Выражение химического состава воды в виде формул
Наиболее часто используются в практике формула Курлова и формула солевого состава воды.
Формула Курлова – прием наглядного изображения химического состава природной воды. Эта формула представляет собой дробь (ложную дробь, т. к. операция деления не производится), в числителе которой в убывающем порядке записывают содержание анионов (в %-экв), а в знаменателе катионов. В формуле пишутся все доминирующие анионы и катионы, содержание которых более 10 %.
Формула сопровождается дополнительными данными. Перед дробью записывают содержание газов и компонентов, придающих воде специфические свойства (СО2, Н2S, Вг, V, радиоактивность и др.) и общую минерализацию М (в г/л) с точностью до одного десятичного знака. После дроби указывают показатели, характеризующие рН, температуру Т (°С), при наличии данных – дебит Q скважины или источника в м 3 /сут.
В наименование состава воды включаются анионы и катионы, содержание которых превышает 25 %-экв. Название воды записывается через дефис в следующем порядке: сначала по специфическим компонентам и по минерализации, затем по анионному и катионному составу (в порядке увеличения их величин), по величине рН, по температуре.
В качестве примера рассмотрим формулу состава воды:
СО2 1,2 М 2,5 
рН 7.8 Т 0 15, Q (л/с).
В нашем примере вода: углекислая, слабосолоноватая сульфатно-гидрокарбонатная магниево-кальциевая, слабощелочная, холодная.
Формулу солевого состава также составляют в виде дроби, в числителе которой записывают анионный состав воды (%-экв) в убывающем порядке, а в знаменателе – катионный. В отличие от формулы Курлова в формуле солевого состава пишутся все анионы и катионы, содержание которых более 1 %. Перед дробью записывают содержание газов и специфических элементов, если они имеются в воде, и общую минерализацию М. Температура и дебит воды не указываются. В названии читаются первые два аниона, а затем первые два катиона.
Общая минерализация воды – это сумма ионов, молекул и различных соединений, содержащихся в воде (табл. 16). Величина ее определяется по сухому остатку, полученному после выпаривания воды. Хорошая питьевая вода должна содержать не более 1 г/л.
Классификация вод по общей минерализации (упрощенная схема)
| Общая минерализация воды, г/л | Характеристика | Химический состав |
| — ) (HCO3 — –SO4 2- ) | ||
| 1,0–3,0 3,0–10,0 10,0–35,0 | Слабосолоноватые, Сильносолоноватые, Соленые. | (SO4 2- –Сl — ); (Сl — ) |
| >35 | Переходные и рассолы | (Сl — ) |
Концентрация водородных ионов (рН). Этот показатель важен для правильного определения химического состава воды. Определяют индикатором, лакмусовой бумажкой (допустимо для питьевой воды 6,5–8,0). Классификация по величине рН приведена в табл.17.
Источник
Формулы разбавления
1. Разбавление по объёму.
Если разбавление производят водой, расчёты делают по формуле:
Х = V 
, (1)
где Х – объём крепкого спирта (мл);
V – объём спирта желаемой крепости (мл);
b – концентрация спирта желаемой крепости, %(v);
a — концентрация крепкого спирта, %(v);
Если разбавление крепкого спирта производят спиртом более низкой концентрации, расчёты производят по формуле:
, (2)
где с – концентрация слабого спирта, % (v)
Так как объём зависит от температуры, измерение жидкостей проводят при стандартной температуре (20±2°С).
2. Разбавление по массе.
Если разбавление производят водой, расчёты делают по формуле:
, (3)
где Х – масса крепкого спирта (г);
Р – масса спирта желаемой крепости (г);
b – концентрация спирта желаемой крепости, % (m);
а – концентрация крепкого спирта, % (m).
Если разбавление крепкого спирта производят спиртом более низкой концентрации, расчеты делают по формуле:
Х = Р 
, (4)
где с – концентрация слабого спирта, %(m).
