Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT13 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Vodivost kapalin Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT13 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-1/ICT13 Škola Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektu CZ.1.07/1.4.00/21.1217 Název projektu Máme šanci číst, zkoumat a tvořit Anotace Žáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci Autor Mgr. Milan Hampl Název Vodivost kapalin Očekávaný výstup Procvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - obor Volitelné předměty - Informatika Klíčová slova Vodivost kapalin, ionty, elektrický proud v kapalinách Druh učebního materiálu Prezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupina Žáci Stupeň a typ vzdělávání Základní škola II. stupeň Typická věková skupina 8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VM Duben 2013

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: http://get.adobe.com/cz/flashplayer/ Verze 1.2 V tomto typu prezentace jsou odkazy na externí internetové stránky, odkazy je nutno občas aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření.

Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů

Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

Trocha teorie na úvod Často je uváděno, že destilovaná voda nevede elektrický proud. Pro vedení elektrického proudu musí být přítomny v látce volné nosiče elektrického náboje. V kovech to jsou například elektrony a v kapalinách ionty. Destilovaná voda by neměla obsahovat volné ionty a tedy by neměla vést elektrický proud. Skutečnost je však často jiná. Destilovaná voda obsahuje často malé množství iontů a vede tedy částečně elektrický proud. Obyčejná voda obsahuje poměrně hodně iontu a vede tedy dobře elektrický proud. Vzhledem k tomu, že pro člověka je nebezpečný proud již kolem 100 mA =0,1A je voda při větším napětí (nad 24V někdy se udává nad 50V) nebezpečná z hlediska úrazu elektrickým proudem. Nevíce úrazů vzniká ve vlhkém prostředí, není tedy vhodné spoléhat na to, že destilovaná voda nevede elektrický proud. V praxi každá voda vede elektrický proud a při větším napětí může hrozit úraz elektrickým proudem! Odkazy na webové stránky Znalost externích odkanu není nutná pro úspěšné provedení měření, ale tyto informace jsou vybrány pro rozšíření znalostí a mají mnohdy charakter zajímavostí související s tématem měření. Některé stránky obsahují informace značně přesahující učivo základních škol, ale přesto jsou částečně pochopitelné a vhodné i pro tu věkovou skupinu.

Senzor Elektroda pro měření vodivosti Tato elektroda je určená k měření elektrické vodivosti vodných roztoků Senzor měří schopnost vodných roztoků přenášet ionty mezi dvěma elektrodami. Přesnost je kolem 1% a senzor má tři rozsahy. Senzor má také automatickou teplotní kompenzaci od 5°C do 35°C

Senzor připojíme k počítači pomoci rozhraní Go!Link Rozhraní Go!Link umožňuje připojit analogové senzory k počítači přes USB rozhraní.

Postup měření Připravíme si dvě vaničky s elektrodami. Dvě vaničky jsou nutné, aby nedošlo k znečištění destilované vody. Elektrody zapojíme od elektrického obvodu se zdrojem napětí (6-9V), žárovkou 6V/50mA a ampérmetrem. Při prvním pokusu nalijeme do vaničky destilovanou vodu a zavedeme elektrodu pro měření vodivosti. Propojíme elektrický obvod, připojíme senzory k počítači a změříme vodivost kapaliny i velikost proudu, který obvodem prochází. V tomto případě žárovka nesvítí, procházející proud je velmi malý a vodivost také. Ve druhém pokusu vyměníme vaničku s elektrodami a obvod sestavíme stejně jako u prvního pokusu. Po nalití běžné vody z kohoutku pozorujeme, že vodivost i procházející proud se znatelně zvýšily. Žárovka však stále nesvítí, proud je pro rozžhavení vlákna stále příliš malý. Začneme přidávat chlorid sodný v malém množství. Měření stále probíhá a můžeme pozorovat značný nárůst vodivosti i procházejícího proudu. 6árovka nejprve slabě žhne a později, při větším množství iontu v roztoku začne svítit.

Obvod pro měření vodivosti vody

Obvod pro měření vodivosti destilované vody Čidlo pro měření vodivosti Ampérmetr

Destilovaná voda má malou vodivost, žárovka nesvítí

Sestava pro měření vodivosti a procházejícího proudu

Po přidání iontu do roztoku se zvýší vodivost a procházející proud Po přidání iontu do roztoku se zvýší vodivost a procházející proud. Žárovka začíná svítit!

Měření provedeno s destilovanou vodou

Do vody postupně přidávána sůl (NaCl).

Konec prezentace