли.
Чем больше уровень загрязнение воды, а в нашем случае растаявшего снега, тем больше она минерализована. Соответственно, тем больше в ней ионов и тем больше электропроводность. С помощью миллиамперметра и источника тока я замерила все пробы, включая чистую питьевую воду «Аква». Полученные данные полностью подтвердили предварительные выводы
Электропроводность проб
Вода «Аква» — 0
Хатын-Юрях — 0,5 мА
Район ТЭЦ — 1 мА
202 мкр., 33 школа — 1мА
Район Аэропорта — 1,2мА
Ул.Орджоникидзе — 1,2мА
Как видим, самым чистым действительно оказался снег с Хатын-Юряха. За ним следует и район ТЭЦ и 202 микрорайон. Так что жильцам районы теплоэнергостанции нечего особо опасаться. А вот от двора школы я ожидала большего результата. Жилой двор в районе аэропорта оказался по уровню электропроводимости на одном уровне с районом улицы Орджоникидзе. Что тоже вызывает ряд вопросов. Чтобы ответить на них, было решено отдать такие же пробы на несколько экспертиз. Кстати, пробу с улицы Орджоникидзе можно было отличить невооруженным взглядом, снег был грязный, серого цвета. Самая чистая на вид проба оказалась с Хатын-Юряхского шоссе.
Определить уровень загрязненности снега мы решили несколькими способами: в школе, с помощью вольтметра, в лаборатории Института Мерзлотоведения СО РАН, в лаборатории «Республиканского информационно-аналитический центра экологического мониторинга.
Таблица 4
ГБУ РС(Я) «РИАЦЭМ»:
|
Показатели |
Ул. Орджоникидзе |
Район аэропорта |
202 мкр. |
Район ТЭЦ |
|
Взвешенные вещества |
36 |
10,6 |
5,8 |
4,8 |
|
Nh5 |
2,4 |
1,8 |
1,8 |
1,7 |
|
Фенолы |
3,56 |
1,69 |
2,44 |
3,06 |
|
н/п |
3,1 |
3,79 |
2,37 |
2,84 |
|
Марганец |
2,1 |
6 |
7,5 |
7,5 |
|
Свинец |
1,35 |
1,2 |
1,65 |
1,35 |
|
кремнекислота |
1,36 |
нет |
нет |
нет |
|
Метанол |
1,2 |
нет |
нет |
нет |
|
формальдегид |
3,8 |
нет |
нет |
нет |
|
Бенз(а)пирен |
36 |
72 |
7,2 |
40 |
Выводы:
Загрязнение атмосферы города техногенными выбросами приводит к характерным изменениям химического состава снежного покрова.
По рассчитанным суммарным показателям загрязнения (Zc) снежного покрова районы улицы Орджоникидзе и район аэропорта относится к среднему уровню загрязнения, районы 202 микрорайона и ТЭЦ к низкому уровню загрязнения. (
Институт Мерзлотоведения:
Из официальных заключений: Основной объем загрязнения снегового покрова на территории г. Якутск привносят взвешенные вещества (пыль). По данному показателю наиболее загрязненной является проба, отобранная в районе улицы Орджоникидзе, что обусловлено интенсивным движением транспорта, использованием песка в зимнее время обработки дорожного покрова. Транспорт играет основную роль в загрязнении снегового покрова. Так наибольшие концентрации нефтепродуктов, формальдегида и метанола фиксируются в районе улицы Орджоникидзе и аэропорта.
В пробах было обнаружено: формальдегид, метанол, кремнекислота, бензапирен, мышьяк, свинец, железо, медь, цинк, марганец. Судить об уровне загрязнения можно даже по одному элементу — свинцу. Чем больше свинца в пробах, тем опасней экологическая ситуация в регионе.
Итак, школьный опыт с миллиамперметром и источником тока оказался практически также эффективен, как выводы двух профессиональных лабораторий.
Заодно было решено проверить радиоактивность снега. А вернее, впитывает ли снег радиацию? Для этого опыта мне пригодился большой кусок минерала — чароит, который добывается в Якутии. Красивый поделочный минерал грешит повышенным радиационным фоном. Вот и мой камень показывает превышенный радиационный фон в 23мкр в час. Измеряла я с помощью бытового домашнего приборы, измеряющего радиационный фон. Позже этот камень я положила на сутки в снег и измерила потом уже только снег. Прибор показал 20 мкр. в час. До этого контакта снег показывал 16 мкр. в час. Из чего можно сделать вывод, что снег (вода) впитывает в себя радиацию, при контакте с радиоактивным излучением.
