Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Сентября 2013 в 11:24, курсовая работа
В последнее время наблюдается кризис во взаимоотношениях природы и человека. Разрушение озонового слоя, кислотные дожди, радиоактивное загрязнение, изменение климата – это угрожающее воздействие общества, на окружающую среду. В Республике Беларусь в каждом регионе существуют экологические проблемы. Город Могилев не является исключением.
Наибольшее воздействие на природную среду оказывают различные предприятия, транспорт, жилищно-коммунальные хозяйства.
Особое значение приобрела проблема загрязнения воды. Воды многих рек и озер на всём протяжении загрязнены нефтепродуктами, фенолами, азотом, пестицидами, соединениями тяжёлых металлов.
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время наблюдается кризис во взаимоотношениях природы и человека. Разрушение озонового слоя, кислотные дожди, радиоактивное загрязнение, изменение климата – это угрожающее воздействие общества, на окружающую среду. В Республике Беларусь в каждом регионе существуют экологические проблемы. Город Могилев не является исключением.
Наибольшее воздействие на природную среду оказывают различные предприятия, транспорт, жилищно-коммунальные хозяйства.
Особое значение приобрела проблема загрязнения воды. Воды многих рек и озер на всём протяжении загрязнены нефтепродуктами, фенолами, азотом, пестицидами, соединениями тяжёлых металлов.
Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Для выживания живого организма ежедневно требуется определенное количество воды, поэтому свободный доступ к воде – жизненная необходимость. Однако влияние воды на здоровье и благосостояние человека этим не ограничивается, вопросы количества и качества подаваемой воды играют важную роль в сохранении здоровья, как отдельных людей, так и населенных пунктов в целом. Судя по историческим свидетельствам, ещё Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека: «следует знать о водах, какие воды вредны и какие очень здоровы, какие неудобства и какое благо происходит от употребления вод, так как они имеют большое влияние на здоровье человека».
В данный момент актуальной остается экологическая проблема, связанная с загрязнением окружающей среды, в частности с загрязнением воды. Так как вода прямым образом влияет на здоровье человека, то меня заинтересовал следующий вопрос: Что происходит с водой при загрязнении?
В силу того, что вода является универсальным растворителем, то загрязняющее вещество, попадая в воду, должно в ней раствориться. И молекулы вещества оказываются в каком-то взаимодействии с молекулами воды. А это в свою очередь должно повлечь за собой увеличение количества вещества в единице объема. То есть вещества станет больше. И тем самым должна увеличиться плотность воды. И я выдвигаю гипотезу, что плотность воды зависит от загрязнения.
Поэтому тема моей работы: «Исследование загрязнения водных ресурсов города Могилева на основе сравнительной характеристики плотности воды».
Объект исследования:
Вода различных источников.
Предмет исследования:
Плотность воды.
Цель работы:
Исследование загрязнения водных ресурсов города Могилева на основе сравнительной характеристики плотности воды.
Гипотеза:
Плотность воды зависит от ее загрязнения.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
Методы научного исследования:
Прямые измерения плотности (с помощью ареометра), косвенные измерения (расчет по формуле).
Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что необходимо для жизни, - ты сама жизнь! Ты наполняешь радостью, которую не объяснить нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца. Ты – самое большое богатство на свете!
Антуан де Сент Экзюпери
Рисунок 1.1.1.1. Молекула воды
Рисунок 1.1.1.2. Схема взаимодействия молекул воды.
1 — кислород, 2 — водород, 3 — химическая связь, 4 — водородная связь.
Если рассмотреть молекулу воды (Рисунок 1.1.1.1.), то она состоит из одного атома кислорода, связанного ковалентной связью с двумя атомами водорода H2O. В целом же вода состоит из большого количества молекул. В результате взаимодействия атомов водорода одной молекулы воды с отрицательными зарядами кислорода другой молекулы образуются четыре водородные связи для каждой молекулы воды. При этом молекулы, как правило, объединяются в группы — ассоциаты: каждая молекула оказывается окруженной четырьмя другими (Рисунок 1.1.1.2.).
