Почему такие узоры у льда

Почему такие узоры у льда

Основная часть 3-9

Как появляются снежные узоры на окнах? 4

Какие бывают морозные узоры? 4-5

Когда образуются прекрасные картины из ледяных кристаллов? 5-6

На всех ли окнах появляются морозные узоры? 6

Мои наблюдения за причудливыми узорами 6-9

Народные приметы. 10

Использованная литература 14

ВВЕДЕНИЕ

В одну из январских ночей произошло чудо! Наконец то закончилась слякоть и за ночь сильно похолодало. Настало морозное утро. Проснувшись, я посмотрел в окно: «Светит ли солнышко?». А окно было таким нарядным и блестящим, как новогодняя елка. На стекле я увидел удивительный рисунок. Сверкала длинная пушистая еловая ветка, покрытая блестящими снежинками. Я спросил маму: «Как появился на окне снежный узор?». Она ответила, что его нарисовал мороз. А как нарисовал? Чем нарисовал? Мороз за окном, а узор появился в квартире. Почему? Мне об этом захотелось узнать. Это и послужило выбором для моего исследования.

Объект исследования: снежные узоры на стекле.

Цель исследования: выяснить, почему зимой на окнах часто появляются причудливые снежные узоры.

Задачи:

Изучить дополнительную литературу и отобрать интересные сведения о том, как появляются снежные узоры на окнах;

Выяснить, какие бывают ледяные узоры;

Наблюдать, как появляются и как исчезают снежные узоры на окнах;

Представить убедительные доказательства, что снежные узоры на окнах появляются не случайно;

Сделать выводы и обобщить результат наблюдений.

Гипотеза: предположим, что по форме снежных узоров можно предсказывать погоду.

Основная часть

Как появляются снежные узоры на окнах?

Зимой воздух около оконных стекол сильно охлаждается и часть водяных паров из него оседает на холодные стекла в виде кристалликов льда. Затем эти кристаллики начинают ветвиться и разрастаться, «рисуя» на стекле снежные (морозные) узоры.

Для того, чтобы началась кристаллизация, Первым ледяным кристалликам нужно на чем-то Осесть. Пусть это будет пылинка. Или след от тряпки, которой протирались окна. Льдинки группируются на неровностях, на еле заметных царапинах на стеклах, и постепенно вырастает ледяной сад на окне с необычными цветами, сверкающими в лучах зимнего солнца. Получается такая красота, что ни сказке сказать, ни пером

описать! Настоящие цветы! Кстати, в Германии морозные узоры на стекле так и называют

Какие бывают морозные узоры?

Оказывается, у снежных узоров есть Конкретные названия: дендриты и трихиты.

Дендриты (древовидные образования).

Если охлаждение стекла начинается при положительной температуре и высокой влажности, то

образовавшаяся на нем пленка воды при понижении температуры окружающей среды начинает кристаллизоваться.

Вначале узор появляется в нижней части окна, там, где под действием силя тяжести накапливается больше воды. Здесь, за счет большого количества влаги дендриты более выражены, чем в верхней части стекла. При дальнейшем похолодании дендриты обрастают более мелкими отростками и зазубринами льда. Такие узоры часто образуются зимой на стеклах автомобилей и даже в нашем школьном кабинете.

Трихиты (волокнистые формы).

Трихиты образуются у острых краев царапин на поверхности охлаждающегося твердого тела.При этом вначале кристаллы образуют Узкие параллельные полоски инея, вырождающиеся при дальнейшем охлаждении в достаточно плотные ледяные волокна, исходящие от основного стебля. В большинстве случаев, как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты. Такие узоры встречаются в моей комнате на окне.

Когда образуются дивные картины из ледяных кристаллов?

Зимой, когда на улице усиливаются морозы, то на оконных стеклах часто образуются снежные узоры. Это Дед Мороз тайно ночью с помощью прозрачного пера разрисовывает нам окна. На самом же деле при резком похолодании температура окон становится ниже температуры воздуха в помещении. На них и оседают теплые пары воды, находящиеся во влажном воздухе в комнате. На стеклах появляется тонкий, почти невидимый слой воды. Морозу этого хватает, чтобы нарисовать свои чудесные рисунки. Ночью он насылает холод, вода замерзает. Если бы воды было много, получился бы лед, как на речке. А так как воды совсем немножко, она превращается в ледяные кристаллы. Из них и складывается узор на стекле.