Конечно, после этой зимы я стала знать о снеге гораздо больше, чем могла себе представить раньше. А уж о том, как сложно сделать фотографии снежинок, знает теперь вся моя семья, отморозившая в совокупности 8 пальцев минимум. Даже несчастный цифровой микроскоп с LED-экраном соглашался работать на холоде только пять минут, после чего выключался. Однако всех нас так захватило это исследование, что мы совершенно точно будем продолжать его и дальше. Тем более, что кристаллы льда все еще хранят в себе огромное количество тайн.
yun.moluch.ru
Решение заданий школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников 2012-2013 учебного года.
Задания школьного тура Всероссийской олимпиады по химии
8 класс
2012-2013 учебный год
Время выполнения – 3 часа
Задача 1
В каком из двух оксидов железа одинаковой массы FeO или Fe2O3содержится больше железа по массе? Найдите формулу еще одного оксида железа, в котором содержание железа по массе 72,41% (остальное – кислород). Сколько кг железа можно выплавить из 1 тонны руды, если в ней содержится 20% FeO, 31% Fe2O3и 25% третьего оксида, формулу которого вам предложено найти.
Задача 2
Найдите, пользуясь периодической системой химических элементов, по 4 химических элемента для каждого столбика таблицы и заполните ее:
| Названы в честь ученых | Названы по географи ческой местности | Названы в честь мифологи ческих или сказочных персонажей | Названия элемента отражают физические свойства простого вещества (укажите какого) | Название элемента отражают химические свойства вещества | Названы по названию минералов, горных пород, | Названы по названию небесных тел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если вы найдете больше чем 4, пишите, но засчитываться будут не более четырех правильных ответов. Причем учтите, что общепринятое международное название может означать одно, а принятое в русском языке название – другое. (Пример: АЗОТ – безжизненный, в то же время Nitrogenium – рождающий селитру. Будут засчитываться любые названия.
Задача 3
Юный любитель химии раздобыл порошок серебра, захотев с ним поэкспериментировать в домашних условиях. Но в случайно просыпал его на пол. Мальчик расстроился, ведь он с таким трудом раздобыл этот порошок. И решил собрать его с пола. Пол, к сожалению, был «не очень чистым» и смесь, которую он подмел, содержала помимо порошка серебра всякие мелкие частицы: пух из подушки (скорее всего гусиный), древесные опилки, железные опилки, поваренную соль и сахар. Как мальчику избавиться от лишних примесей? Составьте подробный план действий, чтобы очистить серебряный порошок. Какие методы очистки и разделения вы бы предложили использовать и на каких физических явлениях они основаны?
Задача 4
В природный газ, который поступает в наши квартиры и дома, специально добавляют сильнопахнущее вещество, чтобы человек почувствовал утечку газа. Его называют метилмеркаптан. Запах метилмеркаптана проявляется при его разбавлении в воздухе в 1010 раз (по объему). Человек вдыхает за один раз 4 литра воздуха. Какую массу метилмеркаптана должен вдохнуть человек, чтобы почувствовать его запах. Плотность метилмеркаптана при нормальных условиях 2,14 г/литр.
Задача 5
Каждая приведенная ниже фраза имеет только одно правильное окончание. Укажите его.
1. Дальтонизм, это: а) научная школа; б) точка зрения; в) болезнь; г) философское учение.
2. Первым философский камень получил: а) Демокрит; б) Аристотель; в) Карл Маркс; г) никто.
3. Массовое число атома - величина а)дробная; б)целая; в) периодическая; г) мнимая.
4. Д.И. Менделеев писал: Периодическому закону будущее не грозит: а) разрушением; б) покушением; в) предвкушением; г) развитием.
5. Автор известной модели атома носил фамилию: а) Литий; б) Бериллий; в) Бор; г) Углерод.
6. Ломоносов открыл закон: а) кулона; б) исключенного третьего; в) сохранения массы; г) закон постоянства состава
7. Больше всего в воздухе содержится: а) азота; б) кислорода; в) озона; г) углекислого газа.
8. Признаком химической реакции является а)кипение воды б)испарение воды в)появление воды на стенках сосуда г) охлаждение воды
9. На планете Земля самый распространенный по массе химический элемент: а)водород б)железо в) азот г) кислород
10. Отношение части к целому не может называться: а)массовая доля; б)целая доля; в) объемная доля; г)количественная доля.
chemistryttl4.jimdo.com
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
 Пример видео 3 |  Пример видео 2 |  Пример видео 6 |  Пример видео 1 |  Пример видео 5 |  Пример видео 4 |
Администрация муниципального образования «Городское поселение – г.Осташков»