On 28 Lis, 11:11, John Smith snipped-for-privacy@buziaczek.pl wrote:
Wodę trzeba umieć zamrażać ;] Robi się tak, że w naczyniu A umieszcza się naczynie B (czyste, nieporysowane). Do naczynia B wprowadza się wodę destylowaną (świeżą, najlepiej chłodną i destylowaną(!), a nie demineralizowaną), w naczyniu A umieszcza się mieszaninę oziębiającą (lód z solą na przykład, albo cokolwiek, co ma mniej niż 0 stopni (ok.-10 jest OK), byle nie za zimne, bo za szybko będzie chłodzić) i mieszadło (żeby poprawić wymianę ciepła między mieszaniną a wodą w naczyniu B). W naczyniu A w wodzie umieszcza się badany termometr (czysty) i odczytuje temperaturę. W trakcie chłodzenia temperatura wody spadnie poniżej 0 stopni (ciecz przechłodzona). Jeżeli nie spadnie, to albo były zanieczyszczenia, albo naczynie B było porysowane. Gdy osiągnie
-3..-5 stopni, a woda nie zacznie sama krzepnąć, należy lekko wstrząsnąć badanym termometrem, albo delikatnie potrzeć o ściankę, żeby rozpoczęło się krzepnięcie. Temperatura nagle wzrośnie i przez pewien czas będzie utrzymywała się na poziomie 0 stopni. Dzieje się tak, ponieważ ciepło krzepnięcia jest dużo większe (liczbowo) od ciepła właściwego i pozwala na ogrzanie wody od dość niskiej temperatury do 0 stopni (ciepło topnienia / ciepło właściwe = maksymalna możliwa różnica temperatur), ale nie ma sensu z tą temperaturą przesadzać. Im mniej stopni poniżej zera, tym dłużej będzie się utrzymywać zero stopni po rozpoczęciu krzepnięcia. Powyżej zera się nie zagrzeje, bo nie ma prawa, nie pozwala na to równowaga. W dużym uproszczeniu, krzepnięcie wyzwala ciepło, topnienie je pochłania. Wyniki z badanego termometru odczytuje się w krótkich odstępach czasu (np. co 15 sekund). Będzie widać, kiedy temperatura się ustabilizuje i tą temperaturę należy uznać za 0 stopni. Jeżeli po rozpoczęciu krzepnięcia temperatura podniesie się , a potem zacznie powoli opadać, to znaczy że woda była zanieczyszczona. Błąd tak otrzymanej temperatury jest poniżej 0,05 stopnia Celsjusza, potwierdzeniem poprawności jest przebieg wartości odczytanej z termometru - stabilizacja temperatury po krzepnięciu. Wodę destylowaną w potrzebnych ilościach można bez problemu uzyskać w warunkach domowych, przy okazji będziemy mieć pewność, że woda będzie świeża. Tylko lepiej jest ogrzewać za pomocą kuchenki elektrycznej, żeby żaden "syf" z gazu się nie mieszał ze skraplaną wodą (no chyba że ktoś dysponuje zamkniętą aparaturą).
To akurat jest banalnie proste. Potrzebny jest barometr (pogodynki w TV/internecie podają ciśnienie znormalizowane do poziomu morza, a nam potrzebne rzeczywiste) i kawał rury. W czajniku, którego wylot zaopatrujemy w nie za długą (kilkanaście cm) pionową rurę (albo pod kątem, byle by skraplająca się woda ściekała z powrotem do czajnika) gotujemy zwykłą "kranówę", a mierzymy nie temperaturę cieczy, a temperaturę par. Temperatura cieczy może być nawet wyższa niż 100 stopni (rozpuszczone w wodzie sole), ale temperatura par będzie zawsze taka, jak temperatura wody, nad którą prężność par odpowiada ciśnieniu otoczenia. Temperaturę mierzymy wewnątrz rury w pobliżu wylotu, jak najdalej od ścianek. Rura jest potrzebna, żeby pary mogły oddać nadmiar ciepła, bo bezpośrednio nad lustrem zanieczyszczonej wody będą miały większą temperaturę). Skraplanie pary wydziela duże ilości ciepła, przez co będzie się utrzymywał stan równowagi między parą a cieczą w danym ciśnieniu (podobnie jak w metodzie z lodem). Trzeba trochę poczekać, aż cały układ zbliży się wystarczająco do stanu równowagi (aż się rura nagrzeje), jakieś kilka minut od rozpoczęcia wrzenia. Przy okazji można pozyskać wodę destylowaną potrzebną do pierwszego eksperymentu.
W celu określenia temperatury par należy przekształcić równanie Antoine'a:
Raczej tylko ten drugi, 97 stopni jest na wysokości ok. 750m n.p.m. Zmianę temperatury topnienia można spokojnie zaniedbać.