Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2012 - 2013 Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος

146 - Ξύδι και Πίεση - Θερμοκρασία

Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με τα ανθρακικά άλατα

και παράγεται αέριο διοξείδιο του άνθρακα :

οξύ + ανθρακικό άλας → . . . . + . . . . + CO2 ↑

2 CH 3COOH + Na2CO3 → 2 CH3COONa + H2O + CO2 ↑

CO2

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι αέριο, άχρωμο, άοσμο και άγευστο.

Στο σημερινό πείραμα θα δείξουμε

ότι από την αντίδραση του ξυδιού με την σόδα,

παράγεται διοξείδιο του άνθρακα,

το οποίο αυξάνει την πίεση στο εσωτερικό του δοχείου που περιέχεται,

όταν αυτό είναι στεγανοποιημένο,

ενώ παράλληλα η έκλυση του διοξειδίου του άνθρακα είναι ενδόθερμη αντίδραση …

Θα χρειαστούμε ξύδι του εμπορίου, μια σύριγγα,

μονωτική ταινία και ένα ψαλίδι …

… μαγειρική σόδα, μια γυάλινη κωνική φιάλη, μεταλλικό

ανοιχτήρι, πλαστικό φελλό, κερί και αναπτήρα …

… μια βάση στήριξης, ένα σύνδεσμο,

μια μικρή μεταλλική ράβδο, ένα μικρό σφιγκτήρα και μια λαβίδα …

… τον Η/Υ του εργαστηρίου …

… με τον προβολέα του ...

… και το Multilog, με τον αισθητήρα της θερμοκρασίας, ένα καλώδιο σύνδεσης αισθητήρων και τον αισθητήρα της πίεσης.

Συναρμολογούμε την βάση στήριξης

με την ράβδο

και τη μεταλλική λαβίδα …

… και στερεώνουμε καλά στον πάγκο.

Τοποθετούμε την κωνική φιάλη

κοντά στην βάση στήριξης …

… και την σύριγγα στη μεταλλική λαβίδα,

σφίγγοντας προσεκτικά …

… έτσι ώστε να βρίσκεται

απέναντι από το πλαϊνό

άνοιγμα της φιάλης …

… και να ενώνονται

σωστά μεταξύ τους.

Παίρνουμε το ξύδι και ένα μικρό ποτήρι ζέσης …

… και αδειάζουμε σε αυτό μια μικρή ποσότητα …

… περίπου 30 – 40 ml.

Στη συνέχεια παίρνουμε την σύριγγα …

… και τη γεμίζουμε …

… με μια ποσότητα ξυδιού από το μικρό ποτήρι ζέσης.

Τοποθετούμε την σύριγγα με το ξύδι στην μεταλλική λαβίδα,

στη θέση που έχουμε εντοπίσει προηγούμενα …

… και παίρνοντας το κερί με τον αναπτήρα …

… το ανάβουμε.

Το λειωμένο κερί από τη φλόγα,

το στάζουμε στο σημείο επαφής

της σύριγγας με την κωνική φιάλη …

… έτσι ώστε να μονώσουμε

το σημείο

όσο το δυνατόν περισσότερο.

Παίρνουμε τώρα την μαγειρική σόδα και το ψαλίδι …

… και αδειάζουμε το περιεχόμενο

μέσα στην κωνική φιάλη ...

… προσέχοντας, πάντα, να μην χαλάσουμε

την τοποθέτηση της σύριγγας.

Με το ψαλίδι και την μονωτική ταινία …

… αρχίζουμε να μονώνουμε την σύριγγα

με το άκρο της κωνικής φιάλης …

… με τέτοιο τρόπο …

… ώστε να επιτύχουμε …

… την καλύτερη δυνατή μόνωση.

Παίρνοντας το ανοιχτήρι και τον πλαστικό φελλό …

… ανοίγουμε μια τρύπα στο ένα άκρο της επιφάνειάς του …

… και αφαιρούμε το υπόλοιπο.

Κατασκευάζουμε μια δεύτερη τρύπα,

στο άλλο άκρο της επιφάνειας του φελλού …

… προσέχοντας να « βγει » σωστά,

στο κάτω μέρος της επιφάνειας …

… και αφαιρώντας πάλι το υπόλοιπο ...

… τοποθετούμε τον πλαστικό φελλό

στο στόμιο της κωνικής φιάλης.

Ανοίγουμε το MultiLog …

… περιμένοντας να κάνει τον αυτοέλεγχό του …

… και συνδέουμε πρώτα τον αισθητήρα της θερμοκρασίας.