«Правило креста»
Если требуется приготовить раствор b % концентрации путем смешения растворов в концентрации а % и с %, при условии, что a>b>c, возникает вопрос, в каком соотношении a % и c % растворы должны быть использованы? Обозначив эти объёмы через х и у, получим уравнение:
ax + cy = b (x + y) , отсюда
Приравняв соответственные члены отношений, получим:
Следовательно, условие задачи и полученный результат можно записать следующим образом:
В том случае, если концентрация спирта выражена в процентах по объёму, размерность величин, получаемых арифметическим вычитанием, выражена в объёмных единицах (мл). Если концентрация спирта выражена в процентах по массе, то и размерность величин в единицах массы (г).
Источник
Закон Архимеда, или Как распознать ложь?
Придворный ювелир изготовил для царя Гиерона золотую корону. Но царь, который не привык никому доверять, попросил Архимеда определить, золотая ли корона на самом деле, или золотых дел мастер подворовывает и подмешал к золоту львиную долю серебра.
Из статьи вы узнаете, сумел ли Архимед вывести лжеца на чистую воду? И что же открыл изобретатель благодаря своим опытам?
История открытия
В древних Сиракузах жил инженер, математик и физик по имени Архимед. Образование он получил отличное, изобретения его ценились и в средствах он не нуждался. И периодически к нему обращались сильные мира для решения всяких сложных задач. И одной из таких задач было определить подлинность короны царя Гиерона.
Казалось бы, что в этом сложного?
Раздели mт массу слитка, что был выдан ювелиру на объем короны Vт, получишь плотность короны ρт. Сравни полученный результат с известной плотностью золота, и дело в шляпе. А ювелир получит либо плату за работу, либо близкое знакомство с придворным палачом.
Однако эта формула хорошо работает с объектами простой формы: шар, куб, параллелепипед. А мы то помним, что исследуем корону, у которой множество зубцов, выпуклостей и ажурных плетений.
Как можно определить объем предмета столь сложной формы? Не знаете? Вот и Архимед тоже не знал.
Долгое время ученый думал над задачей, и в один из дней, в задумчивости опускаясь в наполненную водой ванну, обратил внимание, что часть воды выплеснулась через край. Современники рассказывают, что именно в этот момент Архимед закричал: «Эврика!», что по-гречески значит «Нашел!» и, даже не одеваясь, побежал в царский дворец.
Еще пару дней понадобилось исследователю, чтобы изобрести прибор, с помощью которого он мог бы измерить объем воды, вылившейся при погружении короны. Этот прибор, названный впоследствии ведерком Архимеда, можно увидеть на странице 145 учебника «Физика 7 класс» под редакцией А.В.Перышкина.
Затем, с помощью опытов с золотыми и серебряными слитками, доказать, что объем жидкости равен объему слитка, а следовательно будет равен и объему короны. И последним этапом определить плотность короны.
Говорят, что царь был прав в своих подозрениях, и ювелир был нечист на руку. А всю плату, что причиталась за корону мастеру, получил Архимед.
Действие жидкости и газа на погруженное в них тело
Что же открыл Архимед благодаря своим опытам?
Ученый определил некую силу, которая действую в обратном направлении силе притяжения и позволяет предметам плавать в воде и воздухе. Эту силу по праву назвали силой Архимеда или выталкивающей силой.
Определение закона Архимеда: тело погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость.
Формулы
На планете Земля на все предметы действует сила земного притяжения. Для объектов на земной поверхности силу притяжения можно рассчитать по формуле:
где mт — масса тела, а g — ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с 2 .
Когда же объект погружается в жидкость или газ, на него начинает действовать выталкивающая сила или сила Архимеда, которая рассчитывается по формуле:
где mж — масса жидкости, вытесненной целым объектом или его частью, находящейся в жидкости.
Массу вытесненной жидкости в свою очередь можно определить используя формулу:
и соответственно преобразовать формулу закона Архимеда:
Как же соотносятся между собой сила тяжести и сила выталкивания. Все просто:
- если сила притяжения больше силы выталкивания, предмет утонет;
- если силы примерно равны — предмет будет плавать в толще жидкости или газа;
- а если сила выталкивания больше силы притяжения, предмет всплывет.
Многочисленные опыты, благодаря которым мы можем пользоваться формулами силы выталкивания, подробно разобраны в § 50 учебника «Физика 7 класс» под редакцией А.В.Перышкина.
