Как найти объем колокола

3 12 года
как рассчитать обьем (не площадь поверхности) колокола? То есть какой обьем СО2 можно заправить в колокол один раз в день, без тестов, подсчета пузырьков и распыления? Скажем, для аквариума 10 или 100л? Сейчас пытаюсь выяснить опытным путем – для аквариума 15л заполняю колокол площадью 15см2 (приблизительно так по рассчетам на амании, если не ошибся), и смотрю, столб какой высоты растворится за 8 часов (типа 8часовое булькание). У кого какой расход СО2 в день (в литрах, дм, см3, но не в бульках) ? Изменено 16.2.11 автор encaps
16/02/2011 17:07:03 #1356930

Свой на Aqa.ru 5271 838 Владимир 3 года
encaps Не стоит заморачиваться этим вопросом, ИМХО. Слишком высокий колокол с объёмом “про запас” малоэффективен и по-любому, приходится делать периодическую дегазацию. Проверено на 15 литрах и на 120 литрах. В 30-литровом маленькая птичья поилка растворяется почти полностью, а вот коробка от дискет – растворяется едва наполовину, то ли там много лишнего, то ли пластик в ней не того цвета. Вот поилка: Вот коробка для дискет: Тоже надеялся, увеличив объём, обеспечить запас – нифига, полный облом. Получилось с точностью до наоборот. Ну и проверка большой бутылки на роль долгоиграющего колокола в 15-литровике также провалилась с треском (об этом сто лет назад делился ощущениями здесь же, на форуме). Вода у меня kH=11-15. Либо что-то делаю капитально не так (не к той стенке аквариума колокол прислоняю?). Так или иначе, можете наступить на свои грабли, можете попользоваться моими. Прямая непрерывная подача свежего газа в колокол любого сколь угодно малого объёма (не площади, площадь требуемая) даёт (в моём случае) несравнимо лучший результат по отношению к периодически заправляемому большому колоколу. PS: Если врубаетесь в принцип действия и особенности считывания показаний дропчекера, сказанное мной не должно сильно удивить.
16/02/2011 17:50:01 #1356965

3 12 года
Crossover, спасибо, что поделились своим опытом. Понятно, что разовая заправка колоколом про-запас – не идеальный вариант, но каждый выбирает, что ему удобнее. Я выбрал раз в день заправлять колокол, с подачей удобрений, и корма. Из своего опыта: СО2 в колоколе обьемом 150мл растворяется часа за 4. Странно, что у вас разный КПД у поилки и коробки для дискет (может, в коробку не чистый СО2 вдули?)
16/02/2011 18:37:03 #1357011

