127 - Το Ph του νερού και η θερμοκρασία - 2, ( στο σπίτι ).

1. 127 - Το Ph του νερού και η θερμοκρασία – 2, ( στο σπίτι ).
Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2012 - 2013
Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος

2. 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 …

3. Όπως φαίνεται από το πρόγραμμα αυτό …
… το Ph του καθαρού νερού είναι, σε συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας, ίσο με 7 …

4. Θα προσπαθήσουμε να καταγράψουμε πειραματικά
τις διαφορετικές τιμές του Ph,
ανάλογα με την θερμοκρασία του νερού …

6. … παίρνουμε τον αισθητήρα της θερμοκρασίας …

8. Στη συνέχεια, παίρνουμε ένα καλώδιο σύνδεσης …

12. Ξεκινάμε το πρόγραμμα DB-Lab 3.2 …

13. … από το μενού «Καταγραφέας», επιλέγουμε
«Πίνακας Ελέγχου» …
… και στα «Σημεία» επιλέγουμε « 2000 »,
ενώ στο «Ρυθμός» επιλέγουμε « 10/sec » …

14. Θα χρησιμοποιήσουμε
λίγο νεράκι,
ένα καμινέτο
και ένα μικρό μπρίκι …

15. Βάζουμε τον αισθητήρα του Ph
στο ποτήρι με το νερό …

16. … και μετράμε το Ph σε αυτή τη θερμοκρασία …

17. Θ = 14,15 οC
Ph = 6,95

18. Το πρόγραμμα του Internet , αλλάζοντας την θερμοκρασία
και πατώντας « Υπολογισμός »,μας δίνει …
Πείραμα
Θ = 14,15 οC Θ = 14 οC
Ph = 6,95 Ph = 7,19
… που είναι αρκετά καλή προσέγγιση …

19. Τοποθετούμε πρώτα τον αισθητήρα του Ph
μέσα στο δοχείο …
… και μετά τον
αισθητήρα της θερμοκρασίας …

20. … προσθέτουμε λίγο νερό …

21. … ανάβουμε ένα σπίρτο …

22. … και μετά το καμινέτο …

23. Ξεκινάμε να παίρνουμε
μετρήσεις με το MultiLog …

24. Το πρόγραμμα αρχίζει την καταγραφή …
Θερμοκρασία Τ Θ = 15,5 οC
κόκκινη γραμμή Ph = 6,5
Ph
μπλε γραμμή

25. Με τον ίδιο τρόπο, όπως προηγούμενα, αλλάζουμε την
θερμοκρασία και πατάμε « Υπολογισμός » …
Πείραμα
Θ = 15,5 οC Θ = 16 οC
Ph = 6,5 Ph = 7,15
Παρατηρούμε ότι οι τιμές του Ph έχουν μια διαφορά,
και αυτό γιατί δεν αρχικοποιήσαμε το Ph – μετρο
στο Ph = 7,4 στην αρχή, αλλά το αφήσαμε στο Ph = 6,95 …

26. Η θερμοκρασία αρχίζει
να ανεβαίνει αρκετά γρήγορα …

27. … γιατί η φλόγα είναι αρκετά έντονη …

28. Η άνοδος της θερμοκρασίας, μπορεί να φανεί και στην γραφική παράσταση …
Θερμοκρασία Τ Θ = 26,5 οC
κόκκινη γραμμή Ph = 6,98
Ph
μπλε γραμμή

29. Υπολογίζουμε το Ph από τη θερμοκρασία …
Πείραμα
Θ = 26,5 οC Θ = 27 οC
Ph = 6,98 Ph = 6,97
… και βλέπουμε ότι εδώ οι τιμές του Ph,
από το πρόγραμμα και το πείραμα, σχεδόν ταυτίζονται …

30. Ύστερα από κάποια ώρα, ( κοντά στα 40 λεπτά ),
παίρνουμε, ενδεικτικά, αυτό το ζευγάρι τιμών …
Θ = 45,47 οC
Ph = 7,45

31. Αλλάζουμε την θερμοκρασία και πατάμε πάλι « Υπολογισμός » …
Πείραμα
Θ = 45,47 οC Θ = 45 οC
Ph = 7,45 Ph = 6,69
Παρατηρούμε ότι οι τιμές του Ph
έχουν πάλι σημαντική διαφορά …

32. Περιμένουμε λίγο και παίρνουμε άλλο ένα ζευγάρι τιμών … Θ = 76,45 οC
Ph = 7,5

33. … και με τον ίδιο τρόπο υπολογισμού …
Πείραμα
Θ = 76,45 οC Θ = 76 οC
Ph = 7,5 Ph = 6,28
… βλέπουμε ότι οι τιμές του Ph αποκλίνουν αρκετά …

34. Στο επόμενο ζευγάρι τιμών …
Θ = 85,31 οC
Ph = 7,49

35. … και πάλι με τον ίδιο τρόπο υπολογισμού …
Πείραμα
Θ = 85,31 οC Θ = 85 οC
Ph = 7,49 Ph = 6,18
… οι τιμές του Ph εξακολουθούν να αποκλίνουν αρκετά …

