Загальна інформація
Застосування
Гроза над водоймою
Щойно насувається гроза, з води у відкритому басейні треба виходити. Чому небезпечно купатися під час грози? Солі, кислоти й основи - це електроліти. У найчистішому вигляді вони (майже) не проводять електричного струму, бо тоді майже не містять вільно рухливих іонів. Розчинені у воді електроліти розпадаються (дисоціюють) на позитивні та негативні іони. Після прикладання напруги до двох (занурених у водний розчин) електродів вони рухаються кожен до свого електрода. Отже, розчини електролітів проводять струм. Водопровідна вода на своєму шляху від дощової хмари до споживача розчинила електроліти, наявні в повітрі та в ґрунті. Це відносно добре провідний водний розчин. Якщо блискавка тепер ударить у воду озера чи басейну, вода проводить струм.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Закон Ома описує зв'язок між струмом I, напругою U і опором R. Цей зв'язок, тобто формула закону Ома, має вигляд:
Принцип
Якщо до двох електродів, занурених у водний розчин електроліту, прикласти напругу, то іони рухаються кожен у бік того електрода, який має протилежну полярність. Отже, водні розчини електролітів електропровідні.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
У цьому досліді слід з'ясувати, чи справджується для водних розчинів закон Ома.
Завдання
Приготуй водний розчин купрум (II) сульфату і дослідь зв'язок між напругою і силою струму при проходженні струму через розчин.
Інша інформація (3/3)
Результати досліду не можна узагальнювати, бо закон Ома справджується не для всіх провідних рідин.
Підвищення електропровідності водного розчину через збільшення концентрації теж має межу. Результати досліду наштовхують на цікаві аналогії із законом опору , який справджується для металевих провідників.
Правила безпеки (1/3)
Купрум (II) сульфат-5-гідрат
Попередження про небезпеку:
- H302 - Шкідливо у разі проковтування.
- H315 - Спричиняє подразнення шкіри.
- H319 - Спричиняє серйозне подразнення очей.
- H410 - Дуже токсично для водних організмів з довготривалими наслідками.
Правила безпеки (2/3)
Купрум (II) сульфат-5-гідрат
Правила безпеки:
- P273 - Уникати вивільнення в навколишнє середовище.
- P302 + P352 - У РАЗІ КОНТАКТУ ЗІ ШКІРОЮ: промити великою кількістю води з милом.
- P305 + P351 + P338 - У РАЗІ ПОТРАПЛЯННЯ В ОЧІ: обережно промивати водою протягом кількох хвилин. Зняти контактні лінзи, якщо вони є і якщо це легко зробити. Продовжити промивання.
Правила безпеки (3/3)
- Видалення відходів: залишки та розчини, які не можна повторно використати, передати спеціалізованому підприємству з видалення відходів. Ці продукти слід розчинити в горючому розчиннику або змішати з ним і спалити в установці для спалювання хімікатів (з допалювачем і газоочисником).
Теорія
Рідини, що містять рухливі (здатні мігрувати) іони, проводять електричний струм. До електролітів належать розчини кислот, основ і солей, а також розплави солей. У водному розчині солі перебувають у вигляді гідратованих іонів, тобто іони, наявні вже в кристалі, оточують себе гідратними оболонками. Після прикладання напруги і, отже, за наявності електричного поля іони рухаються напрямлено - кожен у бік того електрода, який має протилежну полярність. Електрична енергія перетворюється на теплову. Отже, водні розчини електролітів електропровідні.
Водопровідна вода на своєму шляху від дощової хмари до споживача розчинила електроліти, наявні в повітрі та в ґрунті. На відміну від дистильованої води, це відносно добре провідний водний розчин. Те, що й дистильована вода - хоч і дуже слабко - проводить струм, зумовлене завжди наявною, але дуже малою концентрацією іонів.
Обладнання
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Дистильована вода | 1 |
| 2 | Вбирний папір | 1 |
Складання та виконання
Складання
Схема досліду
- Наповни скляну ванну приблизно 200 мл дистильованої води, додай у воду повну ложку купрум (II) сульфату і все добре розмішай.
- Потім склади дослід за рисунком ліворуч. Встав ретельно очищені електроди в чисту скляну ванну так, щоб вони сягали трохи вище дна скляної ванни.
- Вибери діапазони вимірювання і , встанови на блоці живлення і увімкни його.
Виконання
- Замкни вимикач, підвищ напругу до і встанови таку відстань між електродами, щоб сила струму становила (щоб добре використати діапазони вимірювання). За потреби трохи зачекай, поки сила струму стане сталою, і підрегулюй електроди.
- Підвищуй напругу від кроками по 2 В до і заноси відповідні значення сили струму до таблиці.
- Встанови напругу, наприклад, на і, уникаючи короткого замикання, зменшуй та збільшуй відстань між електродами. Спостерігай при цьому за амперметром (1).
- Тримаючи відстань між електродами сталою, підніми один з електродів і зміни таким чином робочу площу електродів. Спостерігай при цьому за амперметром (2).
- Віднови попередню відстань між електродами і при незмінній напрузі додай ще трохи купрум (II) сульфату у водний розчин, добре розмішай і спостерігай за амперметром (3).
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
- Що менша відстань між електродами, то більша сила струму при сталій напрузі.
- Що менша площа зануреної у водний розчин частини електрода, то менша сила струму при сталій напрузі.
- Що вища концентрація водного розчину, то більша сила струму при сталій напрузі.
Опрацювання результатів
Залежність сили струму від напруги.
- Графічне зображення залежності сили струму від напруги дає пряму (див. ліворуч).
- Сила струму прямо пропорційна прикладеній напрузі; отже, справджується: ~, тобто
- Для водного розчину купрум (II) сульфату справджуєтьсязакон Ома.