» amania – все о том КАК сделать аквариум с растениями > изготовление реактора типа колокол с клапаном сброса избытка CO2 > реактор для подачи CO2 раз в сутки > расчет площади реактора по Paffrath > расчет площади реактора по Adriaan Briene > таблица площадей реакторов для аквариумов ADA и Juwel Итак, вы сделали генератор CO2 методом брожения из садового опрыскивателя¬. Подача CO2 методом брожения не может быть регулируемой по определению. Чтобы сделать растворение CO2 в аквариуме точно до нужной концентрации делается реактор типа “колокол”, представляющий собой замкнутый объем над поверхностью воды в который подается CO2. Сколько СO2 растворяется в воде зависит от площади контакта газа с водой, принимаемой по расчету¬. Но газа от бродилки поступает слишком много: куда же деть его избыток? Самый простой способ – чтобы он просто выходил сам по себе через прорезь в нижней кромке реактора в воду а затем в окружающий воздух. Реакто сбрасывающий излишек CO2 сбоку¬ не получил широкого распространения по той причине что при контакте CO2 с водой на поверхности водыбудет образовываться пленка углекислоты, избавиться от которой сложно. Это отвратительно выглядит, уменьшает освещенность аквариума и препятствует поступлению кислорода в воду. Добавьте этому образование бактериальной пленки¬, и со временем на ней могут поселиться “точечные” зеленые водоросли Green dust¬ которые развиваются при избыточной освещенности, ведь сама пленка находится очень близко к лампам. Кроме того при выходе газа из под нижней кромки будет громкий звук. Это можно устранить используя высокий реактор наполняемый один раз в день¬, но это неудобно, слишком громоздкий и портит эстетику аквариума. Как же сделать стабильную подачу CO2 методом брожения без этих неудобств? Одна из возможностей – распылять CO2¬. Это самый эффективный метод предоставления углекислоты растениям. Другая возможность – при помощи специального реактора типа колокол моей конструкции с клапаном сброса излишков CO2. Главные его преимущества: – стабильная концентрация CO2 в аквариуме благодаря тому что в колоколе всегда 100% CO2 без примеси кислорода и других газов; – исключает образование пленки углекислоты на поверхности воды; – сброс газа происходит бесшумно; – клапан сброса излишка CO2 никогда не засоряется. Достигается это при помощи внутренней трубки, которая сбрасывает излишки CO2 из объема реактора таким образом, что газ контактирует с поверхностью воды ТОЛЬКО внутри трубки, то есть эта пленка углекислоты образуется только на поверхности воды которая находится внутри, не растекаясь по всему аквариуму. Если сделать обычный реактор типа колокол¬ сбрасывающий CO2 просто через нижний край реактора, пленка из CO2 покроет всю поверхность воды за несколько часов. По пузырькам углекислого газа выходящим из иглы контролируется достаточно ли бродилка подает CO2. Минимальное количество пузырьков CO2, поступающих в реактор определяется так же, как и для баллонных систем подачи CO2: – мин.1 пузырек в минуту на каждые 10л воды в аквариуме при kHmin = 4. Если kH намного выше то по формуле: (kH Х объем воды в аквариуме) / 30. Когда подача газа станет меньше – сменить закваску в бродилке на новую. Очень удобно. Система подачи CO2 бродилка + этот реактор при стоимости всего $12 даже удобнее чем баллонная¬, поскольку вообще не требует настройки и контроля, а передозировка углекислоты полностью исключена. Нужно только менять закваску в бродилке раз в 3-4 недели. Это совсем не обременительно, если вы сделали бродилку из садового опрыскивателя¬ с широким горлом. Новая закваска начнет давать CO2 уже через 30-45 мин. Реактор колокол можно поставить и в сампе¬, но тогда при расчете площади реактора по Adriaan Briene¬ нужно прибавить площадь поверхности воды в нем. Впрочем, об этом есть отдельный раздел¬. Подача CO2 методом распыления¬ дает наилучший результат, но это более хлопотно: вам придется установить две бродилки, чаще менять растворы, и установить Hydor ARIO/Hydor CO2 Turbo Diffuser¬ или конструкции Tom Barr¬. Распыление газа может давать чуть лучшее состояние растений, но и с колоколом можно получить очень хорошие результаты. Размеры аквариума и видовой состав растений роли не играют – нужно всего лишь правильно рассчитать площадь реактора и объем бродилки. Изготовление реактора. Основную часть реактора можно сделать из прозрачных емкостей для сыпучих продуктов или поилок для птиц подходящего размера, корпуса эрлифтного фильтра “Atman Air Operated Filter A01”, емкости для сливочного масла и т.п. Емкость должна быть из жесткого пластика (полистирол, PS), полипропилен (PP) мягкий и ничем не склеивается. Верхняя трубка делается из самой маленькой поилки для птиц Ø28мм (Trixie 35ml Art.-Nr. 5410). Диаметр трубки сброса газа должен быть не менее 15мм – при меньшем диаметре вода выплескивается, и ее плохо чистить от налёта. Отрежьте основную емкость по высоте до 40-55мм, вырежьте круглое отверстие под верхнюю трубку и вклейте ее так, чтобы она вошла внутрь колокола на 3,5см. Просверлить отверстие под штуцер шланга подачи CO2. Им служит соединитель для компрессорных шлангов 5мм. Вклейте штуцер, затем иглу от одноразового шприца на 20мл (предварительно затупив на точильном камне). Приклейте крепление присосок. Сделать отверстие 1-1,5мм сверху трубки выброса CO2. Такое маленькое отверстие – главный секрет тишины этого реактора: при большем отверстии пузырь газа выходит быстро с громким всплеском, а вода выплескивается наружу трубки образуя пленку углекислоты – весь эффект реактора будет перечеркнут! Склеивайте все детали СуперКлеем (любой клей на основе цианоакрилата – SuperGlue, СуперМомент и т.