Charakterystyka wody Woda

advertisement
Charakterystyka wody
 Woda, czyli tlenek wodoru (wg obecnej nomenklatury
IUPAC - oksydan) to związek chemiczny o wzorze
H2O, występujący w warunkach standardowych
(pokojowych) w stanie ciekłym. W stanie gazowym
wodę określamy mianem pary wodnej, a w stałym
stanie skupienia - lodem. Potocznie często do każdego
ze stanów skupienia odnosi się słowo woda.
Właściwości fizyczne wody









Temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0°C = 273,152519 K
Temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 99,97°C = 373,12 K
Punkt potrójny 0,01°C = 273.16 K, 611.657 Pa
Gęstość w temperaturze 3,98°C: 1 kg/l (gęstość maksymalna).
Temperatura krytyczna: 374°C = 647,15 K
Ciśnienie krytyczne: 220,6 atm = 22.35 MPa
Ciepło właściwe: 4187 J/(kg*K) = 1 kcal
Masa cząsteczkowa: 18,01524 Da
Stała dielektryczna w stałym polu elektrycznym: 87.9 (0°C), 78.4
(25°C), 55.6 (100°C)
Punkt potrójny
 Punkt potrójny - to stan w jakim dana substancja
może istnieć w trzech stanach skupienia równocześnie
w równowadze termodynamicznej. Na wykresie
stanów równowagi jest to punkt przecięcia krzywych
równowagi fazowej substancji odpowiadający stanowi
równowagi trwałej trzech stanów skupienia
(ciało stałe, ciecz, gaz).
 Punkt potrójny jest wielkością charakterystyczną dla
danej substancji, podawany jest w opisach substancji.
Punkty potrójne niektórych substancji są używane
jako wzorce skali temperatur.
Temperatura krytyczna
 Temperatura krytyczna to temperatura, powyżej
której dana substancja może znajdować się tylko w
stanie gazowym, tzn. niemożliwe jest skroplenie gazu
pomimo wzrostu ciśnienia.
 Temperaturze krytycznej odpowiada ciśnienie
krytyczne.
 Pojęcie temperatury krytycznej odnosi się również do
innych przejść fazowych. Przykładem temperatury
krytycznej jest temperatura Curie, w której układ
magnetyczny przechodzi z fazy ferromagnetycznej do
fazy paramagnetycznej.
Ciśnienie Krytyczne
 Ciśnienie krytyczne - ciśnienie pary nasyconej w
temperaturze krytycznej.
 Ciśnienie krytyczne wody wynosi 220,6 atm, a
temperatura krytyczna 374 °C.
Odwrócona osmoza
 Odwrócona osmoza, odwrotna osmoza (ang. reverse osmosis)
(ultrafiltracja) to przepływ cząsteczek rozpuszczalnika przez
membranę półprzepuszczalną od roztworu o wysokim stężeniu
do roztworu o niższym stężeniu, odwrotnie niż w osmozie,
spowodowany przyłożeniem do cieczy o wysokim stężeniu
ciśnienia większego niż ciśnienie osmotyczne.
 Odwrócona osmoza jest podstawą jednej z najlepszych metod
odsalania wody morskiej. Stosuje się też ją do oczyszczana i
zatężana ścieków przemysłowych, szczególnie pochodzących z
przemysłu spożywczego, papierniczego i galwanicznego. Metoda
ta pozwala na odzyskanie wody oraz cennych substancji
zawartych w ściekach. Główną zaletą tej metody jest stosunkowo
małe zużycie energii gdyż proces zachodzi bez przemiany
fazowej.
Napięcie powierzchniowe




Napięcie powierzchniowe
Na każdą cząsteczkę cieczy znajdującą się w głębi fazy ciekłej działają siły Van der Waalsa. Ponieważ siły te są
identyczne dla wszystkich cząsteczek i działają na wszystkich kierunkach nie powodują one żadnego różnicowania
cząsteczek. Inaczej jest jednak w przypadku cząsteczek znajdujących się na granicy faz. Taka granicą najczęściej
spotykana jest powierzchnia cieczy, nad którą znajduje się jej para (ta sama substancja ale w stanie gazowym). Tu siły
działające na cząsteczki od strony cieczy są znacznie silniejsze niż ze strony fazy gazowej (mniejsza ilość cząsteczek).
