Opis eksperimenta
Vedeli smo, da moramo eksperiment zastaviti tako,
da bomo merili spremembo volumna s temperaturo.
Najprej smo poizkušali s tem kar smo dobili, to je bila majhna steklenička
volumna ~30 mL. Zraven smo dobili tudi tanko cevko (kapilaro) premera 2mm
na kateri naj bi odčitali spremembo višine vodnega stolpca.
Potek dela:
Najprej smo seveda poizkusili hladiti s snegom, ki ga je bilo takrat povsod naokoli veliko. Z njim smo lahko učinkovito ohladili vodo v steklenički volumna 30 mL. Vendar smo pri meritvi ugotovili, da se nam je vodni stolpec komaj opazno spreminjal (za okoli 1 mm). Premajhen volumen pri meritvi je botroval dvema težavama: nemogoče je bilo odčitati spremembo višine gladine v cevki, in nastal je problem kako meriti temperaturo vode v steklenički. Temperaturo smo namreč merili z digitalnim zajemanjem preko sonde priključene na računalnik v programu Logger Pro. Sonda je bila prevelika, da bi z njo lahko merili znotraj stekleničke. Sklenili smo torej, da potrebujemo večji volumen vode, da se bo sprememba volumna bolje poznala in da bomo lahko tudi merili temperaturo. Zato smo poizkusili s plastenko, vendar smo ugotovili, da ni primerna za meritev volumna, saj se je sama plastenka krčila in raztezala s temperaturo, bila pa je tudi zelo občutljiva na tresljaje. Zaradi večjega volumna vode pa smo imeli tudi probleme kako hitro ohladiti vodo s snegom. Lahko bi sicer enostavno posodo z vodo postavili na mraz, ki je bil takrat zunaj, a bi predolgo trajalo, da bi se voda ohladila na 0 °C, zmanjkalo pa nam je tudi časa, zato smo se odločili, da doma pripravimo raztopino soli in jo v zamrzovalniku ohladimo na temperaturo okoli -20 °C, kar bo zadovoljiv in hiter način hlajenja. Uporabili smo okoli 23 % raztopino, saj naj bi ta zamrznila pri najnižji temperaturi (glej sliko 2 spodaj).
Ko smo se drugič sestali smo uporabili stekleno bučko volumna 500 mL za katerega smo izračunali, da bi morali na intervalu od 0 do 4 °C odčitati približno 1 cm razlike v višini stolpca. S hlajenjem tokrat nismo imeli težav, nismo pa imeli primernega čepa, da bi z njim zatesnili posodo, zato nam spet ni uspelo izvesti meritev.
Ko smo se še tretjič sestali smo za meritve uporabili erlenmajerico volumna ~400 mL, ki smo jo zatesnili s čepom iz trde gume v katerega smo izvrtali luknjo za kapilaro v kateri bomo odčitali višino vodnega stolpca in luknjo za sondo za meritev temperature. Naredili smo še milimetrsko skalo in jo pritrdili na kapilaro za natančno odčitavanje gladine (slika 3 spodaj). V veliki posodi smo ohladili vodo v erlenmajerici na -1 °C (slika 4 spodaj), jo zatesnili in jo postavili na sobno temperaturo.
Meritve smo začeli pri 0,2 °C in merili v korakih po 0,2 °C do 7 °C. Opazili smo, da je bil minimum pri okoli 3 °C (in ne pri 4 °C), zato smo posumili, da smo morda naš vzorec pri procesu hlajenja nekako kontaminirali z nekaj soli, tega sicer ne moremo trditi, saj nam ni uspelo izvesti še enkrat meritve za čisto vodo.
Poizkusili smo še z 2 % raztopino soli, ki smo jo želeli ohladiti na vsaj -5 °C, saj smo pričakovali, da se skupaj s tališčem zniža tudi točka anomalije, vendar nam je ni uspelo ohladiti na manj kot -1 °C, zato se je pri meritvi gladina samo večala, kar pomeni, da če pri slani vodi tudi obstaja anomalija, je nismo mogli pomeriti, saj smo bili očitno že na začetku meritve nad to temperaturo.
Zato smo pripravili še 1% raztopino soli, vendar se nam je medtem hladilna tekočina že preveč ogrela, da bi lahko z njo še kaj ohladili, v prostoru kjer smo meritve izvajali je bilo namreč kar toplo, okoli 22 °C.
Bili smo sicer razočarani, da nam ni uspelo izvesti meritev še za kaj več kot samo za čisto vodo, a smo bili hkrati tudi zadovoljni, da nam je vsaj za to uspelo natančno pomeriti anomalijo.
|
