Исследование зависимости электропроводности от рода вещества

Содержание Исследование зависимости электропроводности от рода вещества

I. Введение I. Электрический ток в растворах электролитов Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Электрический ток в жидких проводниках—в растворах электролитов (растворах солей, кислот, щелочей и др.) представляет собой поток заряженных частиц вещества — ионов. Ионы возникают в растворе вследствие взаимодействия молекул растворяемого вещества с молекулами растворителя (воды). Ионы в растворах электролитов, как и свободные электроны в металлах, движутся беспорядочно. Но когда электроды присоединяют к полюсам источника тока, в растворе возникает электрическое поле. Под воздействием поля ионы, сохраняя хаотическое движение, одновременно начинают двигаться в определенном направлении. Положительные ионы направляются к электроду, соединенному с отрицательным полюсом источника (катоду), а отрицательные ионы — к электроду, соединенному с положительным полюсом (аноду). Дойдя до соответствующих электродов, ионы отдают им свои заряды и, став атомами или молекулами, выделяются на электродах или вступают в химические реакции. При растворении электролита в жидкости, например хлорида натрия в воде, взаимодействие молекул жидкости с молекулами электролита ослабляет связь между частями молекул электролита, и некоторые из них разделяются на положительные и отрицательные ионы. Разделение молекул электролита на ионы происходит за счет энергии теплового движения молекул. В электрическом поле ионы электролита приходят в движение: положительные ионы движутся к катоду, отрицательные — к аноду. Так возникает электрический ток в электролите. При повышении температуры кинетическая энергия движения молекул возрастает, что приводит к увеличению числа пар образующихся ионов, то есть к увеличению концентрации электролита. Из-за увеличения концентрации ионов значение электрического сопротивления электролита с повышением температуры уменьшается. В данной исследовательской работе проводились опыты по определению зависимости силы тока от напряжения в водных растворах в зависимости от температуры, концентрации электролита и рода вещества раствора. Цель данной работы – выяснить, насколько используемая человеком вода является чистой, и сделать сравнительный анализ используемой воды.

II. Исследование электропроводности водных растворов. Условия проведения опыта Для проведения опытов использовались дождевая, речная и водопроводная вода, раствор поваренной соли (NaCl). Электрическое поле в растворе создавалось с помощью выпрямителя В24, прибора для электролиза (вместо угольных стержней использовались медные электроды). Силу тока измеряли школьным лабораторным миллиамперметром. Температуру измеряли лабораторным термометром.

1).Исследование зависимости электропроводности от рода вещества

Опыт №1. Электропроводность водопроводной воды Взяли 200 мл водопроводной воды, налили ее в пластиковый стакан (температура воды 20˚С), опустили в нее электроды. Выпрямителем подавали на электроды напряжение. Измеряли при помощи миллиамперметра силу тока через раствор. По данным опыта построили вольт-амперную характеристику U, B I, мA 0 0 2 1,2 4 4,1 6 8

Опыт №2 Электропроводность дождевой воды Взяли 200 мл дождевой воды и повторили опыт №1. Результаты опыта на графике U, В I, мА 0 0 2 1 4 1,6 6 2,2 8 2,8 10 3,4 12 4 14 4,6

Опыт №3. Электропроводность речной воды. Взяли 200 мл речной воды и повторили опыт №1. Результаты опыта на графике U,В I, мА 0 0 2 0,4 4 0,8 6 1,2 8 1,6 10 2,0 12 2,4 14 2,8

Выводы о зависимости электропроводности от рода вещества По результатам этих опытов делаем выводы: вода исследуемых видов не является чистой, так как обладает определенной электропроводностью. наибольшей электропроводностью обладает водопроводная вода; средней электропроводностью -дождевая вода, а наименьшую электропроводность имеет речная вода.

2) Исследование зависимости электропроводности от концентрации электролита.

Опыт №4 Электропроводность раствора соли концентрацией 5 г/л Взяли 200 мл водопроводной воды, налили в пластиковый стакан, растворили в ней 1г поваренной соли (концентрация раствора 5г/л). Опустили в полученный раствор электроды и, подавая на них напряжение, измеряли величину силы тока. Результаты опыта представлены на графике U, B I, A 0 0 2 0 4 0,02 6 0,05 8 0,075 10 0,1 12 0,12 14 0,03 16 0,03 18 0,03 20 0,04 22 0,05 24 0,05 26 0,08 28 0,1 30 0,13

В последующих опытах увеличивали концентрацию раствора от 5 г/л до 20 г/л. Результаты этих опытов представлены соответственно на графиках №№5, 6, 7.

Опыт №5. Электропроводность раствора соли концентрацией 10 г/л Добавили в предыдущий раствор еще 1 г соли. Концентрация раствора стала 10г/л. Повторили предыдущий опыт. Результаты опыта на графике U, B I, A 0 0 2 0,02 4 0,05 6 0,08 8 0,1 10 0,05 12 0,03 14 0,03 16 0,02 18 0,02 20 0,02 22 0,03 24 0,05 26 0,08 28 0,1 30 0,13

Опыт №6 Электропроводность раствора соли концентрацией 15 г/л U, B I, A 0 0 2 0,03 4 0,07 6 0,12 8 0,1 10 0,05 12 0,03 14 0,02 16 0,02 18 0,02 20 0,02 22 0,04 24 0,06 26 0,09 28 0,14 30 0,16

Опыт №7 Электропроводность раствора соли концентрацией 20 г/л U, B I, A 0 0 2 0,03 4 0,08 6 0,15 8 0,1 10 0,04 12 0,03 14 0,03 16 0,03 18 0,03 20 0,03 22 0,04 24 0,07 26 0,1 28 0,15 30 0,2

Выводы о зависимости электропроводности от концентрации электролита По результатам опытов 4 – 7 делаем вывод: при повышении концентрации электролита электропроводность раствора возрастает. При проведении этих опытов обнаружено интересное явление – при концентрации 25 г/л электропроводность раствора может резко увеличиваться даже при неизменном подаваемом напряжении.

3) Исследование зависимости электропроводности от температуры

Опыт №8 Зависимость электропроводности от температуры Взяли 200 мл водопроводной воды при температуре 20˚С. Налили ее в тонкостенный алюминиевый стакан. Поставили этот стакан на кольцо штатива и подогревали его на спиртовке. Температуру жидкости контролировали термометром. Одновременно подавали на электроды, опущенные в данный стакан, напряжение и измеряли силу тока через раствор. Результаты опыта на графике t, ºC I, мА 20 2 80 5

Выводы о зависимости электропроводности от температуры при повышении температуры электропроводность раствора возрастает

III. Заключение. Данная работа показала, что абсолютно чистой воды в природе не существует. Любая вода в той или иной степени содержит в себе растворы других веществ, это обуславливает ее электропроводность. Хотя в сравнении с металлами эта электропроводность невелика. Результаты работы подтверждают необходимость соблюдения ТБ при выполнении работ с электроприборами: нельзя выполнять данные работы мокрыми руками или в сырых помещениях, так как существует опасность поражения электрическим током.

Список использованной литературы: Детская энциклопедия для старшего и среднего возраста. 2-е издание. Т.3. «Просвещение», М., 1966. Иллюстрированная энциклопедия школьника. Наука и техника. М., «Росмэн»,1999. Кабардин О.Ф. Физика. Справочные материалы. М., «Просвещение»,1985. Справочник школьника. Физика: М.; Филологическое общество «Слово