W rzeczywistości sytuacja jest najczęściej bardziej skomplikowana - fazę II stanowią nie tylko cząsteczki pochodzące z
fazy I ale także inne (np. powietrze), a faza I nie zawsze jest substancją ciekłą, może to być np. roztwór. W każdym
jednak przypadku cząsteczki na granicy faz poddawane są innym siłom ze strony własnej fazy a innym ze strony fazy
przyległej. Na powierzchni pojawia się pewna siła, zwana napięciem powierzchniowym, która próbuje cząsteczki z
powierzchni "wciągnąć " w głąb, dąży do zmniejszenia powierzchni (aby osiągnąć minimum energii - "naturalne"
dążenie wszelkiej materii). Im silniejsze siły spójności fazy I (siła "do wewnątrz") i im słabsze oddziaływanie z fazą II
(siły "na zewnątrz") tym większa wartość napięcia powierzchniowego.
Napięcie powierzchniowe definiujemy, jako pracę potrzebna do powiększenia powierzchni granicznej między fazami.
Najczęściej rozumiemy tu granicę między cieczą i jej para nasyconą.
Napięcie powierzchniowe odpowiedzialne jest za zjawiska występowania sił kapilarnych, powodujących "wędrówkę"
cieczy w cienkich, kapilarnych rurkach (np. naczynia włosowate roślin) wbrew sile ciążenia, co ma ogromne znaczenie
m.in. w przyrodzie ożywionej. Jeżeli siły przylegania (adhezji) cząsteczek cieczy do ścianek włosowatej rurki są większe
niż siły spójności cieczy (oddziaływań między cząsteczkami cieczy) to tworzy się menisk wklęsły - powiększa się
powierzchnia cieczy (w stosunku do idealnie płaskiej) i rośnie energia powierzchniowa. Aby zapobiec temu
energetycznie "niekorzystnemu" zjawisku ciecz w rurce podnosi się, próbując przywrócić płaski kształt powierzchni.
Proces trwa tak długo, aż ciężar słupa cieczy zrównoważy siłę napięcia powierzchniowego. Jest to zresztą jeden ze
sposobów pomiaru napięcia powierzchniowego. Siła napięcia powierzchniowego wynosi 2prs (s - napięcie
powierzchniowe, charakterystyczne dla danej cieczy)
zaś ciężar słupa cieczy to jego objętość (pr2h) razy gęstość d i razy przyspieszenie ziemskie g.
Prawo Pascala
 Wartość siły parcia w płynach nie zależy od kierunku
ustawienia powierzchni
 W płynach siła nacisku "rozchodzi się" we wszystkie
strony i nie ma znaczenia, czy powierzchnię ustawimy
pod kątem, poziomo, czy pionowo - zawsze płyn
będzie naciskał na tę powierzchnię tak samo: z góry, z
dołu, z boku.
Wzór na siłę parcia
 Wzór na siłę parcia płynu
 Jeżeli na danej głębokości w płynie panuje ciśnienie o wartości p,




wtedy wartość siły parcia można obliczyć ze wzoru:
Fparcia = p · S
Znaczenie symboli:
Fparcia – siła parcia (w niutonach N)
p – ciśnienie płynu (w paskalach Pa)
S – pole powierzchni (w m2)
Oczywiście, jeżeli ciśnienie w obszarze powierzchni ulega
zmianom (np. mamy dużą powierzchnię, która sięga od małych
do dużych głębokości) wtedy powyższy wzór na parcie nie będzie
obowiązywał dla całej powierzchni, a jedynie dla jej małych
fragmentów, gdzie ciśnienie nie zmienia się.