Мотив и композицию затейливых картинок, кроме влажности и температуры, определяет само стекло, его структура, теплопроводность, теплоемкость, чистота поверхности. В ледяных узорах можно увидеть большинство форм, которые могут принимать снежные кристаллы.

На всех ли окнах появляются морозные узоры?

Оказывается, нет! Наблюдая за узорами, я выяснил, что узоры не появляются на окне, если открыта форточка. В этом случае температура воздуха в комнате у стекла понижается, став такой же, как и температура самого стекла. При качественном утеплении окон, узоры на стекле тоже не появляются, так как нет перепада температур.

Мои наблюдения за причудливыми узорами

Мои наблюдения начались в январе 2015 года. В одну из ночей произошло чудо! За ночь сильно похолодало. Настало морозное утро. Проснувшись, я посмотрел в окно. На окне причудливо сверкали на солнце ледяные узоры, которые нарисовал на окне мороз.

Трудно поверить, что все

Это нарисовано без помощи

Человеческих рук. Меня

Заинтересовали такие узоры.

Невозможно отвести глаз от этих

Непревзойденного мастера. Чем

Дальше вглядываешься в рисунки,

Тем больше удивляешься

Мастерству неизвестного художника, которого зовут Мороз. Эти изумительные картины можно рассматривать и рассматривать, и каждый раз видеть что-то новое. Тут волшебное дерево, там — павлиний хвост, длинная ветвь пальмы, пушистая ель. Вот распустился чудесный цветок. А на другом окне сказочные звери.

Особенно красиво, когда на окно падает солнечный луч, тогда вся картинка сверкает. Наблюдая за снежными узорами, я заметил, что они цветные: то голубые в пасмурную погоду, то желтые на солнце, то розовые и лиловые — на закате. В вечернее время, когда за окном становится совсем темно и стекло выглядит черным, морозные узоры сверкают, как звезды.

Интересные узоры я

Наблюдал на окнах папиной

Машины. Стекло как бы

Покрывается шубой из ледяных

Иголок. Я решил выяснить у

Одноклассников, наблюдали ли

Они снежные узоры и интересно

Ли им узнать, как они

Появляются. Я провел

Сначала я прочитал стихотворение «Узоры на стекле» Натальи Цохонис

Узоры нежные рисует нам мороз,

Проснёшься утром и увидишь — ДИВО!

Снежинок разной формы — чудный холст,

Всё сногшибательно — чарующе красиво!

Я так люблю рассматривать узор,

Он очень тонок, индивидуален.

Всё то, что на стекло нанёс мороз,

Всё так загадочно. полно различных тайн.

Так здорово, что нам дано понять,

Почувствовать, потрогать и увидеть.

Вся наша жизнь — СПЛОШНАЯ БЛАГОДАТЬ!

КОГДА СВОЕЙ ДУШОЙ ТЫ МОЖЕШЬ ВИДЕТЬ.

Затем предложил анкету. В анкетировании приняли участие 24 ученика.

Анкета

Наблюдал ли ты когда-нибудь морозные узоры на окне?

Одинаковые ли узоры рисует мороз?

На что они похожи

Хотел ли ты знать, как появляются морозные узоры на стекле?

Хотел ли ты знать, как по морозным узорам на стекле предсказать погоду?

По результатам анкет я сделал вывод: все дети наблюдали морозные узоры на окнах. Знают, что такие волшебные узоры могут быть самыми разными, похожими на веточки деревьев, на цветы, на лес, на листья, на перья. Самое главное, что все одноклассники хотят узнать, как появляются морозные узоры на стекле и как по ним предсказывать погоду. Значит, свой проект начал не зря. Думаю, что и другим детям тоже будет интересно узнать об этом.