36. Συνεχίζουμε την θέρμανση …

37. … μέχρι βρασμού…

38. Θ = 99,46 οC
… και ελέγχουμε τις τιμές που μετρώνται … Ph = 7,76

39. … και με το πρόγραμμα υπολογίζουμε πάλι …
Πείραμα
Θ = 99,46 οC Θ = 99οC
Ph = 7,76 Ph = 6,03
… και πάλι βλέπουμε ότι οι τιμές του Ph, εξακολουθούν να αποκλίνουν αρκετά …

40. Ο βρασμός συνεχίζεται …

42. … και το Ph αυξάνεται διαρκώς …
Θ = 99,98 οC
Ph = 8,38

43. … και διαρκώς …
Θ = 100,07 οC
Ph = 9,01

44. … 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 …

45. Αυτό φαίνεται και στη γραφική παράσταση, όπου η θερμοκρασία βρασμού παραμένει,
βέβαια, σταθερή αλλά το Ph αλλάζει διαρκώς τιμές …
Θερμοκρασία Τ
κόκκινη γραμμή Θ = 100 οC
Ph
μπλε γραμμή

46. Στο βρασμό, το αποτέλεσμα για το νερό,
είναι να βρίσκεται σε μορφή αερίου και υγρού ταυτόχρονα,
έτσι ώστε να μην μπορεί πια να μετρηθεί το Ph του υγρού …

47. Κλείνουμε το καμινέτο
και σταματάμε την θέρμανση …

48. Ο βρασμός βέβαια σταματάει
και η θερμοκρασία αρχίζει να πέφτει …

49. … όπως φαίνεται και στην οθόνη του υπολογιστή …

50. Δοκιμάζουμε να συγκρίνουμε τις τιμές του Ph …
Θ = 92,36 οC
Ph =9,15

51. Το πρόγραμμα μας δείχνει ότι …
Πείραμα
Θ = 92,36 οC Θ = 92 οC
Ph =9,15 Ph =6,10
… ότι οι τιμές του Ph αποκλίνουν πάρα πολύ …

52. … όπως αποκλίνουν και οι τιμές,
από τα επόμενα ζευγάρια τιμών…
Θ = 72,09 οC
Ph =9,23

53. … όπου φαίνεται ότι η τιμή του Ph παραμένει,
σταθερά, πολύ κοντά στην τιμή Ph = 9 …
Θ = 64,86 οC
Ph =9,30

54. Η θερμοκρασία πέφτει,
αλλά το Ph παραμένει σε πολύ υψηλά επίπεδα …
Θ = 100 οC
Ph
μπλε γραμμή
Ph = 9
Θ = 60 οC
Θερμοκρασία Τ
κόκκινη γραμμή

55. Και στις επόμενες μετρήσεις η τιμή του Ph παραμένει,
σταθερά, πολύ κοντά στην τιμή Ph = 9 …
Θ = 45,78 οC
Ph = 9,19

56. … ενώ μετά από 45 λεπτά, από την στιγμή που σταμάτησε ο βρασμός,
φαίνεται να υποχωρεί η τιμή του Ph,
από την τιμή Ph = 9 στην τιμή Ph = 8,3 …
Θ = 29,23οC
Ph = 8,32

57. Η θερμοκρασία έχει πέσει πολύ, κοντά στους Θ = 25 οC
και η τιμή του Ph αρχίζει και αυτή να ελαττώνεται σημαντικά από την τιμή Ph = 9 …
Θερμοκρασία Τ
κόκκινη γραμμή
Θ = 28,5 οC
Ph = 8,1
Ph = 8,2
Θ = 27,5 οC
Ph
μπλε γραμμή

58. Μία ώρα μετά, από το τέλος του βρασμού, η τιμή του Ph,
παρουσιάζει προσέγγιση με αυτές του προγράμματος …
Θ = 25,98 οC
Ph = 7,84

59. … όπως φαίνεται από τους υπολογισμούς …
Πείραμα
Θ = 25,98 οC Θ = 26 οC
Ph = 7,84 Ph = 6,98
Η τιμή του Ph,από το πείραμα,
πλησιάζει λίγο αυτές του προγράμματος …

60. Δύο και μισή ώρες μετά, από το τέλος του βρασμού, η τιμή του Ph,
παρουσιάζει μεγάλη προσέγγιση με αυτές του προγράμματος …
Θ = 20,50 οC
Ph = 6,98

61. … όπως φαίνεται από τους υπολογισμούς …
Πείραμα
Θ = 20,50 οC Θ = 20 οC
Ph = 6,98 Ph = 7,08
Η τιμή του Ph,από το πείραμα,
είναι σχεδόν η ίδια με αυτή του προγράμματος …

62. Οι γραφικές παραστάσεις της ανόδου και της πτώσης της θερμοκρασίας,
καθώς και η μεταβολή της τιμής του Ph, συγκριτικά και όλες μαζί … …
Θερμοκρασία Τ Ph
κόκκινη γραμμή μπλε γραμμή

63. Παρατηρούμε ότι μετά
και την μεγάλη μεταβολή της θερμοκρασίας ,
το Ph δεν επανέρχεται στις κανονικές του τιμές ,
παρά αφού περάσει αρκετή ώρα …

64. Τέλος πειράματος …