Post on 13-Jul-2015
126 - Το Ph του νερού και η θερμοκρασία – 1, ( στο σπίτι ).
Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2012 - 2013
Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος
http://employees.oneonta.edu/viningwj/sims/acid-base_properties_of_water_s.html
Στην διεύθυνση αυτή του διαδικτύου, υπάρχει ένα πολύ ενδιαφέρον πρόγραμμα, με το οποίο μπορείτε να υπολογίσετε την τιμή του Ph του νερού,
σε θερμοκρασίες από 0 οC έως 99 οC …
… το Ph του καθαρού νερού είναι, σε συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας, ίσο με 7 …
Όπως φαίνεται από το πρόγραμμα αυτό …
Θα προσπαθήσουμε να καταγράψουμε πειραματικά τις διαφορετικές τιμές του Ph,
ανάλογα με την θερμοκρασία του νερού, χρησιμοποιώντας …
Το MultiLog, το οποίο και ξεκινάμε …
… και συνδέουμε τον αισθητήρα της θερμοκρασίας …
Στη συνέχεια, παίρνουμε ένα καλώδιο σύνδεσης …
Ξεκινάμε το πρόγραμμα DB-Lab 3.2 …
… από το μενού «Καταγραφέας», επιλέγουμε «Πίνακας Ελέγχου» …
… και στα «Σημεία» επιλέγουμε « 2000 », ενώ στο «Ρυθμός» επιλέγουμε « 10/sec » …
… και τοποθετούμε τον αισθητήρα του Ph μέσα στο δοχείο με το νερό, ( από την βρύση), που έχουμε ετοιμάσει για το πείραμά μας …
Ξεκινάμε να παίρνουμε μετρήσεις με το MultiLog …
… και ρυθμίζουμε το Ph – μετρο να δείχνει Ph = 7,4 , για την περίπτωση του νερού που έχουμε προσθέσει από το δίκτυο της πόλης …
Ph = 7,4 , για νερό από το δίκτυο …
Ph = 7,4
Θ = 18.8 οC
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
… και ανάβουμε …
… το καμινέτο …
… βάζοντας από πάνω του, το δοχείο με το νερό και τους αισθητήρες …
Η φλόγα είναι αρκετά έντονη …
… και γι΄ αυτό η θερμοκρασία αρχίζει να ανεβαίνει αρκετά γρήγορα …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 13,3 οC Ph = 6,93
… έτσι το πρόγραμμα μας δίνει …
Στο πρόγραμμα του Internet , αλλάζουμε την θερμοκρασία και πατάμε « Υπολογισμός » …
Θ = 13,3 οC Ph = 6,93
Θ = 13 οC Ph = 7,20
… που είναι αρκετά καλή προσέγγιση …
Πείραμα
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 18,75 οC Ph = 6,9
Παίρνουμε άλλο ένα ζευγάρι τιμών …
Με τον ίδιο τρόπο, όπως προηγούμενα, αλλάζουμε την θερμοκρασία και πατάμε « Υπολογισμός » …
Πείραμα
Θ = 18,75 οC Ph = 6,9
Θ = 19 οC Ph = 7,10
Παρατηρούμε ότι οι τιμές του Ph έχουν μικρή διαφορά και συνεχίζουμε …
Θ = 20,8 οC Ph = 6,9
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Παίρνουμε και άλλο ένα ζευγάρι τιμών …
Θ = 20,8 οC Ph = 6,9
Θ = 21 οC Ph = 7,06
Πείραμα
Αλλάζουμε την θερμοκρασία και πατάμε πάλι « Υπολογισμός » …
Η μικρή διαφορά στην μέτρηση του Ph δείχνει ότι ο αισθητήρας δίνει αρκετά αξιόπιστα αποτελέσματα, όπως και το γεγονός,
ότι η αρχικοποίηση του στην τιμή Ph = 7,4 είναι αρκετά καλή προσέγγιση, για το νερό του δικτύου …
Γι΄ αυτό το ζευγάρι τιμών …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 27 οC Ph = 6,9
Θ = 27 οC Ph = 6,9
Θ = 27 οC Ph = 6,97
Πείραμα
… και με τον ίδιο τρόπο υπολογισμού …
… οι τιμές του Ph πλησιάζουν πλέον πάρα πολύ …
Θ = 31,74 οC Ph = 6,94
… και με το πρόγραμμα υπολογίζουμε πάλι …
Θ = 31,74 οC Ph = 6,94
Θ = 32 οC Ph = 6,89
Πείραμα
… και βλέπουμε πολύ μικρή διαφορά στις τιμές του Ph …
Συνεχίζουμε την θέρμανση …
… και η θερμοκρασία συνεχίζει, βέβαια, να ανεβαίνει …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 40 οC Ph = 6,89
Θ = 40 οC Ph = 6,89
Θ = 40 οC Ph = 6,76
Πείραμα
… ενώ με το πρόγραμμα παρακολουθούμε …
… και συγκρίνουμε τις τιμές του Ph …
… συνεχίζουμε την θέρμανση …
… το Ph συνεχίζει να μεταβάλλεται …