Ciśnienie hydrostatyczne
 Jeżeli ciecz lub gaz znajdują się ruchu, wtedy nie mówimy już o ciśnieniu statycznym,
lecz cisnieniu hydrodynamicznym i aerodynamicznym. W takich sytuacjach wzory
opisujące ciśnienie płynów zawierają również składniki zależne od prędkości płynu.
 W celu obliczenia wartości ciśnienia hydrostatycznego posługujemy się wzorem:
 p = ρcieczy · g· h
 Znaczenie symboli:
p – ciśnienie hydrostatyczne (w ukł. SI w paskalach Pa)
g – przyspieszenie grawitacyjne (ziemskie) (w ukł. SI w m/s2).
h – głębokość zanurzenia w cieczy (w ukł. SI w metrach m)
 Ciśnienie hydrostatyczne rośnie wraz ze wzrostem wysokości słupa cieczy
 Zależność ciśnienia od wysokości słupa cieczy znalazła praktyczne zastosowanie w tzw.
wieżach ciśnień. Woda dochodzi do wszystkich pięter budynku, gdy zbiornik z wodą
znajduje się powyżej wysokości budynku.
im większa głębokość tym
większe ciśnienie płynu
Wieża ciśnień



Zasada działania wieży ciśnień
Około 1% wody znajdującej się na Ziemi jest w ciągłym ruchu. Proces ten nazywany jest obiegiem wody w przyrodzie.
Część wody pochodzącej z opadów atmosferycznych oraz z topnienia śniegów i lodowców spływa z gór do strumieni,
rzek, jezior, mórz i oceanów. Pozostała część najpierw wsiąka w ziemię, a potem krąży w postaci wody podziemnej,
pobieranej przez korzenie roślin, lub jest źródłem strumieni i rzek. Obieg wody jest podtrzymywany przez słońce.
Ciepło promieni słonecznych powoduje parowanie wody z oceanów, jezior i rzek. Para wodna wznosi się do atmosfery,
gdzie ochładza się i skrapla, tworząc drobne kropelki wody i kryształki lodu, z których powstają chmury. Zawarta w
chmurach woda wraca na Ziemię w formie deszczu, śniegu, gradu i trafia najczęściej z powrotem do oceanów. Obieg
wody w przyrodzie może być zakłócony przez wiele czynników cywilizacyjnych.
Woda wrze w temperaturze niższej niż 100°C, jeżeli obniżymy ciśnienie. Na Kasprowym Wierchu (1985 m n.p.m.)
woda wrze w temperaturze 94°C, a na szczycie Mont Blanc (4810 m n.p.m.) w temperaturze 86°C.



Przy zmniejszony ciśnieniu, pod kloszem pompy próżniowej woda wrze w temperaturze 20°C.
Na pograniczu Jordanii i Izraela znajduje się Morze Martwe, które jest ogromnym jeziorem. Woda w nim ma tak dużą
gęstość, że nawet człowiek nie umiejący pływać unosi się na jej powierzchni - jak drewno na rzece - i nie tonie. Gęstość
wód Morza Martwego jest duża ze względu na jego duże zasolenie. W zwykłej wodzie morskiej znajduje się około 2-3%
soli. Morze Martwe zawiera jej aż 24%. W "zwykłej" wodzie siła wy-poru jest za mała, aby zrównoważyć ciężar
człowieka. Gęstość wody w Morzu Martwym jest na tyle duża, że działająca na człowieka siła wyporu jest w stanie
zrównoważyć jego ciężar.
Już w XII w. francuscy mnisi z regionu Artois zauważyli, że ich studnie różnią się od innych. Woda wyciekła z nich, a
czasem nawet wytryski - wała jak z fontanny w powietrze. Takie studnie nazwano artezyjskimi. Studnie artezyjskie
powstają wtedy, gdy wodonośna warstwa gleby, tzn. warstwa przepuszczająca wodę i nią nasączona, do której sięga
studnia, jest pochylona i opada na znaczną głębokość, tworząc rodzaj naczyń połączonych. Kiedy woda przebije górną
warstwę nieprzepuszczalną, wypływa silnym strumieniem, dążąc do wyrównania poziomów, jak w naczyniach
połączonych. Źródła artezyjskie powstają na tej samej zasadzie, z tą tylko różnicą, że woda wydostaje się na
powierzchnię przez naturalne szczeliny w nieprzepuszczalnej warstwie ziemi.
