Время чтения: 12 мин
Что самое лучшее в зиме? Кто-то может ответить: Новый год, подарки или игра в снежки. А мы скажем, что снег, лед и холода — это отличное поле для научных исследований. Мы собрали пять экспериментов, которые, несмотря на всю их простоту, заставляют задуматься. Их легко можно провести дома — достаточно любопытства, материалов, которые можно найти на кухне или в ближайшем продуктовом, и снега за окном.
Почему снегом сложно напиться?
Самый простой эксперимент, который можно провести зимой — это сравнение объема снега и получающейся из него воды. Он наглядно показывает, что такое плотность вещества (у снега она сильно ниже, чем у воды), а также почему в полярных экспедициях добыча воды требует очень много времени, а напиться горстью снега не получится.
Наберите в две банки одинаковое количество снега. Одна из банок — контрольная, ее нужно поместить в морозилку или на открытый балкон. Вторую банку поставьте в теплое место и подождите какое-то время. Когда снег в теплом месте растает, сравните количество полученной воды с количеством снега в первой банке — и сделайте выводы.
Наберите в две банки одинаковое количество снега. Одна из банок — контрольная, ее нужно поместить в морозилку или на открытый балкон. Вторую банку поставьте в теплое место и подождите какое-то время. Когда снег в теплом месте растает, сравните количество полученной воды с количеством снега в первой банке — и сделайте выводы.
Почему снег, а не лед?
Задумывались ли вы, почему зимой падают снежинки, а не, например, маленькие кусочки льда (ведь именно так, по идее, должен выглядеть замерзший дождь?). Вода — одно из всего нескольких веществ во вселенной, которое в твердом состоянии легче, чем в жидком — если бы было наоборот, то любой водоем мгновенно промерзал бы до дна. Это свойство воды определяет и физику образования снежинок. Процесс начинается с образования центра кристаллизации воды. Ядрами кристаллизации могут быть, например, мельчайшие частицы пыли, взвешенные в воде. То, куда пойдет «луч» снежинки, определяется случайными флуктуациями: к примеру, изменением плотности воды или присутствием каких-либо примесей в ней. И об этом следующий эксперимент.
Налейте дистиллированную воду в чистую бутылку и положите ее на пару часов в морозилку. Мы знаем, что вода замерзает при температуре ниже нуля и ожидаем, что и наша экспериментальная «жидкость» тоже замерзнет. Однако, скорее всего, этого не произойдет. Дистиллированная вода (то есть свободная от любых примесей) может очень долго оставаться в состоянии «переохлажденная вода», так как в ней просто нет того ядра, вокруг которого может формироваться центр кристаллизации и, следовательно, начаться замерзание. Если бутылку аккуратно достать и с размаху поставить на стол (создать случайную флуктуацию) или добавить что-то в бутылку (например, крупинку соли), вода начнет затвердевать на глазах.
Налейте дистиллированную воду в чистую бутылку и положите ее на пару часов в морозилку. Мы знаем, что вода замерзает при температуре ниже нуля и ожидаем, что и наша экспериментальная «жидкость» тоже замерзнет. Однако, скорее всего, этого не произойдет. Дистиллированная вода (то есть свободная от любых примесей) может очень долго оставаться в состоянии «переохлажденная вода», так как в ней просто нет того ядра, вокруг которого может формироваться центр кристаллизации и, следовательно, начаться замерзание. Если бутылку аккуратно достать и с размаху поставить на стол (создать случайную флуктуацию) или добавить что-то в бутылку (например, крупинку соли), вода начнет затвердевать на глазах.
Почему белым медведям не холодно?
Перейдем от неживой природы к живой. Как медведи не замерзают на Северном полюсе и еще умудряются плавать в ледяной воде? Скорее всего, вы слышали о внушительной жировой прослойке полярного медведя. Но как именно она работает?
Чтобы почувствовать себя белым медведем, вам понадобятся ванночка со льдом, целлофановые перчатки и маргарин. Наденьте на одну руку перчатку и поместите в ванночку. Как быстро рука замерзла? Наверное, мгновенно. А теперь оденьте в целлофан другую руку и погрузите ее в маргарин (звучит странно, но чего не сделаешь ради науки!) Слой маргарина должен быть по-настоящему толстым. Поместите все это великолепие в лед. Как долго вы можете переносить холод теперь?
Можно пойти еще дальше и добавить еще одну целлофановую перчатку поверх слоя маргарина. Так вы приблизитесь к анатомии белого медведя и заодно поймете, почему зимой лучше одеваться в несколько слоев одежды.