Народные приметы

Давным-давно по морозным узорам люди предсказывали погоду:

Если веточка узора была направлена вниз — погода будет снежной и пасмурной;

Если вверх – ясной и солнечной

Также согласно народным приметам, прямые рисунки предвещают еще большие холода, косые – к оттепели, а более замысловатые узоры к снегопаду.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Каждый знает, что узоры на стекле недолговечны – начинает пригревать солнышко и морозные узоры становятся менее четкими, расплываются и стекают струйками воды вниз по стеклу. Они исчезают безвозвратно.

А можно ли сделать такие узоры самому? Я нашел ответ на этот вопрос в энциклопедии забавных игрушек.

Для начала мы с мамой приготовили коллоидный раствор: в четверть стакана холодной воды добавили 5 г сухого желатина и дали ему хорошо набухнуть. Нагрели воду до 50 градусов на водяной бане и проследили, чтобы желатин полностью растворился. (На таком студне можно сохранить ледяные узоры.) Еще теплый раствор вылили на кусок стекла и сразу поставили в морозилку. (Вода будет кристаллизоваться, как на окнах зимой.) Через три дня достали и дали оттаять желатину. На нем остался четкий рисунок ледяных кристаллов.

Заключение.

Цель, которую я ставил перед собой, достигнута. Я выяснил, почему зимой на окнах часто появляются причудливые снежные узоры.

Сделал следующие выводы:

● Морозные рисунки на стекле – это большие кристаллы льда, растущие из водяного пара на границе тепла и холода;

● Вид узора на поверхности стекла зависит от температуры внутри помещения и снаружи, влажности воздуха в помещении, толщины стекла и загрязненности его поверхности.

Мои наблюдения подтверждают гипотезу о том, что по форме снежных узоров можно предсказывать погоду.

Варламов С. Снежинки и ледяные узоры на стекле// Квант.-2002-№5-с.29-30

Откуда и почему на оконных стеклах зимой появляются снежные узоры? Интернет-портал «Все для детей»

Энциклопедия забавных игрушек. « Прекрасное — своими руками» составитель С. Газарян.

Источник

Почему такие узоры у льда

Морозные узоры на оконных стеклах — это, по сути, то же самое, что и иней, который образуется на земле и на ветвях деревьев. Механизм образования инея и этих узоров одинаков. Если воздух охлаждается, то в нем снижается содержание влаги. Морозные узоры на стекле и иголки инея образуются в том случае, если влажный воздух охлаждается до точки замерзания воды, то есть до 0°С. При этой температуре происходит конденсация избытка влаги, содержащегося во влажном воздухе, на холодных поверхностях. При этом вода кристаллизуется, то есть превращается в мельчайшие кристаллики льда. Таким образом, вода, содержащаяся во влажном воздухе, при 0°С переходит из газообразного состояния в твердое (кристаллическое), минуя жидкую фазу [1].

Почему же кристаллики льда образуют такие причудливые формы? Некоторые считают, что виной тому неровности и царапинки на поверхности стекла, и на них ледяные кристаллики образуются в первую очередь. Кристаллики осаждаются один за другим, друг на друга — и получаются удивительные неповторимые узоры. По мнению других, помимо неровностей стекла, в «рисовании» узоров участвуют частички пыли на поверхности стекла и воздушные потоки. Меня заинтересовало, почему морозные узоры все-таки разные, и что на них действительно влияет? Какие узоры получатся, если нанести на замораживаемое стекло разные средства?

Тема, взятая нами для исследовательской работы, крайне интересна и актуальна, потому что позволяет изучить явления, которые не входят в содержание школьной программы, а также помогает реализовать технические и творческие способности. Цель нашего исследования: изучить особенности появления морозного узора на стекле. Из цели вытекают задачи:

1. Разобраться в понятии «агрегатное состояние воды», изучить теорию образования кристаллов льда на окнах;
2. Провести эксперимент с замерзанием стекол, покрытых различными особенностями (царапины, пыль, средство для мытья посуды) в морозильной камере холодильника;
3. Проанализировать и обобщить полученные результаты, сформулировать выводы;
4. Рассмотреть другие способы получения «морозных узоров» на стекле.