п.), берите густой клей (”Гель”). Из фильтра Atman A01 получается реактор для аквариума 150л. Установите реактор так, чтобы верхняя трубка была выше уровня воды в аквариуме на 2см. Иглу в реакторе можно и не делать, заменив ее внешним счетчиком пузырьков, но это не так удобно – для контроля подачи CO2 приходится заглядывать сбоку аквариума или в тумбу. Простейший счетчик пузырьков легко сделать из одноразового шприца на 5мл: нагрейте в кипятке нижние 2см шприца, и вставьте обратный клапан для компрессора. Через обратный клапан для компрессора присоедините шланг подачи CO2 от бродилки. Реактор должен стоять в месте где почти нет движения воды, иначе будет передозировка CO2! Реактор будет всегда заполнен газом, что дает стабильную концентрацию CO2 и pH в аквариуме. Если на поверхности воды все-таки образуется пленка углекислоты значит CO2 начал выходить через край, а не через внутреннюю трубку. Причиной может быть перекос реактора, или отверстие вверху трубки сброса газа слишком большое (>>1.5мм). Прим.: пленка на поверхности воды может быть и бактериального¬ происхождения! Проверьте¬ концентрацию CO2 по pH и kH после 24-48ч подачи углекислого газа: если CO2 и pH не оптимальны – замените реактор на другой, изменив его площадь в большую/меньшую сторону. Для больших аквариумов можно сделать реактор большой площади, а если концентрация CO2 будет слишком высокой – уменьшить площадь контакта газа с водой пенопластовыми вкладышами¬. Трубку сброса газа можно сделать и из прямоугольной поилки для птиц. Можно и с “серповидной” – у нее одна сторона плоская, так что ее можно приклеить не сверху, а сбоку, не вырезая отверстие сверху коробочки. Крепление реактора можно сделать приклеив к нему магнитный скребок. Это намного лучше присосок – сделать значительно проще, конструкция надежнее, не будет перекосов. Скребок покупайте не плавающий – они значительно дешевле и намного компактнее. Скорее всего это будет скребок KW® Dophin Magnetic Cleaner. Для аквариума 60-90см размер S, для больших – размер M. Для очень больших реакторов ставьте два магнита и располагайте их вертикально. Скребок достаточно прочно держится, но легко сползает по стеклу. Чтобы такого не происходило нужно увеличить сцепление скребка со стеклом сделав “тормозные колодки” из силикона: срежьте тканевые подушечки, зашкурьте поверхность, с обеих сторон приклейте на стекло скотч (потом удалите его), и намазав тонким слоем силикона установите на него скребок. Можете на силиконе сделать прорези шириной 1мм параллельно поверхности воды – сцепление будет еще сильнее. ^ Подача CO2 раз в сутки. Второй вариант подачи CO2 методом брожения – вводить углекислый газ раз в день в реактор типа колокол большого объема. Это прозрачная емкость Ø50-70мм и высотой ~120мм, которая крепится у поверхности воды на присоске дном вверх, так чтобы ее дно на 1 см было погружено воду, образуя замкнутый объем под водой. В этот объем раз в сутки вводится CO2 из бродилки или баллона. Газ в течение дня медленно растворяется в воде абсолютно без потерь. Емкость должна быть жесткой, из полистирола (PS). Подберите ее диаметр по требуемой площади реактора. Хороший вариант – большая поилка для птиц (Ferplast FPI 4562). Снимите нижнюю часть поилки, приклейте две присоски, вклейте штуцер 5мм, сделайте отверстие Ø1,5-2мм в 2см от нижней кромки емкости – и реактор готов! C таким реактором на поверхности воды тоже не образуется слой из двуокиси углерода CO2, а генерация CO2 продолжается немного дольше чем при непрерывной подаче газа – до 4 недель. Размещать реактор следует в местах с умеренным движением воды для улучшения его эффективности. Работает устройство даже в очень жесткой воде с кН до 10 градусов. Takashi Amano говорит что в небольшом аквариуме с медленно растущими тенелюбивыми растениями с большой листовой пластиной в такой реактор достаточно вводить CO2 один раз в сутки. Этот реактор можно использовать и для непрерывной подачи CO2 от бродилки, но он довольно громоздкий и занимает много места в аквариуме: лучше все-таки поставить реактор конструкции naman¬. ^ Расчет площади реактора типа колокол. Формула Паффрата. Еще в 1978 году в немецком журнале по аквариумистике DATZ была опубликована статья Паффрата (Paffrath) о подаче CO2 методом брожения и расчете площади реактора типа колокол. Вот эта таблица. Площадь реактора типа “колокол” на 100л воды по Паффрату (Paffrath) . KH воды площадь реактора, кв.см. до 10kH 30 кв. см 11 50 12 70 13 90 14 110 15 130 16 150 DATZ (Germany), 1978, by Mr. Paffrath. То есть, при kH<=10 площадь контакта газа с водой должна быть 30 кв.см. на каждые 100л объёма аквариума по наружным габаритам. Если кН выше 10, то на каждый градус добавляют 20 кв.см контактной поверхности на каждые 100л объема. Это даст концентрацию СO2=10-20мг/л без опасности передозировки, а pH всегда будет в оптимальных пределах 6,8-7,2. Есть и другая формула расчета по Adriaan Briene (CO2, De diffusor), когда площадь реактора рассчитывается исходя из требуемой концентрации CO2 и с учетом площади поверхности воды аквариума через которую он выветривается: S реактора = (треб. конц. CO2 х длина х ширина аквариума в см) / 1500. ВНИМАНИЕ! Так как подача CO2 понижает pH и kH, задавать требуемую концентрацию углекислого газа в аквариуме при расчете площади реактора по Adriaan Briene нужно с учетом исходного kH воды, иначе может сильно понизиться pH. Кроме того, вода всегда имеет определенную концентрацию CO2 уже до подачи в аквариум, и она тем выше, чем ниже kH воды. Принимайте требуемую концентрацию CO2 по Таблице¬ так: значение CO2 при pH=6.8 при kH на одну-две единицы меньше чем kH воды ДО подачи CO2, но не более CO2=30мг/л! В этом случае pH всегда будет в пределах нормы 7.2-6.8. Средним для мягкой воды с kH=4-7° можно принять CO2=25мг/л, для более жесткой воды – 30мг/л. Если вы используете бродилку с распылением и отключением подачи CO2 на ночь¬, можно подавать гораздо больше 30мг/л в период фотосинтеза растений. В этом случае площадь реактора нужно существенно увеличить. Рассчитайте его площадь по Adriaan Briene на 45мг/л. ^ Формула Adriaan Briene. Эта формула расчета площади реактора-колокола основана на скорости диффузии газа в воду и темпов выветривания CO2 из воды в окружающий воздух, зависящего от площади поверхности воды аквариума и температуры воды и воздуха. Температура воды принята 25 градусов Цельсия. (from: CO2, De diffusor) Площадь реактора, кв. см = Bакв. х Lакв. х (0,5мг/л – Треб.