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unterschiedlichen Wasserbedingungen und das elektrische Feld
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Foren-Übersicht -> Chemie-Forum -> unterschiedlichen Wasserbedingungen und das elektrische Feld
 
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punky666
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Anmeldungsdatum: 29.07.2014
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: 30 Jul 2014 - 11:46:41    Titel: unterschiedlichen Wasserbedingungen und das elektrische Feld

Hi zusammen,

ich bin hier zwar nicht komplett richtig, im Physik-Forum konnte man mir allerdings nicht helfen und deswegen versuche ich es bei euch.
Es geht um folgenden Versuch:

Es wurde ein leerer Zylinder an einer Druckleitung angeschlossen. Anschließend wurden 50ml Wasser in den Zylinder gefüllt, der unten ein Loch hatte das abgeklebt war, damit das Wasser nicht in die Druckleitung reinläuft. Dann wurde etwa 15 bar eingestellt. In etwa einem Meter Entfernung wurde ein Messgitter aufgestellt das das elektrische Feld in der Luft in Volt gemessen wurde. Die Druckleitung, das Messgitter und Mikrophone wurden dabei alle an einen Computer angeschlossen, so dass der Versuch durch einen Klick gestartet werden konnte und die Messung parallel ablief. Durch den Versuchsstart wurde der Druck abgegeben, was zur Folge hatte dass das Wasser in die Luft ausgestoßen wurde. Dabei wurde das elektrische Signal während dieses Ausstoßes durch das Gitter erfasst und aufgezeichnet.
Anschließend wurden 4 Versuchsreihen durchgeführt:
Versuchsreihe 1: mit entionisiertem Wasser
Versuchsreihe 2: mit erhitztem entionisiertem Wasser (teilweise bis 90 °C)
Versuchsreihe 3: NaCl wurde in das Wasser zugegeben
Versuchsreihe 4: NaCl wurde zugegeben und zusätzlich wurde das Wasser noch erhitzt

Am stärksten schlug die Elektrik bei dem erhitztem Wasser an, am zweitstärksten bei dem entionisiertem Wasser. Dann kam mit nur noch einem schwachen Signal das erhitzte Salzwasser und kurz darauf mit noch schwächerem Signal das NaCl-angereicherte Wasser.

Woran genau liegt es, dass das elektrische Signal bei dem erhitztem Wasser so viel stärker als bei entionisiertem ist und bei salzhaltigem Wasser kaum noch vorhanden ist? Ich dachte eigentlich bisher, dass Salze bzw. Salzwasser ein besserer Leiter als Wasser ist. Kann es eventuell daran liegen, dass die Struktur im Wasser durch das in die Luft schießen verändert wird?

Schon mal vielen Dank für die Hilfe.
bernadette
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Anmeldungsdatum: 02.05.2014
Beiträge: 349

BeitragVerfasst am: 30 Jul 2014 - 20:51:13    Titel:

Hmm, also hier bin ich teilweise eher am Raten, da ich nicht ganz checke, wie die Detektion eigentlich funtkioniert.

Wenn ich dirch richtig verstanden habe, hast du ein Gefäß mit Wasser, ein Rohr und in gewisser Entfernung davon einen Detektor, der mit elektrischen Feldern arbeitet. Wenn diese gestört werden, bspw. durch Wasser, wird ein Signal ausgelöst. (Wenn das jetzt falsch ist, ist natürlich auch der ganze Rest, der jetzt folgt, falsch).

Also das in die Luft ausgestoßene Wasser erzeugt das Signal ja? Dann ist das Ergebnis auch halbwegs plausibel: In Luft entweicht nämlich nur das Wasser, gelöste Stoffe gehen nicht über. Am leichtesten verdampft das warme entionisierte Wasser. Danach dann das entonisierte kalte Wasser. Danach das warme Salzwasser, danach das kalte Salzwasser.

Begründen würde ich das in etwa so: bei höheren Temperaturen verdunstet mehr (Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen, die ist nicht gleich verteilt und die schnellen Teilchen mit der hohen Temperatur hauen sozusagen ab).

Dann die Sache Salzwasser vs entionisiertes Wasser: Wie ich schon erwähnt hatte, hauen die Teilchen mit der hohen kinetischen Energie aus dem Gemisch ab. Wenn du Salz dazu gibst, gibst du Ionen dazu, also positiv und negativ geladene Teilchen. Wasser hat ein permanentes Dipolmoment (in H2O haben Sauerstoff und Wasserstoff unterschiedliche Elektronegativitäten, beanspruchen also Bindungselektronen unterschiedlich stark. die negative Ladung der Bindungselektronen ist eher an dem Atom lokalisiert, dass die Elektronen stärker beansprucht.) Daraus resultieren sogenannte Partialladungen und damit stärkere elektrostatischere Wechselwirkungen in dem Gemisch, die das Ganze zusammenhalten als vergleichsweise in entionisiertem Wasser, wo keine Ionen vorhanden sind. Dadurch, dass die Lösung nun stärker zusammenhält als das entionisierte Wasser, gehen statistisch gesehen weniger Moleküle raus als bei entionisertem Wasser. Da die Signalstärke von der Menge an verdunstetem Wasser abhängt (habe ich zumindest aus deinem Post so rausgelesen), erhältst du den beobachteten Trend.

Edit: OK, habe mir mal den Artikel durchgelesen, der im Physikforum verlinkt war: würde dann noch eine Möglichkeiten anbieten: In dem Artikel steht:
Zitat:
Expanding steam ejects the expanding particle cloud upwards
Du erzeugst also kleine Wassertröfchen, die ab einem bestimmten Punkt verdampfen, ein Gasgmemisch bilden und das erzeugt Auftrieb. Im Prinzip gilt das oben gesagte immer noch. Nur dass das Salzwasser nicht so leicht verdampft wie das entionisierte Wasser und damit auch keinen so starken Auftrieb erzeugt. Außerdem isses schwerer...
punky666
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Anmeldungsdatum: 29.07.2014
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: 30 Jul 2014 - 23:02:42    Titel:

Schon mal danke für die Ausführungen und Erklärungen, klingt auf jeden Fall ganz gut.

Nochmal zur Detektion(, weil deine Beschreibung nicht komplett richtig klingt. Hoffe aber, dass es an den anderen Aussagen nicht zu viel ändert):

Es gibt das Gefäß mit Wasser und den Detektor (das Gitter), der die elektrischen Ladungen in einem bestimmten Feld misst. Sobald der Versuch gestartet wird und das Wasser austritt, kommt es zu elektrostatischer Aufladung der Wasserteilchen. Es wird also nicht direkt das elektrische Feld gestört, sondern es wird die Aufladung der Teilchen nach dem Verlassen des Gefäßes gemessen.
Aber es stimmt dadurch schon, dass das in die Luft ausgestoßene Wasser das Signal erzeugt.

Deine Erklärungen klingen auf mich auch plausibel, denn wenn man es mit dem größeren Zusammenhalt der Wassermoleküle bei Salzwasser bzw. geringerem Zusammenhalt bei erhitztem Wasser betrachtet, würde es ja Sinn machen, dass sich bei einer größeren Ausdehnung auch mehr Teilchen aufladen und dadurch das Signal stärker wird.


Zu dem Artikel: Er war auf jeden Fall interessant und auch teilweise hilfreich, allerdings wird bei den von mir beschriebenen Versuchen der Auftrieb extern durch eine Druckleitung erzeugt und eben nicht jede Probe erhitzt ist und so nicht immer verdampft.
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