Вода представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, обладающую целым рядом аномальных физических свойств. Например, она имеет аномально высокие температуры замерзания и кипения, а также поверхностное натяжение. Редкой особенностью воды является то, что ее плотность в жидком состоянии при 4°С больше плотности льда. Поэтому лед плавает на поверхности воды.
Эти аномальные свойства воды объясняются существованием в ней водородных связей, которые связывают между собой молекулы, как в жидком, так и в твердом состоянии. [7]
Плотность — скалярная физическая величина, определяемая для однородного вещества массой его единичного объёма. Для неоднородного вещества плотность в определённой точке вычисляется как предел отношения массы тела (m) к его объёму (V), когда объём стягивается к этой точке. Средняя плотность неоднородного вещества есть отношение .
Плотность измеряется в кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.
Для сыпучих и пористых тел различают:
Как правило, при уменьшении
температуры плотность
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.
В данной работе я рассматриваю два метода измерения плотности воды:
Рисунок 1.1.3.1.1. Ареометр общего назначения
Ареометр — прибор для измерения плотности жидкости (Рисунок 1.1.3.1.1.).
Обычно представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой при калибровке заполняется дробью или ртутью для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится шкала, которая проградуирована в значениях плотности. Так как плотность жидкостей сильно зависит от температуры, ареометр иногда снабжают термометром для одновременного измерения температуры. Цена деления шкалы прибора 5 кг/м3 .
Для измерения плотности жидкости сухой и чистый ареометр помещают в сосуд с этой жидкостью так, чтобы он свободно плавал в нем. Значения плотности считывают по шкале ареометра, по нижнему краю мениска.
Считается, что ареометр изобрела Гипатия. [6]
Косвенные измерения плотности я производила по формуле:
, где ρ – плотность, m – масса, V - объем.
В работе я использовала одинаковый объем воды для разных случаев – 10 мл. Такой объем воды я получала, используя медицинский шприц на 10 мл.
Рисунок 1.1.3.2.1. Рычажные весы
Массу воды я измеряла при помощи рычажных весов (Рисунок 1.1.3.2.1.) и разновесов.
Рычажные весы представляют собой коромысло со стрелкой, которое подвешивается на вертикальный держатель. К коромыслу крепятся две чаши. На первую кладется тело, а на вторую – разновесы.
Оборудование:
Рисунок 1.2.1.1. Мензурка
Рисунок 1.2.1.2. Ареометр.
Для каждой жидкости все измерения производились 5 раз. В таблицу заносились средние значения, вычисленные по формуле:
.
Таблица 1.2.1.1.
Измерение плотности с помощью ареометра
№ |
Название источника |
Плотность, кг/м3 |
|
1 |
Дистиллированная вода |
1000 |
2 |
Вода водопроводная |
1010 |
3 |
Источник «Криница» |
1005 |
4 |
Река Днепр |
1010 |
5 |
Озеро Святое |
1010 |
6 |
Река Дубровенка |
1010 |
Оборудование:
Для каждой жидкости все измерения производились 5 раз. В таблицу заносились средние значения, вычисленные по формуле:
, где вместо x подставляли m или V.
Для определения объема воды
использовался медицинский
Для определения массы воды использовались рычажные весы. Вначале измерялась масса кюветы, а затем масса кюветы с водой. Масса воды получалась вычитанием соответствующих масс:
.
Таблица 1.2.2.1.
Вычисление плотности по формуле
№ |
Название источника |
Объем, ∙10-5 м3 |
Масса, ∙10-3 кг |
Плотность, кг/м3 |
|
1 |
Дистиллированная вода |
1 |
10,00 |
1000 |
2 |
Вода водопроводная |
1 |
10,05 |
1005 |
3 |
Источник «Криница» |
1 |
10,00 |
1000 |
4 |
Река Днепр |
1 |
10,10 |
1010 |
5 |
Озеро Святое |
1 |
10,15 |
1015 |
6 |
Река Дубровенка |
1 |
10,15 |
1015 |