Кристализация растворов с водой/воды

[Alexandra12345]

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

[DimaM]

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?

[Xey]

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).

[Alexandra12345]

-- 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.

-- 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

-- 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 .

[arseniiv]

Alexandra12345 в сообщении #1300064 писал(а):

есть реальная возможность сделать то, о чем пока никто не догадывался

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?

[wrest]

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

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? :)

[Alexandra12345]

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!

-- 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

[wrest]

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.

[Dmitriy40]

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.

[EUgeneUS]

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.

[Xey]

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.

[wrest]

EUgeneUS в сообщении #1300129 писал(а):

Скорее всего, сначала датчик промерзает "через хвост",

Кстати да, хорошее замечание.

[nds]

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.

[Alexandra12345]

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

[Xey]

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?