Кейс урок на тему "Секрети води"

Кейс-урок на тему «Секрети води»

Розділ: Науки, природа і людина

Клас: 7 

Тема: Природні явища

Мета: Дізнатися, які властивості і особливості роблять воду аномальною речовиною з точки зору фізики і хімії, але абсолютно незамінною з точки зору біології і здоров'я.

• Які властивості і особливості води живого організму?
• Чому вода вважається аномальною речовиною?
• Які фундаментальні і практичні знання мені знадобляться?
• Чому вода корисна не лише для тіла, але і для психіки людини?
• Чи можна писати картини на воді і ліпити з неї скульптури?

ХІД УРОКУ

 Перевірка знань (для опитування використовується програма Plickers та Kahoot)

Хімічний диктант

1. Вода – це проста речовина. (Ні)

2. Молекула води складається з двох атомів  Оксигену й одного атома Гідрогену. (Ні)

3. Вода – найпоширеніша речо­вина на планеті й займає площу в 3/4 поверхні землі. (Так)

4. Молекули води в рідкому стані розташовані групами. (Так)

5. Будь-яка вода замерзає за темпе­ратури 0 °С. (Ні)

6. Густина води найбільша за темпе­ратури 0 °С. (Ні, за температури

 +4 °С)

7. Вода повільно остигає й повіль­но нагрівається. ( Так)

Поки нас не мучить спрага, ми навіть не замислюємося про значення води в нашому житті. Тіло людини значною мірою складається з води, але ми рідко оцінюємо водне середовище як «своє». Чим же відрізняється вода тіла від води в стакані, в дощовій краплі, в річці? Яка вода для нас «правильна»? Чому деякі вчені називають воду аномальним явищем? Спробуємо «докопатися» до суті цих питань.

Скільки в людині води? На це дитяче питання є цілком доросла і наукоємна відповідь: рідкі середовища організму різняться вмістом води.

У дорослої людини з масою 70 кг 60% маси припадає на рідину. Це приблизно 42 л. У всіх живих організмів склад цієї рідини ідентичний. Вона необхідна для здійснення основних життєвих процесів:

• перетворення, зберігання і використання енергії;

• гомеостаз (відносна незалежність внутрішнього середовища від зовнішніх умов);

• реплікація (процес відтворення (синтезу) дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). При цьому з однієї молекули ДНК в результаті її подвоєння утворюються дві молекули – точні копії вихідної ДНК);

• виконання живими структурами специфічних функцій.

Вода вступає практично у всі типи хімічних реакцій. Вона може виступати як реагент середовища реакції і навіть як каталізатор. Деякі хімічні реакції можуть протікати лише за наявності «слідів води» – тобто запускатися при дуже малій кількості цієї незвичайної речовини.

Розглянемо кілька реакцій, в яких може брати участь вода:

1.  Взаємодія з електричним струмом. При цьому вода розпадається на водень і кисень, відбувається внутрішня окислювально-відновна реакція (процеси окиснення і відновлення протікають лише за рахунок іонів водню і кисню самої води):

2. Взаємодія з металами. Це досить бурхливий тип реакцій, що проходить з виділенням водню:

Відео «Пригаючий натрій»

3. Ще один важливий тип взаємодії – біосинтез з утворенням кисню:

Який процес ми тільки що розглянули? (фотосинтез).

Звична вода і у наш час підкидає вченим питання, на які складно знайти відповідь.

Яка вода замерзає швидше: гаряча або холодна?

Очевидна відповідь – холодна – невірна!

Ерасто Мпемба зазначив, що насправді гаряча вода замерзає швидше, ніж холодна, коли дві маси води піддаються дії однакових умов з температурою нижче нуля. І ніхто не знає, чому. Єдине припущення –  що ефект Мпемби з'являється в результаті процесу циркуляції тепла під назвою конвекція. У контейнері тепла вода піднімається вгору, витісняючи холодну і створюючи «утеплений верх». Вчені припускають, що конвекція може якимось чином прискорити процес охолодження, дозволяючи більш теплій воді замерзати швидше, ніж холодній, не зважаючи на те, скільки ртутного стовпчика їй потрібно здолати до точки замерзання.

Чому сніг здатний закипіти за лічені секунди? Коли є величезна різниця температур між водою і зовнішнім повітрям, відбувається дивовижний ефект – скажімо, якщо вилити каструлю киплячої води (100°С) в повітря, температура якого -34°С, то кипляча вода миттєво перетвориться на сніг:

Перегляд відео «Як з кип’яченої води утворюється сніг»

Пояснення наступне: надзвичайно холодне повітря дуже щільне, відстань між його молекулами така маленька, що не залишається достатньо місця для перенесення водяної пари. Кипляча вода, з одного боку, дуже активно випускає пару. Коли її кидають в повітря, вона розпадається на крапельки, через що з'являється ще більше простору для поширення пари. Це є проблемою. Випускається більше пари, ніж може утримати повітря, і тому воно розподіляється, закріплюючись на мікроскопічних частках в повітрі, як сода або кальцій, і формує кристали. Саме так і утворюються сніжинки.