Właściwości charakteryzujące wodę




Trójpostaciowość - poniżej 0oC woda przybiera postać stałą, przy temperaturze od 1oC¸ 100oC jest cieczą, a powyżej
100oC parą wodną, czyli przybiera postać lotną . Jednakże i w niższych, wbrew pozorom temperaturze odbywa się
parowanie wody .
Gęstość – jest niezwykle ważną własnością mającą żywotne znaczenie dla całej biosfery . Polega ona na tym, że przy
zamarzaniu woda zmniejsza a nie zwiększa swoją gęstość . Przy oziębianiu wody początkowo zachodzi zwykły i
naturalny proces w wyniku którego woda staje się coraz gęstsza i żadnych odchyleń od normy nie zaobserwujemy
dopóki nie oziębimy wody do temperatury 4oC . Poniżej tej temperatury woda, wbrew wszelkim prawom, staje się
lżejsza, a w trakcie dalszego zamarzania obserwujemy powstawanie lodu, który pływa po powierzchni wody . Ta
właśnie cecha wody zabezpiecza zbiorniki wodne (jeziora, stawy) przed zamarzaniem do dna podczas surowych zim,
umożliwiając tym samym przetrwanie życia w tych zbiornikach .
Rozpuszczalność – jak wiemy woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem w porównaniu z innymi cieczami, co w
dużym stopniu wynika z jej polarności . Ciało stałe, ciecz lub gaz rozpuszczają się w wodzie w określonym stopniu .
Woda idealnie czysta jako zbiór cząsteczek H2O praktycznie nie istnieje . Nawet uzyskiwana w laboratoriach o bardzo
wysokim stopniu czystości zawsze zawiera niewielką ilość rozpuszczonych substancji .
Napięcie powierzchniowe – jest to praca, którą należy wykonać w celu zwiększenia powierzchni cieczy . Jeśli założy
się, że powierzchnia cieczy zachowuje się jak elastyczna błona, to napięcie powierzchniowe będzie siłą rozrywającą .
Jednostką napięcia powierzchniowego jest niuton na metr (N/m), przy czym 1 dyna/cm = mN/m . Dzięki napięciu
powierzchniowemu kropla wody ma kształt kuli . Napięcie powierzchniowe wody zmniejsza się przy wzroście
temperatury . Woda charakteryzuje się najwyższym napięciem powierzchniowym ze wszystkich cieczy . Woda o zbyt
niskim napięciu powierzchniowym jest szkodliwa dla organizmów wodnych .Napięcie powierzchniowe wody obniżają
takie substancje jak : substancje powierzchniowo czynne czyli wszystkie środki myjące, substancje humusowe,
rozpuszczalniki organiczne itp.
Rozszerzalność temperaturowa
 Woda jako jedna z niewielu substancji nie poddaje się
zasadzie liniowej rozszerzalności temperaturowej - w
zakresie temperatur 0-4°C rozszerza się wraz ze
spadkiem temperatury, a zmniejsza objętość wraz ze
wzrostem temperatury (anomalna rozszerzalność
wody). Zwiększa też objętość podczas krzepnięcia dlatego lód pływa po powierzchni wody, rozsadza
naczynia, niszczy asfalt na drogach itp. Większość
znanych człowiekowi substancji zachowuje się
odwrotnie.
Prawo Archimedesa
 Podstawowym problemem związanym z cieczami jest
możliwość unoszenia się na ich powierzchni ciał
stałych. Dlaczego niektóre przedmioty pływają a inne
nie zastanawiało ludzi już bardzo dawno temu. W
starożytnej Grecji Archimedes odkrył prawo które
rządzi tym zjawiskiem. Sformułował je następująco:
 Na każde ciało zanurzone w płynie (cieczy lub gazie)
działa siła wyporu skierowana pionowo do góry, równa
liczbowo ciężarowi płynu wypartego przez ciało.