Θ = 60,39 οC Ph = 6,85
Θ = 60,39 οC Ph = 6,85
Θ = 60 οC Ph = 6,48
Υπολογίζουμε, όπως προηγούμενα, την τιμή του Ph …
… και διαπιστώνουμε ότι οι τιμές βρίσκονται, πάντα, πολύ κοντά μεταξύ τους …
Πείραμα
Θ = 66,5 οC Ph = 6,82
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Γι΄ αυτό το ζευγάρι τιμών …
… υπολογίζουμε πάλι την τιμή του Ph …
Θ = 66,5 οC Ph = 6,82
Θ = 66 οC Ph = 6,41
Πείραμα
… ενώ οι τιμές του Ph, εξακολουθούν να βρίσκονται πολύ κοντά …
Θ = 69 οC Ph = 6,8
… και γι΄ αυτές τις τιμές …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
… το πρόγραμμα …
… μας δείχνει ότι είμαστε σε καλό δρόμο …
Πείραμα
Θ = 69 οC Ph = 6,8
Θ = 69 οC Ph = 6,37
… το Ph συνεχίζει να μεταβάλλεται …
Θ = 73,06 οC Ph = 6,34
Θ = 73,06 οC Ph = 6,34
Θ = 73 οC Ph = 6,32
Πείραμα
… ενώ αυτή τη φορά, το πρόγραμμα …
… και το πείραμα συμπίπτουν …
Σιγά – σιγά το νερό μέσα στο δοχείο, αρχίζει να αναταράζεται, γιατί πλησιάζει στο σημείο βρασμού …
Θ = 90 οC Ph = 6,97
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 90 οC Ph = 6,97
Θ = 90 οC Ph = 6,12
Πείραμα
Το πρόγραμμα , για αυτό το ζευγάρι τιμών, …
… παρουσιάζει μια απόκλιση από το πείραμα …
Πλησιάζοντας όλο το υγρό στο σημείο βρασμού, σχηματίζονται οι πρώτες φυσαλίδες …
Θ = 95,78 οC Ph = 7,07
Θ = 95,78 οC Ph = 7,07
Πείραμα
Θ = 96 οC Ph = 6,06
Το πρόγραμμα, και για αυτό το ζευγάρι τιμών, …
… παρουσιάζει μια απόκλιση από το πείραμα , μεγαλύτερη αυτή τη φορά …
Θ = 98 οC Ph = 7,2
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
… συνεχίζοντας τις μετρήσεις …
Θ = 98 οC Ph = 7,2
Θ = 98 οC Ph = 6,04
Το πρόγραμμα, και για αυτό το ζευγάρι τιμών, παρουσιάζει μεγάλη διαφορά στις τιμές του Ph …
Πείραμα
… αλλά αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, λόγω της έντονης θέρμανσης στο κάτω μέρος του δοχείου,
μια ποσότητα του νερού έχει ήδη βράσει, με αποτέλεσμα να βρίσκεται σε μορφή αερίου
και έτσι να μην μπορεί πια να μετρηθεί σωστά το Ph του υγρού …
Το νερό έχει θερμανθεί πια τόσο πολύ …
… που βράζει ολόκληρο …
… έτσι το αποτέλεσμα είναι να βρίσκεται σε μορφή αερίου και υγρού ταυτόχρονα και να μην μπορεί πια να μετρηθεί το Ph του υγρού νερού …
Θ = 100,23 οC Ph = 8,04
Θ = 99 οC Ph =6,03
Θ = 100,23 οC Ph = 8,04
Πείραμα
Το πρόγραμμα , και για αυτό το ζευγάρι τιμών, …
… παρουσιάζει πολύ μεγάλη απόκλιση από το πείραμα , και αυτή μεγαλύτερη από την προηγούμενη φορά,
όπως ήδη έχουμε εξηγήσει …
Η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε όλη τη διάρκεια του βρασμού …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 100,23 οC
Εδώ σταματάμε την θέρμανση …
… και καταγράφουμε τις τιμές του Ph, ενώ η θερμοκρασία πέφτει …
Οι τιμές του Ph,εξακολουθούν να βρίσκονται πολύ ψηλά, ακόμα και όταν η θερμοκρασία αρχίζει να πέφτει πολύ …
Θ = 92,1 οC Ph =9,30
… όπως διαπιστώνουμε στη συνέχεια …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 87,35 οC Ph =8,98
Οι τιμές του Ph παραμένουν πολύ ψηλά , ενώ η θερμοκρασία συνεχίζει να πέφτει πολύ γρήγορα …
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 87,35 οC Ph =8,98
Θ = 74,19 οC Ph =8,97
Θ = 74,19 οC Ph =8,97
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 66,83 οC Ph =9,02
Θ = 51,44 οC Ph =9,13
Θ = 47,10 οC Ph =9,15
Θ = 41,82 οC Ph =9,08
Θ = 39,74 οC Ph =9,04
Θερμοκρασία Τ κόκκινη γραμμή
Ph μπλε γραμμή
Θ = 39,74 οC Ph =9,04
Παρατηρούμε ότι μετά και την μεγάλη μεταβολή της θερμοκρασίας ,
το Ph δεν επανέρχεται στις κανονικές του τιμές …
… τέλος πειράματος …