Чому деякі предмети здатні утримуватися на поверхні води, хоча вони важчі від неї і повинні б тонути? Причина в силі поверхневого натягу, властивості, яка змушує зовнішній шар маси води (і деяких інших рідин) поводитися, як гнучка оболонка. Поверхневий натяг виникає через те, що молекули води слабо пов'язані одна з одною. Завдяки цьому молекули поверхні зазнають внутрішнє зусилля від молекул під ними. Вода залишиться цілісною, поки сила, що розриває її, не перевищить силу цих слабких зв'язків і не прорве поверхню: 

Наприклад, на фото вище скріпка для паперу лежить на поверхні води. Хоча метал щільніший води і тому повинен потонути, поверхневий натяг не дозволяє скріпці прорвати поверхню води.

Вода є носієм інформації. Слова, звук -- це енергія, вібрація

На людей також впливає сприйнята ними інформація, оскільки організм дорослої людини на 70% складається з води.

Можна також сказати, що наше життя починається з води і закінчується водою.

Вода відіграє важливу роль і коли ми вмираємо. В Японії існує звичай давати знаходиться при смерті людині воду. Змоченими у воді ватними тампонами або листям дерева сікімі вмираючому зволожують губи. Це супроводжується молитвою з проханням відновити йому сили. Даний звичай ґрунтується на розумінні того, що вода є джерелом нашого життя.

Висновок: людині, що складається головним чином з води, для нормального існування потрібно сприятлива інформація. Вона зміцнює здоров'я тіла і розуму. І навпаки, негативна інформація призводить до захворювання.

Дуже часто для того, щоб розслабитися, психологи рекомендують увімкнути уяву і уявити шум моря або водоспад:

Споглядання водної гладі, вивчення водних відблисків, переливів кольору в хвилях також доброчинно впливають на нашу психіку, як і звук спокійно води, що протікає:

Мабуть, у цьому секрет популярності акваріумів і фонтанів. Фонтан або акваріум можуть бути невеликою прикрасою будинку. А можуть перетворитися на шоу, що збирає тисячі захоплених туристів.

Поєднання світла, кольору, музики і звуку струменів здатне і розслабити, і надихнути людину.

Наприклад, шоу фонтанів в Дубаї:

Перегляд відеоролика «Фонтани в Дубаї»

Тому варто вчитися використовувати красу навколишнього світу, красу води для розслаблення і пошуку гармонії.

Дистильована вода – несмачна, точніше, вона практично позбавлена смаку. Чи корисно вживати воду з таким типом очищення? На перший погляд здається, що вірна відповідь – так, корисно. Але це не зовсім так. Людина отримує розчинені речовини з водою, а дистильована вода, навпаки, «вимиває» ці речовини з організму. Тому гігієністи всього світу наполягають на збалансованому складі домішок води, називаючи це фізіологічною або біологічною повноцінністю води. Часто такі вимоги знаходяться в основі державних і міжнародних норм якості питної води.

Люди давно звернули увагу на те, що багато хвороб пов'язано з недостатністю надходження і вмісту в організмі певних макро- і мікроелементів. На відміну від вітамінів, які можуть синтезуватися в організмі, макро- і мікроелементи поступають лише ззовні. Для забезпечення фізіологічної потреби організму макро- і мікроелементами доза їх надходження з 2,5 л води на добу повинна складати таку пропорцію:

Питання: Яка вода вам більше подобається: вода кип'ячена, бутильована, джерельна чи з криниці? Як ви вважаєте, яка вода безпечніша? А корисніша для організму? Наведіть декілька аргументів.

Вода – не лише основа для фарб або об'єкт для зображення. Вона здатна як надихати художника, фотографа, скульптора, так і сама стати інструментом або полотном.

Вода замість мармуру і різця скульптора.

Наприклад, скульптор Маркус Ругельс створює крихкі і незвичайні водні скульптури:

Вода – модель для фотографа.

Фотограф Джек Лонг став автором серії фотографій «Ріка». Він використовував воду річки, поблизу якої мешкає: 

Також, використовуючи декілька камер, він створив серію 3D-знімків води «Галерея» за півроку 10 фотографій. Йому вдалося зловити гру кольорових струменів невеликих фонтанчиків, рух води, і зафіксувати їх в статичних фотографіях. Ось ці «водні скульптури», уловити і утримати які допоміг талант фотографа:

Питання: А вам зустрічалися які-небудь з цих видів мистецтва?

Вода замість полотна – це основа сучасного напряму живопису Ебру. Спочатку цей різновид мистецтва був просто різновидом обробки паперу, що отримав назву «Турецьке мармурування». Поступово він набув популярності, оформився в самостійний жанр і навіть дав поштовх до розвитку досить видовищних шоу Ебру. Ось приклади живопису у техніці Ебру:

Гра «Мистецтво Ебру»

МЕТА:  Активізувати дітей, їх фантазію, творчий потенціал, мобілізувати, «увімкнути» гарний настрій та позитивне мислення.

Суть гри: Можна проводити як командну гру, так і як індивідуальне завдання. Для гри знадобиться рідина (вода + клей для шпалер напіврідкий), розведені водою акрилові фарби, лотки з невисокими бортами, папір, серветки, палички та пензлики).

Далі на поверхню рідини діти наносять краплинки, щоб зробити візерунок, фон або якісь окремі елементи. Рідина, краплинки, їх трансформація і фантазія дітей надихнуть на малюнок.

Після цього листочок паперу, який підходить за розміром до лотка, накладають на поверхню, залишають на декілька хвилин. Коли краєчки листка починають загинатися, його можна обережно підняти і покласти до повного висихання на горизонтальну чисту поверхню.

Підведення підсумків кейс-уроку