Несмотря на то, что Архимед впервые открыл силу выталкивания в воде, сила Архимеда характерна также и для газов, и именно благодаря ей смог подняться в воздух первый воздушный шар, а вдохновленный и восхищенный этим событием писатель Жюль Верн написал свой роман «Вокруг света за 80 дней».
А теперь давайте поможем царю решить его задачу с короной.
Предположим, что корона царя Гиерона в воздухе весит 22 Н, а в воде 19,75 Н, вычислите плотность вещества короны.
Как мы узнали в начале статьи, плотность вещества находится по формуле:
Глядя на формулу, понимаем, что для решения задачи нам не известны ни масса короны, ни ее объем.
Из предыдущего курса физики (§ 27 учебника «Физика 7 класс» под редакцией А.В.Перышкина.), помним, что для неподвижного тела вес P равен силе тяжести Fт и рассчитывается по формуле:
где g — ускорение свободного падения и его значение равно g = 9,8 Н/кг. Однако, если не требуется большая точность в расчетах, значение можно округлить до 10 Н/кг
Зная вес короны в воздухе, мы используя формулу (2) можем найти массу короны.
Мы также знаем, что вес тела в воде отличается от веса тела в воздухе на силу Архимеда.
где ρж = ρводы = 1000 кг/м 3
Из нее находим объем вытесненной жидкости и соответственно объем короны
Остается финальный штрих: рассчитать плотность.
ρт = 2,2 кг / 0,000225 м 3 = 9778 кг/м 3 или 9,8 г/см 3
Зная, что плотность золота 19,3 г/см 3 или 19 300 кг/м 3 , можем сказать, что корона царя Гиерона сделана из какого-то сплава, но не из чистого золота. Увы, царь был прав, подозревая мастера в нечестности. И мне даже немного жаль нерадивого ювелира. Ведь никто не любит, когда воруют его собственность, а цари особенно.
Теперь попробуйте самостоятельно решить задачу № 5 на странице 147 учебника «Физика 7 класс» под редакцией А.В.Перышкина.
Методические советы
Тест «Закон Архимеда»
1. Сила Архимеда это:
- сила, с которой Архимед передвигал ванну;
- сила, которая поднимает вверх тело находящееся в жидкости или газе; (+)
- сила мышц Архимеда;
- сила, с которой твердое тело действует на поверхность.
2. Сила Архимеда действует:
- на тела погруженные только в газ;
- на тела погруженные только в жидкость;
- на тела погруженные в газ или в жидкость; (+)
- на тела находящиеся в невесомости.
3. Чему равно ускорение свободного падения g?
4. К пружине подвешено некое тело. Если тело погрузить в емкость с жидкостью, что произойдет с пружиной?
- растянется больше;
- сожмется; (+)
- не изменится;
- зависит от веса тела.
5. Два друга пошли плавать в реке. Один из них при погружении вытесняет объем 60 дм 3 , второй 40 дм 3 . На кого из ребят будет действовать большая сила Архимеда?
- на того, кто лучше умеет плавать;
- на того, кто вытеснил больше воды; (+)
- на того, то не умеет плавать;
- на того, кто вытеснил меньше воды.
6. Формула силы выталкивания это:
7. Если сила тяжести больше силы Архимеда, тело:
8. 4 одинаковых стальных шарика погрузили в 4 разные жидкости: чистая вода, вода мертвого моря, бензин, оливковое масло. В какой жидкости сила выталкивания будет наименьшей?
Плотность масла 915 кг/м 3 , плотность бензина 750 кг/м 3 .
- бензин; (+)
- вода Мертвого моря;
- оливковое масло;
- чистая вода.
9. Сила тяжести зависит:
- от плотности жидкости;
- от вытесненного объема жидкости;
- от массы тела; +
- от времени нахождения тела в жидкости.
10. В двух емкостях плавают два шарика равного объема. Одинакова ли сила выталкивания?
- одинакова, т.к. объем шариков одинаков;
- сила выталкивания больше в емкости с керосином, потому что плотность меньше воды;
- сила выталкивания больше в емкости с водой, потому что ее плотность больше керосина. (+)
#ADVERTISING_INSERT#
Источник
