Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Изучение влияния примесей на физические свойства воды

Ключевые слова:  концентрация примесей, примеси, физические свойства воды

Автор(ы):  Тельманов Алексей

09 января 2012

Исследовательская работа была проведена в школьной лаборатории на базе МОУ "Гимназия №6" города Лангепаса и представлена на муниципальном этапе научно-практической конференции "Шаг в будущее".

Новейшая история человечества, связанная с научно-техническим прогрессом, демонстрирует, что пренебрежение в обращении с природой не остается без ответа с ее стороны. Только за ушедший ХХ век человечество умудрилось настолько ухудшить экологическую обстановку, что сегодня правомерен вопрос о возможности выживания человечества на Земле.

Основными источниками загрязнения воды являются стоковые воды промышленных предприятий, сельского хозяйства, коммунального хозяйства; воды шахт, нефтепромыслов, рудников; отходы производств, при добыче разных полезных ископаемых; сбросы водного и железнодорожного транспорта. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям, которые проявляются в изменении физических свойств воды.

Цель работы: изучить влияние различных примесей на физические свойства воды.

Задачи:

  1. изучить физические свойства воды;
  2. проанализировать состав природных примесей воды, их концентрацию в воде;
  3. провести практическое исследование влияния примесей на некоторые физические свойства воды с использованием цифровой лаборатории Nova.

Плотность чистой воды составляет 1000 кг/м3. Плотность воды зависит от температуры. Всем известно, что при повышении температуры вещества увеличивают свой объем и понижают плотность. Вода обладает точно таким же свойством, но в интервале от 0 до 4°С, где с возрастанием температуры объем не повышается, а, наоборот, сокращается, данное свойство не выполняется.

Вода, при замерзании, внезапно увеличивается в объеме на 11%, так же внезапно и уменьшается при таянии. Это увеличение объема играет огромную роль, как в природе, так и в жизни людей. При замерзании воды и ее дальнейшем увеличении объема, происходит расширение, в результате чего возникает сильное давление. Именно поэтому замерзающая вода обладает разрушительной силой в замкнутых пустотах, трещинах гор.

С появлением примесей в составе воды наблюдается изменение его температур замерзания и кипения. Температура кипения растворов повышается, а температура замерзания понижается по сравнению с температурами, характеризующими чистые растворители.

Поверхностное натяжение характеризует степень сцепления молекул воды друг с другом. Этот параметр определяет степень усвояемости воды организмом. Чем более «жидкая» вода, тем меньше энергии требуется организму для разрыва молекулярных связей и осуществления взаимодействия. Вода должна быть «жидкой», биологически доступной, легкоусвояемой, т.е. степень поверхностного натяжения между молекулами воды не должна быть слишком большой.

Капиллярность воды играет важную роль во многих природных процессах, происходящих на Земле. Благодаря этому вода смачивает толщу почвы и доставляет корням растений растворы питательных веществ.

Переход Примеси в составе воды. Уникальность строения воды обуславливает универсальность её как растворителя. В природных водах можно найти всю систему Менделеева. Разумеется, физические свойства загрязненной воды меняются, что влечет за собой множество разнообразных проблем.

Для определения влияния различных примесей на физические свойства воды были приготовлены водные растворы примесей, содержащих:

  • нефть;
  • уксусная кислота;
  • поверхностно-активные вещества (стиральный порошок);
  • соли тяжелых металлов (свинец, медь).

В основе экспериментальной части работы по изучению влияния примесей на температуры замерзания различных растворов лежит криоскопический метод исследования.

Для создания низких температур в кристаллизаторе использовалась охлаждающая смесь из измельченного льда, воды и хлорида натрия, позволяющая достигать понижения температуры до -15. В кристаллизатор помешалась пробирка с исследуемым раствором. Для проведения эксперимента использовалось оборудование цифровой лаборатории NOVA, позволяющее наблюдать изучаемые процессы в режиме реального времени, а также повысить точность проводимых измерений. Датчиками температуры в непрерывном режиме фиксировалось изменение температур в охлаждающей смеси и растворе. В ходе работы определялись температуры замерзания водных растворов примесей. Исследуемые растворы объемом 5 мл в пробирке помещались в калориметр со смесью льда и соли.

На основе построенных графиков видно, что температуры замерзания растворов примесей меньше, чем температура замерзания чистой воды. В реальном процессе при понижении температуры процессу кристаллизации всегда предшествует переохлаждение жидкости, причем для растворов при переохлаждении температура снижается больше, чем для чистого растворителя.

Наибольшее отличие в процессе изменения температуры замерзания наблюдается для раствора, содержащего нефть в качестве примеси. У растворов, содержащих соли тяжелых металлов и поверхностно-активных веществ, на графических зависимостях отсутствует область переохлаждения жидкости.

Для определения плотности чистой воды и воды с примесями были измерены их массы и объемы. Наибольшее влияние на изменение плотности воды оказывают поверхностно-активные вещества (стиральный порошок), наименьшее – металлы (свинец, медь).

Для определения коэффициентов поверхностного натяжения этих растворов был использован метод отрыва капель. Все примеси изменяют коэффициент поверхностного натяжения. Наибольшее влияние на изменение поверхностного натяжения воды оказывает соли тяжелых металлов (свинец, медь) – коэффициент поверхностного натяжения увеличивается в три раза.

Вода - одно из самых уникальнейших веществ на Земле. Несмотря на бурное развитие современной науки, до сих пор ученые не изучили до конца природу этого, казалось бы простого вещества! За простой формулой Н2О, оказывается, скрывается загадочное вещество, которое до сих пор многие ведущие умы науки не могут разгадать. Вода обладает рядом уникальнейших и анимальных (анима-душа) свойств, которые под воздействием деятельности человека могут изменяться. Под воздействием примесей меняется плотность воды, коэффициент поверхностного натяжения, что доказано в работе экспериментально.

 

Прикрепленные файлы:
Рисунок1.png (1.16 МБ.)

 
Рисунок2.jpg (65.47 КБ.)

 
Рисунок3.png (74.00 КБ.)

 
Рисунок4.png (77.69 КБ.)

 
Рисунок5.png (80.79 КБ.)

 
Рисунок6.png (95.31 КБ.)

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Соты
Соты

Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»
Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

I МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ
14-15 октября 2019 года состоится школа - конференция молодых ученых - I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019).

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.