мг/л) / (0,5мг/л – 1500мг/л), где: Треб. мг/л – требуемая концентрация CO2 в аквариуме; 0,5мг/л предельно минимальная концентрация CO2 в воде поступающего из атмосферы; 1500мг/л – предельно возможная концентрация CO2 в воде, размеры аквариума брать в см. Выражение (0,5-1500) заменено на 1500, а 0,5-25 на Треб., так как практически не влияет на результат). Итак формула площади диффузионного реактора CO2 типа “колокол” при t воды=25C: Площадь реактора, кв. см = ((Bакв. х Lакв., в см) х CO2 треб.) / 1500мг/л. Обратная формула: Получаемая конц. CO2 = Sреактора / B / L х 1500. Если реактор полностью погрузить под воду, то его площадь нужно увеличить, но это в расчет не берется, так как это дает увеличение площади реактора-колокола всего на 1,5%. Здесь нужно пояснить, почему по формуле Adriaan Briene расчет ведется от площади поверхности воды аквариума и требуемой концентрации, а не от объема воды который нужно насытить CO2. Предполагаю что расчет верный: после того как вода насытится до нужной концентрации CO2 (~12-24ч) через поверхность воды аквариума выветривается очень большое количество CO2, возможно даже больше чем потребляется растениями. Т.е. площадь реактора действительно в основном зависит от площади поверхности воды И требуемой концентрации CO2. Автор приводит результаты опытов подтверждающие это – если построить график зависимости площади ректора от площади поверхности воды аквариума и требуемой концентрации CO2 в воде, видно что зависимость будет прямо пропорциональной. Если вода в аквариуме очень мягкая (KH=1-5°), формула становится еще проще – площадь реактора должна быть 2% (0.02) от площади поверхности воды аквариума в см2. Выбор целевой концентрации CO2 при расчете площади CO2-реактора по Adriaan Briene в зависимости от kH воды*. kH воды до подачи CO2 Требуемая конц. CO2 ожидаемый диапазон CO2 вечером-утром, мг/л kH 4° 20 8-25 kH 5° 24 10-24 kH 6° 28 10-28 kH 7° 30 8-30 kH 8° 30 10-30 kH 9° 30 10-30 * БЕЗ отключения подачи CO2 на ночь и pH не ниже 6.6 (подробнее¬) Площади CO2-реактора типа “колокол” для аквариумов ADA и Juwel для непрерывной подачи CO2 методом брожения. Размеры аквариума* Vакв. по нар. габ., л Живой объем аквариума, л Площадь S** реактора, кв. см Номер*** реактора Для аквариумов ADA (Japan)*.  31 x 18 x 24H 13 10 15 см2 №1 mini  36 x 22 x 26H 20 16 15 см2 №1 mini  45 x 24 x 30H 31 25 25 см2 №2 mini  45 x 45 x 45H 90 71 40 см2 №1  55 x 55 x 55H 165 125 70 см2 №2  60 x 30 x 36H 64 48 40 см2 №1  60 x 30 x 45H 80 60  75 x 45 x 60H 200 150 70 см2 №2  90 x 45 x 45H 180 135 82 см2 №3  90 x 45 x 60H 240 180 120 x 45 x 45H 240 180 110 см2 №4 120 x 45 x 60H 320 240 180 x 60 x 60H 640 480 2×110 cm2 №4 x 2 180 x 120 x 60H 1296 1000 435 cm2 350 x 70 x 70H 1715 1300 490 cm2  Для аквариумов Juwel RIO (Germany).  80 x 40 x 45H 140л 110л 70 см2 №2 100 x 40 x 45H 180л 135л 82 см2 №3 120 x 40 x 45H 220л 160л 110 см2 №4 120 x 50 x 55H 330л 250л 110 см2 №4 150 x 50 x 60H 450л 340л 2×70 см2 №2 x 2 180 x 60 x 60H 650л 500л 2×110 см2 №4 x 2 * размеры даны по каталогу аквариумов ADA ** По формуле Adriaan Briene на CO2 = 30 мг/л с водой KH=5 (даст pH~6.8). Приведено усредненное значение для унификации размеров реакторов. Без учета увеличения площади реактора для подачи с отключением на ночь¬ (в этом случае используйте реактор рассчитанный на 45мг/л). *** Условный номер реактора унифицированных размеров. Автор говорит что на практике нужно увеличивать площадь ректора на 25%, наверное по причине диффузии других газов (не CO2, а азота, кислорода и пр.) из аквариумной воды в реактор, но этим можно пренебречь если использовать реактор конструкции naman¬ который постоянно сбрасывает излишки газа в окружающий воздух, то есть CO2 в колоколе постоянно обновляется, и в нем всегда 100% CO2. Преимущества формулы Adriaan Briene: – вы можете рассчитать площадь реактора на нужную вам концентрациюCO2, а по Паффрату получается некое усредненное значение (пересчитав по Adriaan Briene получим ~15-20мг/л); – подходит для аквариумов любых пропорций (куб, колонна, труба…): формула Паффрата работает неплохо, так как аквариумы в основном имеют стандартную форму и соотношение площадь поверхности воды/объем воды, но это даст неверную площадь реактора для аквариумов необычных пропорций или очень маленьких (1-30л). Лично я пользуюсь формулой Adriaan Briene без добавки 25% т.к. использую свой реактор¬. В аквариуме 100х40х45см площадь реактора: (100см х 40см х 30мг/л) / 1500 = 80 см2. Разумеется нет никакого бурного движения поверхности воды и выветривающих CO2 фильтров. Растения растут прекрасно, CO2 около 25мг/л (в 12-00 дня) при pH=7.0. Реактор типа “колокол” делают растворение CO2 в воде значительно более равномерным нежели при распылении¬, поэтому я бы советовал начинать осваивать метод подачи CO2 брожением именно с него. Реактор со сбросом излишка газов недавно начала выпускать Dennerle – это CO2 Topper (15W x 4H x 5D cm, для аквариума до 120л). У них конструкция реактора совершенно иная – инструкция (PDF 506Kb) говорит что сторонние газы из аквариумной воды постоянно скапливающиеся под реактором легче чем CO2, поэтому отверстие сброса излишка газов находится сверху. Ставится он под водой (мин. 5см), так что контакт сбрасываемого излишка CO2 с водой будет. В этом главное отличие CO2 Topper от моего реактора. ^ Bio-CO2 by Adriaan Briene [https://members.lycos.nl/brieneoord/aqua/co2biorecept.html] CO2, De diffusor by Adriaan Briene [https://members.lycos.nl/brieneoord/aqua/co2diffusor.html] последнее обновление 26 сентября, 2015 | amania v2.5 | © 2003-2015 naman

