2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 07:37 


27/03/18
4
Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста физический смысл графиков.
Мы с сестрой делаем 10% раствор сахара в дистиллированной воде, заливаем в 2ве пробирки, опускаем туда датчики температуры и ставим в морозилку (-18 градС). Вместо линейных графиков получаем падение температуры раствора и чистой воды, а потом подъем на практически ровный участок который через час постепенно охлаждается до температуры холодильника.
При этом вода замерзает на пологом участке.
Я правильно поняла последовательность замерзания жидкостей?
1. Сначала жидкость отдает тепло – первый участок падения A-B
2. Потом нагревается т.к. возникают центры кристаллизации B-C
3. Постепенное образование кристаллической решетки С-D
4. Остывание самого льда D-E (хотя даже при -18градС у раствора сахара в пробирке есть каверны, где осталась жидкость).
График здесь: https://yadi.sk/i/KHi_-7OA3Tnhyj
https://yadi.sk/i/eqXNqIYp3TnkjZ

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 09:05 
Заслуженный участник


28/12/12
7931
Alexandra12345 в сообщении #1299974 писал(а):
Потом нагревается т.к. возникают центры кристаллизации B-C

Вот это немного странно. Нагреваться может, если перед этим раствор заметно переохлажден, что выглядит сомнительно.
Нет ли ошибок в измерении температуры?

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 16:21 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Может датчик касается пробирки и в этом же месте пробирка касается холодного (-18) льда морозилки. В этом месте вода пробирки замерзает и образовавшийся лед в охлаждается до -3. За это время слегка согревается лед морозилки в месте контакта, и теплоотдача пробирки замедляется. Далее процесс идет как и должно быть.
Это локальное переохлаждение можно устранить, завернув пробирку в тряпку.

Возможно , что датчик температуры требует калибровки в нулевой точке. Хорошо бы проверить в стакане с тающим льдом (снегом).

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 19:29 


27/03/18
4
-- 27.03.2018, 19:35 --

DimaM в сообщении #1299982 писал(а):
Нагреваться может, если перед этим раствор заметно переохлажден

Было несколько опытов, и во всех растворы сначала были с комнатной температурой, и потом все они начинали охлаждаться. Для измерения результатов использовали плату arduino uno. Когда датчики просто положили в морозилку (рядом с растворами) температура плавно снижалась, без скачков. :shock:

-- 27.03.2018, 19:37 --

Xey в сообщении #1300042 писал(а):
Может датчик касается пробирки и в этом же месте пробирка касается холодного (-18) льда морозилки

Датчики температуры (3 шт. дистиллированная вода, 10% раствор сахара и дист.воды, 10% раствор соли и дист.воды) все установлены ВНУТРИ пробирок, а не приклеены снаружи. Были проведены пять опытов, во всех кривые имеют одинаковые области: провал, подьем, пологая площадка, спуск вниз.

-- 27.03.2018, 19:43 --

Понимаю, что это получается несколько странно, но, как оказалось, никто этим еще не заинтересовался всерьез, в интернете есть графики только замерзания растворов воды и каких-то химических элементов, а про растворы воды/сахара/соли нет ничего, есть реальная возможность сделать то, о чем пока никто не догадывался 8-) 8-) 8-)

-- 27.03.2018, 19:45 --

На самом деле, такие же вопросы были опубликованы на других форумах по физике, но нигде, кроме этого форума, не появились комменты. :-( :-( :-(

-- 27.03.2018, 20:05 --

Есть фото проведения эксперимента : https://yadi.sk/d/6c_iBoEQ3TpHQA , https://yadi.sk/i/TkgJjVf73TpHfh , https://yadi.sk/i/7zjcplnK3TpHi4 .