Συνδέουμε τον αισθητήρα της πίεσης, με το καλώδιο σύνδεσης αισθητήρων,

από την μία του άκρη …

… και με το Multilog με την άλλη του άκρη.

Ξεκινάμε το πρόγραμμα DB – Lab 3.2 …

… και από το μενού «Καταγραφέας», επιλέγουμε «Πίνακας Ελέγχου».

Στα « Σημεία » επιλέγουμε το « 5000 », ενώ στο « Ρυθμός » επιλέγουμε το « 10/sec ».

Τοποθετούμε τον αισθητήρα της θερμοκρασίας,

στον πλαστικό φελλό …

… και κατόπιν τον αισθητήρα της θερμοκρασίας, της πίεσης.

Ανάβουμε πάλι το κεράκι μας …

… και στάζουμε πάνω, από τα σημεία επαφής των αισθητήρων

με την επιφάνεια του φελλού.

Καλύπτουμε προσεκτικά …

… όλη την επιφάνεια, ώστε να πετύχουμε

όσο το δυνατόν καλύτερη, στεγανοποίηση της κωνικής φιάλης.

Με το ψαλιδάκι κόβουμε την μονωτική ταινία …

… τυλίγουμε ένα κομμάτι, γύρω από το λαιμό της φιάλης …

… και το πιέζουμε προσεκτικά, ώστε να κλείσουμε,

τυχόν εναπομένουσες διαρροές.

Έχοντας ανοίξει τον προβολέα στον πίνακα του εργαστηρίου ...

… ξεκινάμε να παίρνουμε δοκιμαστικές μετρήσεις με το Multilog.

Με τον δείκτη του ποντικιού …

… μεγαλώνουμε την οθόνη …

… ώστε να είναι πιο ευδιάκριτα τα αποτελέσματα του πειράματος …

… ενώ παράλληλα βεβαιώνουμε την καλή λειτουργία των αισθητήρων.

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P μπλε γραμμή

Θ = 21ο C

P = 1 atm

Ξεκινάμε τώρα το πείραμά μας, παίρνοντας μετρήσεις ...

… και πιέζουμε την σύριγγα, έως ότου αδειάσει

όλη την ποσότητα του ξυδιού μέσα στην κωνική φιάλη.

Το ξύδι πέφτει πάνω στη σόδα,

και προκαλεί αφρισμό,

λόγω της έκλυσης

του διοξειδίου του άνθρακα …

… ενώ η μεταβολή της πίεσης,

αναγκάζει το έμβολο της σύριγγας

να οπισθοχωρήσει αισθητά.

Η αντίδραση συνεχίζεται …

… ενώ εμείς παρατηρούμε

την καταγεγραμμένη αύξηση της πίεσης …

Πίεση P μπλε γραμμή

P1 = 1 atm

P2 = 1, 15 atm

… και την ανάλογη

πτώση της θερμοκρασίας.

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Θ1 = 21,4 ο C

Θ2 = 19,6 ο C

Το ξύδι αντιδρά με όλη, σχεδόν,

την ποσότητα της σόδας …

… ενώ εμείς παρακολουθούμε την πορεία των μεγεθών του πειράματος …

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P μπλε γραμμή

… σε όλη την διάρκειά του.

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P μπλε γραμμή

Το πείραμα μας ολοκληρώνεται …

… και σταματάμε τις μετρήσεις από το Multilog …

… παρατηρώντας τις φυσαλίδες του διοξειδίου του άνθρακα …

… που ακόμα παράγονται στο εσωτερικό της φιάλης.

Στην οθόνη του υπολογιστή του εργαστηρίου …

Πίεση P μπλε γραμμή

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

… αλλά και στον πίνακα του εργαστηρίου …

Πίεση P μπλε γραμμή

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

… παρατηρούμε ότι έχουμε καλύτερα αποτελέσματα,

στην αρχή της διεξαγωγής του πειράματος.

Πίεση P μπλε γραμμή

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Έτσι, χρησιμοποιώντας από το μενού « Προβολή », την επιλογή « Μεγέθυνση » …

… παίρνουμε εκείνο το κομμάτι της γραφικής παράστασης …

Πίεση P μπλε γραμμή

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

Πίεση P μπλε γραμμή

Θερμοκρασία Θ κόκκινη γραμμή

… που δείχνει χαρακτηριστικά την μεταβολή της θερμοκρασίας και της πίεσης.

Τέλος παρουσίασης …