Гипотеза: мы предполагаем с моим научным руководителем, что в результате исследования и эксперимента получатся разные узоры в зависимости от особенностей стекла и составов для нанесения.

В ходе работы над проектом были использованы следующие методы:

• Теоретические (обзор литературы по теме, изучение агрегатных состояний воды, анализ и обобщение результатов),
• Практические (эксперимент).

Из теоретического материала по теме, мы выяснили, что иней – это тонкий, неравномерный слой кристаллического льда, образующийся путём сублимации водяного пара из воздуха на почве, траве и наземных предметах при их охлаждении до отрицательных температур, более низких, чем температура воздуха [2].

Иней образуется посредством перехода водяного пара из газообразного состояния в твердое. Кристаллы инея при слабых морозах имеют форму шестиугольных призм, при умеренных — пластинок, а при сильных — тупоконечных игл.

Виды ледяных узоров на стеклах бывают разные. Те необыкновенные узоры, которые появляются на окнах зимой, имеют вполне конкретные названия: дендриты (древовидные образования) и трихиты (волокнистые формы). Если охлаждение стекла начинается при положительной температуре и высокой влажности, то, образующаяся плёнка воды при понижении температуры окружающей среды начинает закристаллизовываться в виде дендритов. При дальнейшем же похолодании дендриты «опушаются» кристаллами льда. Трихиты образуются по краям царапин от какого-либо твердого тела, создавая слегка изогнутые, расположенные параллельно, полоски инея. При понижении температуры воздуха они преобразуются в плотные ледяные волокна [1].

Цель эксперимента – создание на заранее заготовленных стеклах морозных узоров естественным путем или искусственно-созданными смесями.

1. Стекла размером 15 на 11 см в количестве 4 штук;
2. Морозильная камера;
3. Средства для придания стеклам особенных отличий: песок, пыль, средство для мытья посуды, гвоздь для царапин для эксперимента по созданию естественных узоров;
4. Средства для использования других способов создания искусственных «морозных» узоров.

Для создания естественных морозных узоров стекла, с нанесенными на них отличительными особенностями и присвоенными соответственно номерами, были помещены в морозильную камеру. В эту же камеру поместили воду в открытой емкости в жидком агрегатном состоянии, температура воды должна быть выше 50 С, чтобы в условиях морозильной камеры она перешла в агрегатное состояние пар. В итоге мы получили 4 морозных узора. Морозный узор на стекле, покрытом песком и пылью образовался по типу дендритов, стекло с пылью имело более опушенные дендриты, на стекле с царапинами образовались трихиты, которые следовали по краям царапин. Стекло, покрытое средством для мытья посуды просто покрылось местами льдом, не образуя морозный узор.

Также мы проверили несколько способов создать морозные узоры искусственно, без мороза и влаги: с помощью сульфата магния, столярного клея и сахарной пудры [4].

Состав с сульфатом магния дал белый, плотный, непрозрачный узор, напоминающий снег. Нужно стараться изобразить морозные разводы, «перья», завитки, импровизированные снежинки, чтобы получилось красиво. Раствор после неудачной попытки можно легко удалить влажной тряпкой и повторить процесс заново.

Чтобы сделать узор из столярного клея сначала с поверхности нужно убрать глянец, обработать ее до матовости наждачной бумагой. Приклеившийся к поверхности состав столярного клея, скукоживаясь в процессе твердения, образует сеть узоров. Такой морозный узор ничем потом не удаляется.

Сахарная пудра наносится на стекло на клеящую основу из разведенного водой меда или любого другого сиропа. К стеклу нужно приложить трафарет, намазать сиропом и посыпать пудрой. Потом узор можно съесть.

В итоге, по завершении нашего исследования:

• мы разобрались что такое агрегатное состояние и изучили теорию образования кристаллов льда (инея);
• провели эксперимент с замерзанием стекол, покрытых различными особенностями (царапины, пыль, средство для мытья посуды) в морозильной камере холодильника;
• попробовали три способа искусственного получения «морозных узоров» на стекле.

Результаты нашего исследования будут полезны школьникам, которые интересуются этой темой, любят творческие дела и интересные физические эксперименты, учителям физики и любителям этой науки.

Источник