III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЗАВИСИМОСТЬ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОТ ЕЁ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Фалина М.С.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


  

1.Введение.

Тема моей исследовательской работы звучит так:"Зависимость качества воды от её электрических свойств". Меня всегда волновали и интересовали экологические вопросы, я интересуюсь биологией. А сейчас я начала заниматься физикой и меня заинтересовала проблема качества воды, способы определения чистоты воды. Основой жизни всех живых организмов является вода. Количество воды, содержащейся в человеке, составляет 65 - 70 % его массы. Суточное потребление организма человека в воде в нормальных условиях составляет около 2,5 литра. С химическим составом воды, используемой для питья, связывают развитие некоторых массовых неинфекционных заболеваний населения. От того какую воду мы потребляем, зависит наше здоровье. В результате деятельности человека происходит загрязнение окружающей среды. Особенно в полосе нашей станции, где ежедневно провозят большое количество различных грузов. Весной при таянии снега много нечистот попадает в подземные горизонты, колодцы, ручьи, реки, озера. Качество питьевой воды оставляет желать лучшего. Я убеждена в актуальности данной проблемы. За последние десятилетия существенным образом возрос интерес человека к основному минералу природы, воде, ее происхождению, свойствам, ее роли как основы живой природы, основы здоровья человека, всего живого на нашей планете, чем больше человек изучает воду, тем более вода открывает всё новые свойства, кажется из нескончаемой казны своих тайн.

С другой стороны, с каждым днем жизнь человека на Земле, обостряется вопросом качественной питьевой воды, каким образом современные экологические проблемы окружающей среды проявляются на биоэнергоинформационных свойствах воды, в частности на здоровье человека, какую питьевую воду должен пить человек, чтобы быть здоровым. Именно, в этом плане тема моего исследования является актуальной, тем более в год экологии.

4

Электрические свойства воды зависят от количества растворенных в ней солей. Значит, электрические свойства воды связаны с её качеством – в этом и состоит моя гипотеза.

Сформулированные цели и задачи предстоящей работы должны были помочь мне подтвердить или опровергнуть мою гипотезу

Цель работы: исследовать электрические свойства воды и возможность оценивания её качества по электрическим свойствам.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1)Найти и изучить информацию об электрическом токе, об электропроводности воды.

2)Подготовить необходимое оборудование и материалы.

3)Провести опыты:

1.Измерить сопротивление школьной водопроводной воды в электролитической ванночке.

2.Измерить сопротивление воды в детском садике «Берёзка».

3.Измерить сопротивление водопроводной воды, пропущенной через аквафильтр.

4. Измерить сопротивление воды из скважины в амбулатории.

5. Измерить сопротивление артезианской питьевой воды "Липетская"(глубина скважины 100 метров).

6.Измерить сопротивление дистиллированной воды, полученной при таянии снега.

4) Вести наблюдения и сделать анализ.

5)Показать практическую значимость исследования электропроводности воды

В работе я использовала известные методы исследования:

5

1. Теоретические методы - это гипотетический (изучение с помощью научной гипотезы)

и общелогические методы (анализ, синтез, аналогия, обобщение)

2. Эмпирические методы - это, прежде всего эксперимент (исскуственное воспроизведение явлений и процессов в заданных условиях, в ходе, которого проверяется гипотеза), наблюдение, сравнение, измерение, описание

Основная часть:

1 этап. Теоретический.

1)подбор литературы и дополнительной информации, изучение и оформление найденных материалов.

Я много интересного нашла в сети Интернет, изучила несколько не очень больших статей о воде и ее свойствах. Валерий Георгиевич помогал мне разобраться с трудностями.

1) Я узнала, что ток - это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под действием электрического поля. Частицами могут быть: электроны, протоны, ионы.

Электрический ток - это скорость изменения электрического заряда во времени.

Заряд электронов отрицателен. Протоны - частицы с положительным зарядом.

2) Я узнала, что такое сила тока, это количество тех самых заряженных частиц протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени. А проводник – это в простейшем случае - проволока, сделанная из металла (чаще применяется медь).Растворы солей это тоже проводники, в них находятся положительные и отрицательные ионы.

3)Электропроводность воды.

6

Электропроводность- это способность водного раствора проводить электрический ток, выраженная в числовой форме. Электропроводность природной воды зависит от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Поэтому по величине электрической проводимости воды можно судить о степени минерализации воды.

4) Какие ионы содержатся в воде?

Вода - слабый амфолит, и поэтому в ней всегда содержатся в небольших количествах ионы Н+ и ОН- Природная вода представляет собой раствор смесей сильных и слабых электролитов. Минеральная часть воды состоит из ионов натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+), хлора (Cl-), сульфата (SO42-), гидрокарбоната (HCO3-). Именно эти ионы и обуславливают электропроводность природных вод. Присутствие же других ионов, например трехвалентного и двухвалентного железа (Fe3+ и Fe2+), марганца (Mn2+), алюминия (Al3+), нитрата (NO3-), HPO4-, H2PO4- и т.п. не столь сильно влияет на электропроводность (конечно при условии, что эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах, как например, это может быть в производственных или хозяйственно-бытовых сточных водах).

5) Почему вода проводит ток?

Поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. Водные растворы всех кислот, щелочей и солей проводят ток.

Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Соли и щелочи проводят ток не только в растворе, но и в расплавленном состоянии.

7

По электрическим свойствам все жидкости можно разделить на 2 группы: проводящие и непроводящие.

Проводящие – это содержащие свободные заряженные частицы (диссоциирующие) – электролиты. К ним относятся растворы (чаще всего водные) и расплавы солей, кислот и оснований.

Непроводящие – это не содержащие свободные заряженные частицы (недиссоциирующие). К ним относятся дистиллированная вода, спирт, минеральное масло.

Электролитической диссоциацией называется распад нейтральных молекул вещества в растворителе на положительные и отрицательные ионы.

2 этап.Экспериментальная работа .

Эксперимент: Исследование электропроводности воды из различных источников. Я приготовила

воду из различных источников и растопила снег для получения воды.

8

№1-Водопроводная вода в школе

№2-Водопроводная вода из садика: «Берёзка»

№3-Водопроводная вода, пропущенная через аквафильтр

№4-Вода из скважины из амбулатории

№5-Питьевая вода из артезианской скважины «Липецкая»

№6-Дисцилированная вода из талого снега

Собрала электрическую цепь, которая состояла из источника постоянного тока, микроамперметра, вольтметра выключателя и двух электродов

Описание эксперимента

Для измерения сопротивления воды был взят источник постоянного тока: выпрямитель универсальный с регулируемым напряжением. Вода находилась в электролитической ванночке. Напряжение измерялось вольтметром, а сила тока миллиамперметром. Для начала, я взяла водопроводную воду в школе и измерила её сопротивление по силе тока и напряжению. Сопротивление рассчитывалось по закону Ома для участка

9

цепи. Таким же образом проделывала работу с другими водами из разных источников. То есть водопроводная вода из садика «Берёзка»; водопроводная вода, пропущенная через Аква фильтр; вода из скважины из амбулатории; питьевая вода из артезианской скважины «Липецкая» и дистиллированная вода из талого снега.

Последовательно провела опыты:

  • 1.Измерила сопротивление школьной водопроводной воды в электролитической ванночке.

  • 2. Измерила сопротивление воды из детского садика «Берёзка».

  • 3.Измерила сопротивление водопроводной воды, пропущенной через аквафильтр.

  • 4. Измерила сопротивление воды из скважины в амбулатории.

10

  • 5. Измерила сопротивление артезианской питьевой воды «Липецкая»(глубина скважины 100 метров).

  • 6.Измерила сопротивление дистиллированной воды, полученной при таянии снега.

Сопротивление каждый раз рассчитывала по закону Ома для участка цепи.

Все результаты измерений заносила в таблицу.

Таблица результатов измерения сопротивления воды из разных источников

Источник воды

Напряжение (В)

Сила тока (А)

Сопротивление (кОм)

Водопроводная вода в школе

44

0.017

2.5

Водопроводная вода из садика: «Берёзка»

34

0.019

1.8

Водопроводная вода, пропущенная через аквафильтр

40

0.018

2.2

Вода из скважины из амбулатории

50

0.016

3.1

Питьевая вода из артезианской скважины

«Липецкая»

40

0.010

4

Дисцилированная вода из талого снега

50

0.0043

11.6

Представила графическое изображение результатов опытов.

12

Результаты эксперимента

В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что сопротивление воды из разных источников изменяется в значительных пределах от 1,8 кОм до 11,6 кОм. Наибольшее сопротивление имеет дистиллированная вода из талого снега, потому что она практически не имеет солей. Вкус воды определяется содержанием солей. Оценивать качество воды, можно ориентироваться на качественную воду, которая продается в магазине. Мы брали артезианскую воду из Липецкого источника, из скважины глубиной 100м. Общая минерализация не более 0,5 г/л, общая жесткость не более 7 мг/л. Её электрическое сопротивление 4 кОм.

Из наших источников близкое электрическое сопротивление имеет вода из скважины в амбулатории посёлка Николо-Полома. Её сопротивление 3,1 кОм.

Наименьшее сопротивление имеет вода из детского садика «Берёзка» - 1,8 кОм. Вероятно, она имеет большое содержания железа. Немного больше сопротивления воды в школе 2,5 кОм.

Можно отметить интересный факт. Водопроводная вода, пропущенная через аквафильтр, имеет почти такое же электрическое сопротивление, то есть её качество почти не изменилось.

Так как в качестве эталона мы взяли воду из Липетского артезианского источника, сопротивление воды 4 кОм, то качество воды будет хорошим, если ее сопротивление будет в пределах от 3 до 5 кОм.

3 этап. Выводы и заключения

В результате проведенных исследований мы пришли к выводу, что качество воды можно оценивать, измеряя её электрическое сопротивление. Гипотеза подтвердилась в ходе экспериментальной работы, цель

13

достигнута. А это значит - мы правильно определили задачи проекта, знания о воде помогли правильно организовать всю работу.

Оформление выводов, презентация на конференции школьного научного общества "Эврика" -Приложение 1

Список используемой литературы:

О.А Спенглер «Слово о ВОДЕ» - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1980

А.В Пёрышкин – Физика 7 класс – Издательство Дрофа,2011

А.В Пёрышкин – Физика 8 класс – Издательство Дрофа,2011

http://www.ngpedia.ru

https://ru.wikipedia.org