Tekhi – Юр, когда ты рассказывал про СО2-блондинку, ты обещал рассказать про то, как его через колокол подавать. Расскажешь?

Ю.В. – Без проблем. Для начала- что есть колокол. Его еще называют колпачком. Колокол это пассивный реактор для углекислого газа циклического действия.

Tekhi – Что это значит?

Ю.В. – Это значит, что газ в него закачивается периодически из источника и постепенно сам растворяется. Не принудительно, как в активных реакторах, а сам, постепенно. С одной стороны это хорошо- не нужны дополнительные, часто сложные и дорогостоящие девайсы. С другой- не очень. Сильно концентрацию не поднимешь- до 15, максимум на мягкой воде до 20 мг/л.

Tekhi – Так это ж хорошо- передоза не получишь!

Ю.В. – Ну, да. Но и сильно форсированного травника не получишь. Впрочем, для среднеразогнанного, которых, как правило, большинство, этого достаточно.

Итак, считаем колокол. Мы не берем в расчет начальный период работы колокола, когда мы его только поставили и газа нужно много для выхода на “рабочий” режим. Будем считать уже для “рабочего режима”, когда нам нужно только компенсировать выработанный газ.

По моим наблюдениям, больше чем 5 мг/л за день среднефорсированный травник газу не выедает. Вот эти 5 мг/л и примем за “рабочую гипотезу”- нам их нужно компенсировать с помощью колокола.

Сразу хочу сказать, что этот расчет очень грубый- не учитывает ни выветривание газа, ни добавление его за счет естественных процессов в аквариуме- дыхания рыб и растений, гниения и т.д. Кроме того, он не учитывает исходные параметры аквариумной воды.  Поэтому будем его считать за “отправную точку. А дальше ты уже сможешь корректировать свои действия- либо подавать меньше, не полный колпачок, либо подавать больше.

Tekhi – Ок.

Ю.В. – Для начала, проверим, не заработаем ли мы рН стресс при увеличении концентрации СО2 на 5 мг/л за примерно пол-часа (среднее время растворения СО2 из среднестатистического колпачка). Примем среднюю (у большинства) КН воды равную 4 градусам. По калькулятору СО2  при разных исходных рН увеличение концентрации на 5 мг/л приводит к снижению рН от 0,2 до 0,4. В пределах разумного.

Далее расчет ведем исходя из 10л аквариумной воды (именно воды, а не “грязного” объема аквариума).

Повышение концентрации на 5 мг/л обозначает, что в 10л воды мы должны подать 50 мг СО2. Его плотность при атмосферном давлении составляет чуть менее 2  мг/см3.  Значит, для подъема концентрации СО2 в аквариуме на 5 мг,  нам нужно подать 25 см3 СО2 в каждые 10л воды. Вообще, для удобства расчета, переведу эти цифры в формат “1 мг/л на 1 л”

Для того чтобы поднять концентрацию СО2 в воде на 1 мг/л нужно в среднем на каждый литр аквариумной воды подать 0,5 мл (см3) СО2 при атмосферном давлении.

Tekhi – “В среднем”, это потому что ты не учитывал параметры исходной воды?

Ю.В. – Да. Вот например у меня аквариум на 20л воды “чистыми”. Вода у меня не мягкая- КН 6 и я хочу за один раз утром поднять СО2 на 8 мг/л (это соответствует изменению рН на 0,3- вполне допустимо. Мне на эти 20л нужно

0,5х20х8=80 мл колокольчик))

Tekhi – А как сам колокол лучше делать? Какой формы?

Ю.В. – Ну, для уменьшения скорости растворения газа во избежание резкого снижения рН, площадь зеркала должна быть минимальна. Этому требованию отвечает прямоугольник с большим коэффициентом соотношения длин сторон.

Tekhi – Вытянутый?

Ю.В. – Ну, можно сказать и так))

Для увеличения объема колокола у него должна быть приличная высота (необходимая для одно- или двухкратной в сутки подачи – по твоему желанию. Конечно, удобнее закачать один раз, с утра. Но, при мягкой воде лучше всеж делать это за два раза, с перерывом.

Для удобства контроля уровня газа, он должен быть прозрачным.

Для удобства монтажа, он должен быть на присосках или зажиме.

Для удобства сброса балластных газов (воздуха), всегда имеющегося в СО2 и скапливающегося в колоколе, в нем желателен дополнительный краник.

Ну и он должен быть достаточно эстетичным, чтоб не портить вид аквариума))

В итоге, я для себя принял за оптимум прямую призму из оргстекла.