Energia geotermalna


Energia geotermalna jest to energia zakumulowana w głębi Ziemi w postaci gorących skał i wód. Jest ona praktycznie niewyczerpalna gdyż pochodzi z
wnętrza Ziemi w wyniku konwekcji i przewodzenia. Geotermia opiera się na gorących skałach lub wodach poniżej 1000 m, na mniejszych głębokościach
temperatury skał i wód nadają się jedynie do wykorzystania w płytkiej geotermii wspomaganej przez pompy ciepła. Źródłem ciepła wnętrza Ziemi są reakcje
rozpadu pierwiastków promieniotwórczych 238U, 235U, 232Th oraz 40K. Rocznie Ziemia traci 1021 J ciepła. Skorupa ziemska zbudowana jest ze skał
osadowych i wulkanicznych o różnej przewodności cieplnej. Im skorupa jest bardziej skonsolidowana i starsza tym stanowi lepszy ekran dla przewodnictwa
ciepła. Ilość ciepła jaka jest skumulowana w danym zbiorniku skalnym można określić za pomocą wzoru (1):
Q=P*m*p*(T0-TK)*1015 [cal] (1)

Gdzie:
P - powierzchnia obszaru zbiornika,
m - miąższość poziomu geotermalnego,
p - średnia zawartość efektywna skał zbiornikowych,
T0 - temperatura wody w zbiorniku,
TK - temperatura wody zatłaczanej do złoża,
1015 - przelicznik do zmiany objętości z km3 na cm3.
Zasoby statyczne energii geotermalnej określa wzór (2):
ES=A*m*((1-nE)*pS*cS+nE*pW*cW)(TS-T0)) [J] (2)
Gdzie:
A - powierzchnia obszaru,
m - miąższość warstw wodonośnych,
nE - porowatość efektywna skał zbiornikowych,
TS - temperatura w stopie zbiornika geotermalnego,
T0 - średnioroczna temperatura na powierzchni Ziemi,
pW, pS - średnia gęstość wody i szkieletu skalnego kg/m3,
cW, cS - średnie ciepło właściwe wody i szkieletu skalnego J/kg*K.
Ocenę zasobów bilansowych określa się mnożąc zasoby statyczne przez współczynnik wydobycia R0=0,33. Moc cieplna możliwa do uzyskania ze złoża:
PT=Q*cW*(T1-T2) [kW] (3)
Gdzie:
Q - wydajność otworu,
CW - ciepło właściwe wody,
T1-T2 - temperatura schłodzenia wody.
Wody geotermalne













Wody geotermalne wykorzystywano w Polsce od stuleci w lecznictwie, m.in. w uzdrowiskach w Lądku, Cieplicach, Dusznikach, Ciechocinku, Iwoniczu
lub Konstancinie. W ostatniej dekadzie XX wieku, jak mówi dr Kępińska, energia geotermalna zaczęła być wykorzystywana w naszym kraju także do
ogrzewania pomieszczeń, w rolnictwie i hodowli ryb.
„Ciepłownictwo geotermalne przynosi znaczące efekty ekologiczne, komfort użytkowania i łączy się z nowoczesną infrastrukturą” – uważa krakowska
badaczka. Ciepłownictwo geotermalne, wykorzystujące lokalne źródło energii, powinno być jednak także konkurencyjne cenowo i mało wrażliwe na
zmiany cen tradycyjnych środków energii na świecie.
W Polsce jest sześć zakładów geotermalnych. Największy, działający od 1993 roku, znajduje się na Podhalu w Bańskiej Niżnej – Białym Dunajcu. „Ma
on jedne z najlepszych warunków w Polsce dla tego typu działalności” - mówi dr Kępińska.
Wody znajdują się tu w utworach skał wapiennych. Charakteryzują się m.in. wysoką temperaturą dochodzącą w złożu do około 90. st, niską
mineralizacja i wysokim ciśnieniem artezyjskim.
