Instytut SYSTEMÓW INŻYNIERII

ELEKTRYCZNEJ

POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

Sprawozdanie z ćwiczeń

w laboratorium

Pomiarów Przemysłowych

Ćwiczenie Nr 5

Temat: Pomiar konduktywności i pH

Data wykonania ćwiczenia	Nazwisko prowadzącego ćw.	Data oddania sprawozdania	Podpis prowadzącego ćwiczenie
26.05.2014	Graczyk	28.05.2014

Nazwisko i Imię	Nr indeksu	Ocena kol.	Ocena spr.	Uwagi
Leśnik Przemysław	171374
Mazurkiewicz Robert	171379
Frontczak Grzegorz	171331

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z pomiarami konduktywności roztworów i pomiarami stężenia jonów wodorowych (pH).

1. Wykonanie ćwiczenia

Pomiary konduktywności

1. Opis aparatury

Konduktometr – typ OK-102/1, zakresy 1,5 µS … 500 mS, klasa 1,5, napięcie zasilające sondę 250 mV, częstotliwość 3,7 kHz

Sonda dwuelektrodowa – stała 1,00 cm^-1, klasa 0,5

2. Wyznaczenie zależności konduktywności od stężenia roztworu

1. umieszczamy sondę w wodzie destylowanej;

2. dobieramy zakres pomiarowy, kalibrujemy konduktometr, mierzymy konduktyw­ność i wynik (3 cyfry znaczące) notujemy w tabeli 1;

3. w podobny sposób mierzymy konduktywność wodnych roztworów NaCl o stęże­niach c wyrażonych w ppm oraz w promilach.

3. Wyznaczenie zależności konduktywności od temperatury roztworu

a) napełniamy zlewkę wodą wodo­ciągową i umieszczamy w termostacie;

b) temperaturę wody podwyższamy stopniowo do ok. 50°C i co 4°C wykonujemy po­miar konduktyw­ności; wyniki (3 cyfry znaczące) notujemy w tabeli 2.

4. Protokół pomiaru

Tabela 1. Zależność konduktywności γ wodnego roztworu NaCl od stężenia procentowego c w temperaturze t = ....22..... °C

Lp.	c	zakres γ­n	γ
	ppm	µS/cm	µS/cm
1.	0	50	21
2.	4	150	105
3.	6	150	126
4.	8	500	225
5.	10	500	282

Tabela 1. cd.

Lp.	c	zakres γ­n	γ
	‰	mS/cm	mS/cm
6.	2	5	3
7.	4	15	6,6
8.	6	15	8,7
9.	8	15	13,0
10.	10	15	14,8

= (0,0282 -0,0021)/(10 – 0) = 0,00261 [S/(m*ppm)]

= (1,48-0,3)/(10 – 2) = 0,1475 [S/(m*10^-3m)]=

= 0,1475 [S/(m*ppm)]

Obliczając tangens nachylenia dla obu zakresów i porównując je, widać, że konduktywność nie wzrasta już tak szybko jak dla małych wartości stężeń.

Analizując powyższe wykresy można zauważyć, że zmiany konduktywności w funkcji stężenia są liniowe zarówno dla małych wartości stężeń (rzędu 10^-6), jak i większych (rzędu 10^-3). Konduktywność w funkcji stężenia początkowo rośnie, następnie jest stała, a w końcu maleje dla dużych wartości stężeń.

Konduktometr – typ OK-102/1, zakresy 1,5 µS … 500 mS, klasa 1,5, napięcie zasilające sondę 250 mV, częstotliwość 3,7 kHz

Sonda dwuelektrodowa – stała 1,00 cm^-1, klasa 0,5

Szacujemy niepewność jednego z pomiarów γ dla poziomu ufności p = 0,95. Wybrano 8. Pomiar :

Stężenie: 6‰	Zakres: 15 mS/cm	Pomiar: 0,87 S/m

gdzie: – błąd graniczny konduktometru (błąd względny kondukto­metru odpowia­dający jego klasie (klasa *10^-2) mnożony przez zakres kon­du­ktometru w S/m),

= 1,5*0,01*15= 0,225 S/m

– błąd graniczny sondy (błąd względny sondy odpowia­dający jej klasie (klasa *10^-2) mnożony przez wynik pomiaru w S/m),

= 0,5*0,01*0,87= 0,00435 S/m

– iloraz składowych niepewności,

= 0,00435/0,225 = 0,01933

– współczynnik rozszerzenia dla trapezu,

= = 1.659

= = 0.209 S/m

Wynik pomiaru konduktywności roztworu o stężeniu: γ= 0,81 ± 0,22 S/m

Pomiar obarczony jest błędem 27% wartości pomiaru, co jest dość dużą niedokładnością.

Tabela 2. Zależność konduktywności wody wodociągowej od temperatury

t	°C	23	30,4	33	36	39	40
γ	µS/cm	21	280	290	305	314	325

Konduktywność wzrasta liniowo wraz ze wzrostem temperatury. Pomiary zaczęliśmy od ok. 23 stopni, ponieważ taką temperaturę początkową miał zbiornik

Zależność konduktywności od temperatury roztworu

Wyliczony przyrost konduktywności na stopień Celsjusza wyniósł:

α_y(t₀) = (325-21)/(21 *(40-23)) = 0,851 [1/^oC]