Tekhi – Покажешь как делал?

Ю.В. – Конечно!

Вначале нарезаем оргстекло по необходимым размерам

Потом клеим его в коробочку.

Клеить лучше либо специальным полистирольным клеем на основе дихлорэтана, либо суперклеем, но обязательно гелевым.

В итоге, получилась такая коробочка

Ее размеры (внутренние, ДШВ) 12х1,5х4 см= 72 см3 Почти 80)) Как раз те, которые я чуть выше насчитал.

Tekhi – А почему стекло матовое?

Ю.В. – Я мелкой шкуркой заматовал заднее и боковые стекла- чтоб было лучше видно уровень газа.

Потом прожигаем отверстие для иголки (через которую газ подается) и высверливаем отверстие для краника сброса балластных газов. Вклеиваем их и приклеиваем присоски.

В общем все)) Осталось только в аквариум установить.

Tekhi – Класс! И что, такого колокола на день хватит?

Ю.В. – Повторяю, расчет был достаточно условный, по месту нужно будет корректировки вносить. Но, я думаю, что по-крупному я угадал))

Tekhi – А еще варианты колоколов покажешь?

Ю.В. – Да без проблем. Вот, например, тебе из коробочки от зубочисток)) Это 40мл, для 10-и литрового наника. В двух вариантах- на присосках и на прищепке))

 

Tekhi – А какой куда?

Ю.В. – На прищепке удобнее когда его нужно часто снимать и двигать. На присосках менее мобильный, но симпатичнее))

Tekhi – А почему нет краника для сброса воздуха балластного?

Ю.В. – Права)) Надо будет сделать.

Tekhi – А совсем простой, ну, чтоб хоть попробовать как оно будет покажешь?

Ю.В. – Ну, самый простой (проще уже некуда!) из обрезка бутылки с иглой, воткнутой в крышку))

Tekhi – Ясно.

Я правильно понимаю, что использование таких колоколов ограничено наноаквариумами только из-за их размеров?

Ю.В. – В общеем да. Можешь посчитать какого размера должен быть колокол для твоих 180л)) Кроме того, там где нужно СО2 растворять много, с высокими концентрациями, уже нужны активные реакторы или атомайзеры с диффузорами.

Tekhi – А почему в наники их нельзя?

Ю.В. – Ну, атомайзер в наник нельзя потому что для его работы нужен внешний фильтр. А диффузор можно. Но он, в отличие от колокола будет не в верхней, обычно малозаметной, части аквариума, а на виду. Кроме того, диффузор требует постоянного стабильного давления в источнике газа. А колоколу подходят и накопительные типа СО2-блондинки, газводы с иглой и т.д.

Tekhi – Юр, последний вопрос. В каком месте аквариума правильнее устанавливать колокол? Ну, чтоб растворялось лучше. Возле фильтра, на течении?

Ю.В. – Мутный вопрос, Ириш. С т.з. быстрого и более эффективного растворения, конечно лучше на течении. А вот насколько в каждый конкретный момент нужна это быстрота – вопрос. Иногда и не нужно быстрого растворения)))

Tekhi – Ясно. От потребностей, задач и по обстановке.

Спасибо, Юр. Буду пробовать при случае.

Лекция 7 -8.

Тема:
Химический эксперимент по неорганической
химии.

План

1. Техника и методика
демонстрационных опытов по получению
и сбору газов.

2.Техника и методика
демонстрационных опытов по изучению
термической нестойкости простых и
сложных веществ.

3. Техника и методика
проведения экспериментальных опытов
по изучению свойств кислот.

4. Техника и методика
демонстрационных опытов по изучению
электролитов.

5. Техника и методика
опытов по изучению закона сохранения
массы веществ.

6. Техника и методика
проведения занимательных опытов по
химии

по получению,
сбору газов и изучению их свойств.

Опыт
1. Получение
кислорода разложением калий перманганата.
Горение

углерода
в кислороде.

Оборудование:
лабораторный
штатив, пробирки, пробка с газоотводной
трубкой, кристаллизатор с водой, вата,
стеклянная пластинка.

Реактивы:
кристаллический калий перманганат,
древесный уголь.

Ход эксперимента.

Получение кислорода
нагреванием калий перманганата.

Сбор прибора.
Прибор для получения газа состоит из
пробирки и газоотводной трубки. Соберите
прибор. Для этого плотно закройте
пробирку пробкой с газоотводной трубкой,
как бы вкручивая ее.

Проверьте прибор
на герметичность. В невысокую посуду
налейте воды на половину ее объема.
Конец газоотводной трубки опустите в
воду и согрейте пробирку рукой. Если
соединение пробирки, пробки и газоотводной
трубки герметично, то за несколько
секунд из трубки появятся пузырьки
воздуха.

Насыпьте
в пробирку кристаллический порошок
калий перманганата слоем в 1,5-2 см.
Положите
в верхнюю часть пробирки рыхлый комочек
ваты для того, чтобы твердое вещества
во время опыта, распыляясь, не летело
вместе с кислородом. Вата не должна
соприкасаться со всей массой калий
перманганата, иначе при нагревании она
вспыхнет. Закройте пробирку пробкой с
согнутой на конце газоотводной трубкой
и закрепите ее в штативе с помощью лапки.
В кристаллизатор, наполовину заполненный
водой, переверните пробирку с водой
накрытую стеклянной пластинкой, согнутый
конец газоотводной трубки подведите
под пробирку и нагрейте пробирку с калий
перманганатом. Когда пробирка заполнится
кислородом, закройте ее и достаньте с
воды. Конец газоотводной трубки вынимайте
с воды, не прекращая нагревание.