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 20:07 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Alexandra12345 в сообщении #1300064 писал(а):
есть реальная возможность сделать то, о чем пока никто не догадывался 8-) 8-) 8-)
Например, установить, что датчики, оказывается, неидеальны. Или обработка сигнала недостаточно хороша. Или…

-- Вт мар 27, 2018 22:10:27 --

Alexandra12345 в сообщении #1300064 писал(а):
все установлены ВНУТРИ пробирок, а не приклеены снаружи
Так Xey этого и не предполагает. Лёд тоже образуется внутри пробирок.

-- Вт мар 27, 2018 22:12:33 --

arseniiv в сообщении #1300076 писал(а):
что датчики, оказывается, неидеальны. Или обработка сигнала недостаточно хороша.
Ладно, по графикам это, наверно, можно отбросить. А вот проблемы самой экспериментальной установки ещё рано. Например, вы пробовали брать ёмкости побольше?

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 20:23 


05/09/16
12066
Alexandra12345 в сообщении #1300064 писал(а):
есть реальная возможность сделать то, о чем пока никто не догадывался

Поскольку у вас же и чистая вода так охлаждается, через промежуточный нагрев (причем этот нагрев он по вашим графикам идёт уже когда в пробирке лед), то сахар и соль тут мешают, надо для начала разбираться с чистой водой, искать ошибку в эксперименте. Когда вода замерзла, лед расширяется и давит на датчики -- это может влиять?

Положите в одну пробирку два датчика и посмотрите - будут ли они одинаково показывать? И еще положите третий просто рядом и посмотрите на синхронные показания всех трех.

-- 27.03.2018, 20:32 --

Alexandra12345 в сообщении #1300064 писал(а):
Есть фото проведения эксперимента :

Какие огромные датчики...
Вообще вот есть же такие бытовые термометры
Изображение
Попробуйте, возможно ваше ардуино подвирает с обработкой? Оно же показывает температуру в процессе? Сверьте.

И да, емкости бы побольше. У воды конечно теплоемкость что называется "мама не горюй", но мало ли...

Заодно, после заморозки, снимите графики оттаивания -- вдруг там тоже что-то новенькое? :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 21:07 


27/03/18
4
arseniiv в сообщении #1300076 писал(а):
Например, установить, что датчики, оказывается, неидеальны

Даже если наши датчики одинаково (на протяжении 5-ти опытов) врут, даже если температуры не такие, как надо, разницы будут одинаковы! :facepalm:

-- 27.03.2018, 21:15 --

wrest в сообщении #1300079 писал(а):
Вообще вот есть же такие бытовые термометры

Мы мерили с помощью датчиков DS18B20 1 метр, у них точность измерения 0,5 градусов цельсия. Почти такой же термометр как на картинке стоит в комнате, где проводили эксперимент, температура перед началом опыта (когда датчики просто лежали и мерили температуру на воздухе) на датчиках и термометре совпадала, плюс минус одна десятая.

-- 27.03.2018, 21:20 --

wrest в сообщении #1300079 писал(а):
И еще положите третий просто рядом

В одном из опытов мы ставили раствор соли, воду и просто клали датчик. Когда датчик просто положили в морозилку (рядом с растворами) температура на нём плавно снижалась, без скачков. Фото этого опыта: https://yadi.sk/i/7zjcplnK3TpHi4

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 21:27 


05/09/16
12066
Alexandra12345
Ну вы же хотите разобраться? Надо исключить проблемы с установкой. Вы убедились что +25 градусов комнатной температуры воздуха термометры ваши с ардуино и бытовой показывают одинаково. Прекрасно, теперь убедитесь что и другие температуры, и не воздуха а воды, они тоже показывают одинаково. Исключите и возможную ошибку из-за давления на датчик (вряд ли конечно, но мало ли).
Исключите возможную ошибку из-за с подогрева воды самим датчиком. Исключите возможную ошибку из-за задержки конвекции датчиком. Исключите... и так далее, что еще сами придумаете. Но пока - перечисленное ранее: возьмите пробирки бОльше объема, следите чтобы датчик не касался стенок, сравните показания ардуино, бытового термометра, одновременно следите за температурой за бортом пробирки -- мало ли что, холодильники нынче хитрые.