Kolejne zakłady geotermalne działają w Pyrzycach, Mszczonowie, Słomnikach, Uniejowie i Stargardzie Szczecińskim. W planach i projektach są kolejne
instalacje ciepłownicze.
„Geotermia ma duże szanse na rozwój w wielu miejscowościach i rejonach kraju” – ocenia badaczka. Jak mówi, perspektywiczne zasoby wód
geotermalnych znajdują się na obszarze Niżu Polski, Sudetów i Karpat, a przede wszystkim Podhala.
Jej zdaniem, szczególnie ważną dziedziną wykorzystania geotermii powinno być ciepłownictwo. Zwiększenie ilości ciepła uzyskiwanego tą drogą
przyczyniłoby się m.in. do redukcji ilości spalanych tradycyjnych paliw. Geotermia powinna być także częściej wykorzystywana w rekreacji i
lecznictwie.
„Wzrasta też zainteresowanie układami binarnymi, w których do generacji elektryczności można wykorzystywać jako płyn roboczy wody o
temperaturach rzędu 100 stopni” – tłumaczy.
Dr Kępińska uważa, że szansą na zagospodarowanie energii geotermalnej jest adaptacja istniejących już odwiertów. „W Polsce takich odwiertów jest
kilka tysięcy. Nie wszystkie się nadają, ale warto się przyjrzeć, które rzeczywiście są dobre i jak to ekonomicznie wygląda” – mówi.
Szansą na zagospodarowanie geotermii są m.in. systemy skojarzone, tzn. łączenie energii geotermalnej z tradycyjnymi nośnikami energii lub innymi
odnawialnymi źródłami energii. Korzystne jest też odzyskiwanie ciepła przy zastosowaniu pomp także z wód znajdujących się na płytkich poziomach i
z gruntu, a nie tylko z wód wydobywanych z dużych głębokości.
W opinii Kępińskiej, rozwój energii geotermalnej napotyka w Polsce na istotne przeszkody. To brak spójnej polityki państwa, niewystarczające i
niesprzyjające unormowania prawne, a zwłaszcza nadmierna ilość opłat i podatków, w tym m.in. opłata za informacje geologiczną i opłata
eksploatacyjna za wydobywanie wód geotermalnych.
„To jest poważna bariera. Jeśli zostanie usunięta, można się spodziewać, ze wykorzystanie wód geotermalnych ruszy w Polsce w znacznie większym
zakresie” – podkreśla specjalistka. Jej zdaniem, wykorzystanie geotermii pozwoli także na oszczędzenie nieodnawialnych surowców, które powinniśmy
chronić dla przyszłych pokoleń.
Na świecie z zasobów energii geotermalnej korzysta ponad 70 krajów, w Europie 32 kraje. Liderem jest Islandia, która jest „żywym laboratorium
wykorzystania energii geotermalnej”. W stolicy tego kraju Rejkiawiku ponad 99 proc. mieszkańców korzysta z centralnego ogrzewania geotermalnego.
 Jak dotąd na terenie Polski funkcjonuje osiem








geotermalnych zakładów ciepłowniczych:
Bańska Niżna (4,5 MJ/s, docelowo 70 MJ/s),
Pyrzyce (15 MJ/s, docelowo 50 MJ/s),
Stargard Szczeciński (14 MJ/s)
Mszczonów (7,3 MJ/s),
Uniejów (2,6 MJ/s),
Słomniki (1 MJ/s).
Lasek (2,6 MJ/s)
Klikuszowa (1 MJ/h)
Elektrownie wodne
 Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na
elektryczną.
 Elektrownie wodne dzieli się na: "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne
(określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w
Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW), ale dość ważny, gdyż MEW
są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii.
Natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej
produkcji energii elektrycznej), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło
energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy
od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi.
 Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3%
przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki
Pomorza, przy czym same elektrownie na rzekach pomorskich zapewniały przed II wojną
światową energię elektryczną portowi morskiemu w Gdyni, Kartuzom oraz Gdańskowi i
jego okolicom, co daje wyobrażenie jak duży potencjał mają elektrownie wodne. Obecnie
Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3%
mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym (dla porównania Norwegowie,
rekordziści w tej dziedzinie, uzyskują z energii spadku wody 98% energii elektrycznej).
Ebuliometria

Ebuliometria, fizykochemiczna metoda badawcza wykorzystująca zjawisko podwyższenia
temperatury wrzenia roztworu (ΔTW) w stosunku do temperatury wrzenia czystego rozpuszczalnika
(To).
W przypadku rozcieńczonych roztworów nieelektrolitów, wzrost temperatury wrzenia roztworu
wyraża się wzorem:
ΔTW = KEm, gdzie: KE – stała ebulioskopowa (charakterystyczna dla rozpuszczalnika), m – molarność
roztworu [mol/1000 g], m=1000ms/(Ms×mr) (ms – ilość gramów substancji rozpuszczonej, mr – ilości
gramów rozpuszczalnika).
Stała ebulioskopowa określona jest równaniem:
KE = RTo2M/1000ΔHW, gdzie: R – stała gazowa, M – masa molowa rozpuszczalnika, ΔHW – molowa
entalpia parowania rozpuszczalnika w temperaturze To.
Znając wartość stałej KE oraz dokonując (z dużą dokładnością) pomiaru ΔTW można wyznaczyć
wartość masy molowej substancji rozpuszczonej (Ms) na podstawie wzoru:
Ms = 1000KEms/(ΔTW×mr)
W roztworach elektrolitów należy uwzględnić dysocjację oraz współczynniki aktywności jonów.
Ebuliometrię można również wykorzystać do określania stopnia czystości cieczy i rozpuszczalności
substancji.
Pamięć wody
 Pamięć wody – niepotwierdzona w recenzowanyc
czasopismach naukowych hipoteza dotycząca rzekomego
gromadzenia i przechowywania informacji przez wodę.
Hipoteza głosi, że cząsteczki stykając się z cząsteczkami
innych substancji przybierają charakterystyczne ułożenie
lub drganie, stan ten jest zachowywany i przenoszony na
następne cząstki wody pomimo wielokrotnego i
ogromnego rozcieńczania jak i oddzielenia substancji
zmieniających układ cząsteczek wody. Jest jedną z
sugerowanych podstaw teorii homeopati, próbując
wyjaśnić jak działają leki o rozcieńczeniu tak dużym, że
średnia liczba cząsteczek leku w dawce jest mniejsza od 1.
















Zanim odkręcisz kran .
Woda jako podstawowe źródło zaopatrzenia ludności powinna spełniać ściśle określone warunki
określone odrębnymi przepisami prawnymi . Przede wszystkim woda, którą czerpiemy z naszych
kranów powinna się charakteryzować następującymi własnościami :
powinna być klarowna ,bezbarwna i orzeźwiająca w smaku ;
nie może zawierać składników szkodliwych dla zdrowia ludzkiego ,a także nadmiernej ilości
związków żelaza ,manganu ,wapnia i magnezu ;
nie może zawierać bakterii chorobotwórczych ,pasożytów zwierzęcych oraz ich larw i jaj .
Pożądane jest również, aby woda zawierała odpowiednie ilości składników potrzebnych dla
organizmu ludzkiego, jak jod i fluor .
celu określenia substancji zawartych w wodzie przed dopuszczeniem jej do użytku należy
przeprowadzić szereg badań fizyko-chemicznych, które polegają na określeniu pewnych cech
składników, na podstawie których można odpowiedzieć na następujące pytania :
jaki jest charakter i skład wody oraz jej przydatność do ściśle określonego celu ;
czy badana woda odpowiada wymaganiom higieniczno – sanitarnym ;
czy woda nie zawiera składników szkodliwych dla zdrowia ;
jak przebiega stosowany proces uzdatniania wody .
· W zależności od postawionego pytania ustala się odpowiedni zakres i określa te cechy wody, na
podstawie których można ją scharakteryzować .