2КМnO₄→K₂MnO₄
+ MnO₂
+ O₂

Горение
углерода в кислороде.

Возьмите пинцетом
кусочек древесного угля и раскалите
его в пламени. Потом быстро внесите
уголек в стакан с кислородом.

С+
О₂→СО₂

Наблюдайте горение
уголька ярким пламенем.

Опыт
2.
Состав
воздуха

Оборудование:
стеклянный
колокол, кристаллизатор, крышка от тигля
или фарфоровая чашка, пробка, пробка со
стеклянной трубкой, химический стакан,
лучинка, стеклянная палочка, газоотводная
трубка.

Реактивы:
вода, фосфор,
известковая вода.

Ход
эксперимента:

Стеклянный
колокол размечают на шесть равных по
объему частей. Делают это следующим
образом: колокол закрывают резиновой
пробкой и наполняют водой, объем которой
измеряют переливанием ее в мерный
цилиндр. Далее рассчитывают число
миллилитров, равное 1/6 объема колокола.
Например, объем колокола равен 2,4 л,
значит, 1/6 его объема равна: 2,4л:6 = 0,4 л.
Теперь в колокол наливают найденное
количество миллилитров воды, делая
каждый раз пометку ее уровня при помощи
воскового карандаша или наклеиванием
цветных полосок бумаги, которые покрывают
парафином. Подготовленный стеклянный
колокол ставят в большой кристаллизатор,
открывают резиновую пробку и приливают
в кристаллизатор воды до первого деления.
Колокол вынимают из воды и на ее
поверхность опускают большую корковую
пробку, на которую кладут крышку от
тигля или фарфоровую чашечку с небольшим
количеством фосфора. Фосфора надо брать
столько, чтобы он соединился с кислородом,
находящимся в объеме колокола, примерно
0,25 г на 1 л объема колокола. При очень
большом количестве фосфора сразу
выделяется слишком много теплоты; воздух
сильно расширяется и часть его
пробулькивает через воду. Для поджигания
фосфора сильно накаляют конец стеклянной
палочки, которым дотрагиваются до
фосфора. Горло колокола быстро закрывают
резиновой пробкой (закрыть плотно, чтобы
не проходил воздух!). Колокол постепенно
наполняется белым дымом – фосфор(V)
оксидом, который затем растворяется в
воде. Минут через 10 – 15, когда рассеется
белый дым и охладятся газы под колоколом,
вода поднимется примерно на 1/5 объема
колокола.

Для
исследования оставшихся газов в чашку
наливают воды до ее уровня под колоколом,
что необходимо для предотвращения
затягивания при открывании пробки в
сосуд окружающего воздуха. Далее на
короткое время пробку вынимают, а
содержимое исследуют горящей лучинкой,
которая в нем гаснет. Для доказательства
того, что оставшийся газ – азот, быстрым
движением пробка заменяется другой со
вставленной в нее газоотводной трубкой,
конец которой опускают в стакан с
небольшим количеством известковой
воды. При подливании воды в кристаллизатор
газы, находящиеся под колоколом,
пробулькивают через известковую воду,
но никакого помутнения не наблюдается.

Опыт
3. Получение
водорода. Горение водорода.

Оборудование:
пробирки, горелка, предметное стекло,
тигельные щипцы.

Реактивы:
разбавленная сульфатная или хлоридная
кислота, цинк.

Ход
эксперимента.

В
пробирку на ¼ ее объема наливают
разбавленную кислоту и кладут 3-4 кусочка
цинка. Подождав до вытеснения из нее
воздуха, получающийся водород поджигают.
В оставшейся после реакции жидкости
доказывают присутствие растворенного
цинк сульфата или хлорида, что делают
путем выпаривания капель раствора на
стеклянной пластинке.

При
получении большого количества водорода
для изучения его свойств применяют
приборы, например, аппарат Киппа.

Испытание водорода
на чистоту.

Перед
поджиганием водорода у конца газоотводной
трубки прибора, из которого его получают,
или перед сбором его в цилиндр для
демонстрации горения необходимо
предварительно убедиться в его чистоте.
В противном случае при проведении опыта
может произойти сильный взрыв.

Для
испытания водорода на чистоту им
наполняют пробирку путем вытеснения
воздуха (держать вертикально вверх
дном), которую вдали от прибора подносят
к пламени горелки. Если слышится резкий
взрыв, то это означает, что водород
смешан с воздухом. В этом случае нельзя
поджигать водород непосредственно у
прибора, так как может произойти сильный
взрыв.

Необходимо повторно
испытать водород на чистоту.

Горение
водорода.

Получают и поджигают
проверенный на чистоту водород, пламя
направляют внутрь стакана. Наблюдают
запотевание стенок стакана.

Опыт
4. Получение
карбон (IV)оксида в лаборатории и изучение
его свойств.

Оборудование:
аппарат Киппа, пробирка, лучинка,
химические стаканы, индикаторная бумага,
два химических стакана, свечка.

Реактивы:
мрамор,
раствор
хлоридной кислоты,
вода, лакмус.

Ход
эксперимента.

