Исследование особенностей термоэлектропроводности воды, петля «ТЭПВо»
А что было до этого?
До этого все начиналось с солнечного луча. Фотон, упав на молекулу хлорофила, переводит ее в возбужденное состояние, в результате чего электроны ее атомов перескакивают на высшие орбиты, более удаленные от ядра. Это облегчает отрыв электронов от молекулы. Часть из таких возбужденных электронов переходит на молекулы-переносчики, которые уносят их от молекулы хлорофила и доставляют на другую часть мембраны. И что самое интересное при этом — молекулы хлорофила восстанавливают потерю своих электронов, отбирая их у молекулы воды! Прочные ковалентные связи, скрепляющие молекулу воды, как известно, не рвутся даже при фазовых переходах: «вода — пар — лед». Для разрыва ковалентных связей молекул воды человек применяет специальные методы, например, электролиз с затратой колоссальной энергии. В природе при фотосинтезе световой квант с энергией в миллиарды раз меньшей выполняет такую же работу. Невольно приходит сравнение: природа маленьким ключиком, который называется «фотон», через молекулу хлорофила, открывает очень прочный замок, скрепляющий молекулу Н2О, отбирая у нее всего-навсего один электрон. После чего последняя распадается на атомы кислорода и протоны водорода. Кислород выделяется в атмосферу, а активированные протоны используются как «строительный материал» фотосинтеза.
Однако до сего времени пока остается неизвестной роль тепловых процессов, температурные колебания которых в микродиапазоне «вверх-вниз», по-видимому, создают ту внутреннюю тепловую динамически меняющуюся энергию, без которой фотосинтез не мыслим.
Чтобы проверить наши наблюдения и умозаключения о глобальных процессах, происходящих в окружающем нас макро- и микромире в той его части, которая касается ранее неизвестной закономерности изменения свойств воды при ее нагревании и охлаждении, мы провели ряд экспериментов и исследований.
Условие проведения экспериментов
На рисунке 20 показано схематическое изображение экспериментальной установки для исследования электропроводности воды в процессе ее нагревания и охлаждения.
Данная установка представляет собой гальванический генератор тока, где в кварцевую емкость 1 с электродами 2 и 3 помещена исследуемая вода 4. Электроды 2 и 3 соединены проводниками 5 с измерительным прибором высокой чувствительности 6 — вольтметром универсальным В7-21, предназначенным для измерения напряжения и силы постоянного тока. Источником постоянного тока в нашем эксперименте являются разнородные электроды 2 и 3, представляющие собой металлические пластины размером 100 мм х 60 мм из магния — анод (2) и из серебра — катод (3), установленные на расстоянии друг от друга 180 мм. 55555
Согласно «Справочнику гальванотехника» А.М. Ямпольского и В.И. Ильина, нормальный электродный потенциал магния (Mg2+) оставляет минус 2,38 вольта, а серебра (Ag+) — плюс 0,80 вольта.
Рис.20. Схема экспериментальной установки для исследования электропроводности воды при ее нагревании и охлаждении:
1 — кварцевая емкость, 2 — магниевый электрод (анод), 3 — серебряный электрод (катод), 4 — исследуемая вода, 5 — проводники, 6 — измерительный прибор В7-21, 7 — проводник заземления, 8 — термометр.
Выбор столь отличающихся друг от друга по электрохимическому потенциалу электродов диктовался необходимостью получения достоверных и легко воспроизводимых экспериментальных данных. Используемый нами измерительный прибор — вольтметр универсальный В7-21 позволял измерять силу постоянного тока и напряжение.
Поэтому цель эксперимента состояла в том, чтобы определить, как будет меняться значение гальванического тока, пропущенного через исследуемую воду в процессе ее нагревания и охлаждения при постоянной разности потенциалов, то есть при постоянном напряжении, при прочих равных условиях определяемом электрохимическими потенциалами электродов. Однако напряжение, фиксируемое прибором, оказалось не строго постоянным и колебалось в пределах 1,5 ± 01 вольта: при повышении температуры воды напряжение в указанных пределах понижалось.
Электропроводность исследуемой воды определяли согласно закону Ома:
I = U/R, где
I — сила тока в амперах; U — напряжение в вольтах; R — сопротивление в омах.
Электропроводность воды 1/R = 1/U, т. е. частное от деления силы тока в миллиамперах — mA на фактическое напряжение при данной температуре в вольтах — В.
Для определения названных выше закономерностей экспериментальную установку в собранном виде (рис. 19) ставили на огонь и через каждые 10 градусов повышения температуры воды вплоть до ее кипения фиксировали значение постоянного тока, проходящего через исследуемую воду, и напряжение, после чего огонь отключали. Через каждые 10 градусов записывали также значения тока и напряжения при охлаждении этой же воды.
Время нагревания и охлаждения через каждый десятиградусный интервал старались выдерживать в пределах 5-7 минут. Прежде всего мы исследовали киевскую питьевую воду из водопровода.