-- 27.03.2018, 21:28 --

Alexandra12345 в сообщении #1300092 писал(а):
Когда датчик просто положили в морозилку (рядом с растворами) температура на нём плавно снижалась, без скачков.

Ну она снижалась же довольно быстро -- за пару минут до -18, а дальше смотрели? Все время было -18?

-- 27.03.2018, 21:33 --

Alexandra12345 в сообщении #1300092 писал(а):
мерили с помощью датчиков DS18B20 1 метр, у них точность измерения 0,5 градусов цельсия.

Датчики может и хорошие, но дальше у вас ардуино, которое меряет сопротивление датчика и переводит в градусы цельсия. При комнатной температуре все хорошо. А при некомнатной?

Ну и потом -- насыпьте таки льда в ведро, опустите туда датчик и посмотрите что будет показывать когда немного льда стает и датчик окажется в воде -- будет там ноль?

Просто перед тем как открыть что-то невероятное, неплохо бы убедиться что все возможные ошибки исключены.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение27.03.2018, 21:52 
Заслуженный участник


20/08/14
11780
Россия, Москва
wrest в сообщении #1300099 писал(а):
Датчики может и хорошие, но дальше у вас ардуино, которое меряет сопротивление датчика и переводит в градусы цельсия.
Датчики с цифровым выходом, ардуино привирать уже не может.

Alexandra12345
Тоже думаю проблема с давлением на датчик, не может чистая вода замерзать при -2.5°С, да ещё и с подогревом самой себя. Это явная ошибка измерительной установки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение28.03.2018, 00:24 
Аватара пользователя


11/12/16
13854
уездный город Н
Alexandra12345
В Ваших пробирках датчиков больше, чем раствора.
Скорее всего, сначала датчик промерзает "через хвост", а потом вода замерзает и подтягивает его температуру к точке плавления.

Возьмите или датчики меньше, или раствора больше. Поллитра должно хватить. И провода тоньше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение28.03.2018, 00:48 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Для чистоты эксперимента надо бы поставить пробирки в термостат и постепенно снижать температуру термостата от $+ 20$ до $- 18 $. (Чтобы не было больших градиентов ).

Ну хотя бы поместить подставку с пробирками и датчиками в картонную коробку и заклеить щели скотчем и поставить в имеющийся морозильник.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение28.03.2018, 01:17 


05/09/16
12066
EUgeneUS в сообщении #1300129 писал(а):
Скорее всего, сначала датчик промерзает "через хвост",

Кстати да, хорошее замечание.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение28.03.2018, 09:02 


23/04/17
305
Россия
Alexandra12345,
если вы свяжете изменение температуры именно с моментом фазового перехода, то вам все поверят (может быть) и станут объяснять почему так происходит :-)
Например, в холодильниках дома делают переохлаждённую воду, которая замерзает при ударе. Зафиксируйте датчиком именно момент удара при более низкой температуре.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение29.03.2018, 08:11 


27/03/18
4
Вечером поставила пластиковый стаканчик с дистиллированной водой, примерно 100 миллилитров. Скачок все же произошел. Вечером отправлю график и фото эксперимента.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кристализация растворов с водой/воды
Сообщение29.03.2018, 10:31 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
nds в сообщении #1300158 писал(а):
дома делают переохлаждённую воду, которая замерзает при ударе
Казалось , что для этого нужно особо чистое помещение, оборудование..

Вобще-то при ударе в переохлажденной воде замерзают проценты воды (вода только мутнеет)
Цитата:
Сколько льда образуется из переохлажденной воды http://fizportal.ru/termodin-49


Alexandra12345 в сообщении #1300283 писал(а):
стаканчик с дистиллированной водой, примерно 100 миллилитров.
А нет ли трехлитровой банки ? А если из-под крана?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 18 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group