Нагревание воды и … экономический кризис (стр. 2 из 3)

Большими хранилищами влаги на Земле являются ледники, в них сосредоточено до 2,1% мировых запасов воды. Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. В эпоху оледенения Европы, Канады и Сибири толщина ледяного покрова в горных местностях достигала 2 км. В настоящее

Ледники в горах время вследствие потепления климата Земли постепенно отступают границы ледников. Это обусловливает медленное повышение уровня воды в океанах. С изменением массы льда на планете связаны изменения климаты на Земле. Гигантское количество тепла, освобождающееся при замерзании воды, задерживает наступление зимних холодов. Тепло, поглощаемое при таянии льдов, замедляет приход весны.

В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара (рис.1.2.3). При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). Около 86% водяного пара поступает в атмосферу за счет испарения с поверхности морей и океанов и только 14% за счет испарения с поверхности суши. В итоге в атмосфере концентрируется 0,0005% общего запаса свободной воды. Количество водяного пара в составе приземного воздуха изменчиво.

Рис.1.2.3 Водяной пар: а) в виде тумана, б) в облаках

При особо благоприятных условиях испарения с подстилающей поверхности оно может достигать 2%. Существенную роль в жизни растений играют оптические свойства водяного пара. Водяной пар сильно поглощает инфракрасные лучи с длиной волны от 5,5 до 7 микрон, что важно для предохранения почвы от заморозков. Еще более действенным средством от заморозков является выпадение росы и образование тумана: конденсация влаги сопровождается выделением большого количества тепла, задерживающего дальнейшее охлаждение почвы.

1.3 Вода и живые организмы

Вода играет очень большую роль в жизни всего живого на Земле, ведь именно море явилось первой ареной жизни на Земле. Растворенные в морской воде аммиак и углеводы в контакте с некоторыми минералами при достаточно высоком давлении и воздействии мощных электрических разрядов могли обеспечить образование белковых веществ, на основе которых в дальнейшем возникли простейшие организмы. По мнению К.Э. Циолковского, водная среда способствовала предохранению хрупких и несовершенных вначале организмов от механического повреждения. Суша и атмосфера стали впоследствии второй ареной жизни.

Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2-3 дней, без питательных же веществ он может жить несколько недель. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды примерно в 2 раза больше по весу, чем питательных веществ.

Так как вода служит прекрасным растворителем, то она является средой, в которой протекают все химические превращения, связанные с жизнедеятельностью организмов. Выпитая или поступившая с пищей вода всасывается в желудке и кишечнике, поступает в кровь и ее током распределяется по тканям организма. Только в жидкой водной среде совершаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте, происходит синтез живого вещества в клетках.

Вода вымывает из клеток отработанные продукты обмена веществ, выносит их из организма, главным образом через почки (с мочой) или через кожу (с потом). Она выполняет также важную механическую роль, облегчая скольжение трущихся поверхностей: суставов, связок, мышц и.т.д.

Посчитано, что в живых организмах суммарный запас воды в несколько раз больше, чем в реках. В среднем в растениях и животных содержание влаги может доходить до 80% массы. Например, у человека она составляет: 95% - в эмбриональных клетках, 80% - в молодости, 60% - в пожилом возрасте; 85% - в мозге, 83% - в крови, 80% - в сердце, легких, почках,39% - в жировой ткани, в скелете 22% и даже в зубной эмали 0,2%. При потере 6-8% воды человек впадает в полуобморочное состояние. Если потери составляют более15%, наступает смерть: сердце не может проталкивать через кровеносные сосуды загустевшую кровь. Продолжая примеры, можно отметить, что в рыбах воды 80%, в теле медузы её до 96%, в водорослях – 95-99%, в спорах и семенах от 7 до 15% и т.д.^[4] Обмен биологической воды происходит в течение нескольких часов, т.е. 1000-2000 раз в год.

Но, несмотря на всестороннюю изученность свойств воды, она по-прежнему остается одним из удивительных и загадочных веществ.

Глава 2. Экспериментальное исследование зависимости времени закипания воды от её качества

2.1 Материалы и оборудование для проведения исследования

Материалом для исследования является обычная водопроводная вода и вода бутилированная “Aura”. Вода водопроводная была взята в 3 разных порциях:

1) водопроводная вода из крана, 2) водопроводная вода, отстоявшаяся в течение суток, 3) водопроводная вода, пропущенная через угольный фильтр.

Каждая порция воды бралась в объеме 0,5 литра и при температуре 20°С.

Приборы, применяемые в исследовании:1) электрический чайник мощностью 0,9 кВт; 2) эмалированный чайник для плит, 3) газовая плита, работающая на сжиженном газе, 4) секундомер.

2.2 Методика исследования

Предположим, что время закипания воды зависит от качества, «чистоты» воды. Допустим, что по количеству вредных примесей или механических добавок наши образцы воды имеют следующие условные показатели качества:

«плохое» - водопроводная вода,

«удовлетворительное» - отстоявшаяся вода,

«хорошее» - вода, пропущенная через фильтр,

«отличное» - вода бутилированная.

Если это так, то время закипания воды будет уменьшаться от первого образца воды к последнему. Эта закономерность должна наблюдаться как при нагревании электрочайником, так и при нагревании на газовой горелке.

Была проведена серия измерений времени закипания приготовленных образцов воды в электрическом чайнике, затем определили время закипания таких же образцов воды на газовой горелке (приложение).

2.3 Результаты исследования

Результаты всех произведенных измерений отображает таблица 3.1.

Таблица 3.1

Нагревание электрочай-ником	Время закипания воды, минуты
	вода из крана, 0,5л	отстоявшаясявода, 0,5л	отфильтро-ванная, 0,5л	бутилирован-ная, 0,5л
	4,32	4,18	4,08	3,18
Нагревание на газовой горелке	4,9	4,72	4,53	3,9

По данным результатам были построены диаграммы зависимости времени закипания воды от её качества.

Анализируя результаты эксперимента, установили:

1) в электрочайнике вода закипает быстрее, чем на газовой горелке;

2) дольше всего нагревается вода из крана, быстрее всего – бутилированная вода;

3) это соотношение (п.2) выполняется для нагревания как электрочайником, так и на газовой горелке.

По результатам исследования можно заключить, что сделанное нами предположение о зависимости времени закипания воды от её качества, её «чистоты» является верным: быстрее всего закипает бутилированная вода, как самая качественная из рассмотренных вариантов, дольше всего закипает вода из крана, т.е. является самой некачественной.

Глава 3. Определение наиболее экономичного способа нагревания воды

Мы живем в период мирового экономического кризиса, и когда мировая экономика придёт в нормальное состояние предугадать невозможно. В связи с этим материальные траты желательно уменьшить, а значит, не каждая семья может позволить себе тратить средства на приобретение бутилированной воды.

Поэтому вопрос о том, чем экономически выгоднее кипятить воду – электрочайником или в чайнике, поставленном на газовую горелку, будем решать для отфильтрованной воды, так как эта вода имеет хорошее качество в нашем исследовании, и приобретение фильтра для очистки воды экономически оправдано, так как это долгосрочное вложение денежных средств.

Время, затраченное на нагревание 0,5 литра отфильтрованной воды в электрочайнике мощностью 0,9 кВт составило 4,08 минуты или 0,068 часа. На газовой горелке этот объем воды был доведён до кипения за 4,53 минуты или 0,0755 часа.

Зная мощность электрочайника и время его работы, можно определить расход электроэнергии в кВт*час. (формула 1) , а умножив эту энергию на тариф, получим стоимость затраченной электроэнергии (формула 2).