W praktyce stosowane są następujące zakresy badań fizyko-chemicznych :
badanie sanitarne skrócone
badanie sanitarne rozszerzone
badanie sanitarne pełne
Badanie sanitarne skrócone
 Badanie sanitarne skrócone wykonywane jest w
stacjach wodociągowych ( oraz w punktach
kontrolnych ) przy rutynowej kontroli jakości wody do
picia i na potrzeby gospodarcze . Obejmuje ono
oznaczenie : barwy, mętności , zapachu, odczynu ,
wolnego CO2 , zasadowości , twardości , żelaza
manganu, chlorków , amoniaku , azotynów , azotanów
, utlenialności . Dodatkowo oznacza się również
zawartość chloru pozostałego lub ozonu .
Badanie sanitarne rozszerzone
 Badanie sanitarne rozszerzone ma na celu ustalenie
przydatności wody do picia i potrzeb niektórych
przemysłów .Zakres jego obejmuje : badanie sanitarne
skrócone oraz oznaczanie suchej pozostałości ( ogólnej
,mineralnej, straty przy prażeniu ) i siarczanów . W
przypadku określania przydatności wody do zasilania
kotłów wysokoprężnych oznacza się również związki
krzemu .
Badanie sanitarne pełne
 Badanie sanitarne pełne wykonuje się w celu poznania ogólnego fizyko-chemicznego
wody przeznaczonej do celów wodociągowych . Zakres obejmuje analizę rozszerzoną
,oznaczenie zawartości fluorków i metali ciężkich . W przypadku wód powierzchniowych
dodatkowo oznacza się zawartość azotu organicznego ,fosforanów oraz stężenie
zanieczyszczeń specyficznych, doprowadzanych do odbiorników ze ściekami
przemysłowymi .
 Jak już wcześniej wspominałem woda, z którą mamy do czynienia na co dzień, jest
rozcieńczonym roztworem rozmaitych domieszek niejednokrotnie definiowanymi jako
jej zanieczyszczenia . Domieszkami wody są :
 sole
 gazy
 substancje organiczne i nieorganiczne
 drobnoustroje
 Związki organiczne wytwarzane w drodze biosyntezy i związki syntezowane przez
człowieka znajdujące się w środowisku wodnym można odróżnić metodą pomiaru węgla
radioaktywnego . Mianowicie związki organiczne sztucznie wytwarzane są w znacznej
części pochodnymi substancji występujących w węglu i ropie naftowej , które nie
zawierają węgla radioaktywnego C 14 . Natomiast w związkach organicznych
powstających obecnie w przyrodzie występuje C14 . Pomiar polega na wyekstrahowaniu
substancji organicznych z wody i oznaczeniu zawartości C14 .
 Czy wiesz, że
 Strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem (40 MPa do 220 MPa)
można czyścić, zdzierać lub ciąć różne powierzchnie.
Wysokociśnieniowy strumień wody uderza w powierzchnię z
prędkością ponaddźwiękową, docierając do najtrudniej dostępnych
miejsc. Woda pod ciśnieniem 200 MPa przecina stal o grubości 8 mm.
Przykładowe zastosowania tej metody to: czyszczenie po-wierzchni
betonu i stali, czyszczenie wewnętrzne rur (instalacje cieplne i wodne), przecinanie betonu, twardych powłok ebonitowych, kamienia
kotłowego. Najważniejszym zastosowaniem jest jednak cięcie stali w
miejscach szczegól-nie
 niebezpiecznych (kotły po materiałach łatwopalnych). Stosuje się ją
rów-nież do wycinania z dokładnością do 0,1 mm płaskich detali z
różnych mate-riałów, jak: korek, gąbka, drewno, tektura i inne. Metoda
ta spełnia wymaga-nia, dotyczące ochrony środowiska, ponieważ niski
jest poziom hałasu i mała ilość odpadów technologicznych(w obiegu
zamkniętym wodę zbiera się i fil-truje do ponownego wykorzystania).
Wykonali:
Maciej Chrobak i Justyna Traczyk
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Create flashcards