Чтобы почувствовать себя белым медведем, вам понадобятся ванночка со льдом, целлофановые перчатки и маргарин. Наденьте на одну руку перчатку и поместите в ванночку. Как быстро рука замерзла? Наверное, мгновенно. А теперь оденьте в целлофан другую руку и погрузите ее в маргарин (звучит странно, но чего не сделаешь ради науки!) Слой маргарина должен быть по-настоящему толстым. Поместите все это великолепие в лед. Как долго вы можете переносить холод теперь?
Можно пойти еще дальше и добавить еще одну целлофановую перчатку поверх слоя маргарина. Так вы приблизитесь к анатомии белого медведя и заодно поймете, почему зимой лучше одеваться в несколько слоев одежды.
А что насчет птиц?
А как же пингвины, чайки или альбатросы, которые регулярно ныряют в холодные воды Арктики и Антарктики? Здесь нам потребуется бумага, краски или карандаши, и восковые мелки (также подойдет свечка). Нарисуйте пингвина или чайку красками или карандашами. На готовый рисунок добавьте пару капель воды — бумага промокнет. Затем закрасьте птицу восковым мелком или свечкой и снова попробуйте намочить бумагу. Получилось?
Подобным образом работает жировая пленка, которой покрыты перья водоплавающих птиц: она помогает отталкивать воду, благодаря чему перья не промокают (помните поговорку «Как с гуся вода»?) Кстати, если у вас есть немного уайт-спирита и хорошо проветриваемое помещение, можете провести еще один эксперимент. Нанесите уайт-спирит на ватный диск и удалите восковой слой с рисунка. Бумага снова будет намокать. Именно поэтому разливы нефти (уайт-спирит — продукт ее дистилляции) так опасны для морских птиц — их оперение перестает отталкивать воду, в результате чего они быстро замерзают, и спасатели даже одевают их в свитера.
Подобным образом работает жировая пленка, которой покрыты перья водоплавающих птиц: она помогает отталкивать воду, благодаря чему перья не промокают (помните поговорку «Как с гуся вода»?) Кстати, если у вас есть немного уайт-спирита и хорошо проветриваемое помещение, можете провести еще один эксперимент. Нанесите уайт-спирит на ватный диск и удалите восковой слой с рисунка. Бумага снова будет намокать. Именно поэтому разливы нефти (уайт-спирит — продукт ее дистилляции) так опасны для морских птиц — их оперение перестает отталкивать воду, в результате чего они быстро замерзают, и спасатели даже одевают их в свитера.
Как надуть снеговика
И напоследок забавный эксперимент, посвященный одному из признаков химической реакции — выделению газа. Вам понадобится пакет с застежкой зип-лок, маркер, снег и шипучая таблетка, например, аспирин или алка-зельтцер (если лень идти в аптеку, сойдут сода с лимонной кислотой). Нарисуйте на пакетике рожицу снеговика, положите в него снег и шипучую таблетку. Затем плотно закройте зип-лок, принесите домой и наблюдайте, как в течение часа снеговик приобретает объем. Чтобы из этого получилось настоящее исследование, сделайте несколько снеговиков и создайте для них разные условия. Например, положив пакетики в холодильник и на батарею, добавляя туда целую таблетку или измельченную, взяв свежий плотный снег или рассыпчатый старый.
Детям помладше можно поставить задачу найти идеальные условия для получения объемного снеговика. А со старшими можно даже выстроить графики, показывающие взаимосвязь температуры, количественных и качественных характеристик веществ и скорости распирания снеговика.
Детям помладше можно поставить задачу найти идеальные условия для получения объемного снеговика. А со старшими можно даже выстроить графики, показывающие взаимосвязь температуры, количественных и качественных характеристик веществ и скорости распирания снеговика.
Что еще можно исследовать?
А еще исследователей, начинающих и опытных, мы ждем на главном зимнем празднике — Научном Новом году! Здесь мы пойдем дальше и проведем эксперименты, которые возможны только в научной лаборатории. Наука и праздник соединятся, в результате чего получится елка, которую вы точно не забудете. Научный Новый год проходит в уютных отелях в центре Москвы — на Киевской, Таганской и Арбатской, в течение второй половины декабря и во время новогодних праздников. Подарок входит в стоимость билета, а родителям вход свободный.
На Научный Новый год можно и школьникам до 13 лет, и ребятам 5−6 лет — для них мы подготовили специальную программу. Приходите — мы вас очень ждем!
На Научный Новый год можно и школьникам до 13 лет, и ребятам 5−6 лет — для них мы подготовили специальную программу. Приходите — мы вас очень ждем!