В
аппарат Киппа кладут мрамор и наливают
раствор хлоридной кислоты (1: 1). Собирают
газ в пробирку или колбу, стоящую вниз
дном.

В
пробирку с собранным карбон (IV) оксидом
вносят горящую лучинку – она затухает.

Взаимодействие
карбон (IV) оксида с водой.

Описание порядка
выполнения опыта:

• в
  стакан наливают воду;

• при
  помощи универсального индикатора
  определяют рН раствора, водородный
  показатель для дистиллированной воды
  равен 6;

• пропускают
  через воду поток углекислого газа;

• повторно
  при помощи универсального индикатора
  определяют рН раствора. Цвет индикатора
  изменился, рН равен 4;

• при
  растворении карбон (IV)
  оксида в воде образуется карбонатная
  кислота:

CO₂
+ H₂O
⇆
H₂CO₃
;

• при
  диссоциации угольной кислоты образуются
  ионы гидрогена, которые придают раствору
  кислую среду:

H₂CO₃
⇆
HCO₃^–
+ H⁺

HCO₃^–
⇆
CO₃^2-
+ H⁺

Переливание
карбон (IV) оксида из стакана в стакан.

На
одном большом химическом стакане
восковым карандашом ставят цифру 1, на
другом – 2. Стакан 1 заполняют карбон
(IV) оксидом путем вытеснения воздуха.
Из стакана 1, словно жидкость, переливают
карбон (IV) оксид в стакан 2. Затем с помощью
горящей лучины убеждаются в том, что
карбон (IV) оксид находится в стакане 2.

Опыт
5. Получение
гидроген хлорида и изучение его свойств.

Оборудование:
колба Вюрца, газоотводная трубка, стакан,
капельная воронка, штатив,
газовая горелка, толстостенная склянка.

Реактивы:
натрий хлорид, концентрированная
сульфатная кислота, вода, синий лакмус,
аргентум (Ι) нитрат.

Ход эксперимента

Получение
гидроген хлорида.

Для
получения гидроген хлорида необходимо
собрать прибор, который состоит из колбы
Вюрца, закрепленной в лапке штатива,
которую закрывают капельной воронкой.
В колбу насыпают 15-20 г натрий хлорида.
Из капельной воронки приливают
концентрированную сульфатную кис­лоту.
Реакция начинается без нагревания. Для
ускорения ее колбу подогревают. Нужно
следить за тем, чтобы масса реагирующих
веществ несильно пенилась, иначе она
будет переброшена в при­емник для
собирания газов. Гидроген хлорид, как
газ более тяжелый, чем воздух, собирают
в сосуд, расположенный отверстием вверх.
Газоотводную трубку опускают до дна
сосуда. Выделение белого тумана у выхода
сосуда показывает, что он заполнился
гидроген хлоридом. Когда необходимый
для опыта сосуд заполнится гидроген
хлоридом, то следует прекратить нагревание
колбы, а конец газоотводной трубки
опустить в колбу с водой, чтобы поглощать
выделяющийся газ. Газоотводную трубку
не следует опускать в воду, ее держат
близко над поверхностью воды, иначе в
случае прекращения выделе­ния гидроген
хлорида вода может быть переброшена в
колбу.

Свойства
гидроген хлорида.

а)
Растворимость гидроген хлорида в воде
очень велика. При комнатных условиях в
1 объеме воды растворяется 500 объемов
гидроген хлорида. Для демонстрации
этого свойства цилиндр с гидроген
хлоридом опускают в чашку с водой. Вода
устремляется в него и почти полностью
его заполняет. Раствор разделяют на две
части. В одну приливают раствор синего
лакмуса или опускают лакмусовую бумажку.
В другую добав­ляют раствор аргентум
(Ι) нитрата, чтобы доказать наличие
хлорид­ов. Таким образом, будет
показано, что раствор гидроген хлорида
в воде – это хлоридная кислота.

б)
После выяснения сущности процесса
растворения гидроген хлорида учащимся
может быть продемонстрирован опыт
«фонтан». Для этого большую толстостенную
склянку заполняют гидроген хлоридом и
закрывают хорошо подобранной резиновой
проб­кой с газоотводной трубкой,
которую опускают в сосуд с водой,
под­крашенной раствором синего
лакмуса. Конец трубки закрывают под
водой указательным пальцем и, не отнимая
палец, опрокидывают склянку дном вниз.
Встряхивают ее несколько раз так, чтобы
нес­колько капель воды из газоотводной
трубки попали в склянку (паль­цем все
время плотно прижимать отверстие
трубки!). Теперь снова опрокидывают
склянку вверх дном и газоотводную трубку
опускают в сосуд с водой, подкрашенной
синим лакмусом. Под водой отнимают палец
от газоотводной трубки. Вследствие того
что в каплях воды, попавших в склянку
из газоотводной трубки, растворится
много гидроген хлорида, то в склянке
создается разреже­ние и жидкость под
атмосферным давлением образует фонтан
в колбе. Раствор становится красным.
Опыт можно проводить не только в склянке,
но и в круглодонной толстостенной колбе.
Для опыта нельзя брать тонкостенную
посуду, так как она может быть раздавлена
атмосферным давле­нием.

Опыт
6. Получение
аммиака в лаборатории. Растворение
аммиака в воде.

Оборудование:
плоскодонная колба, круглодонная колба,
пробирки, пробки с газоотводными
трубками, кристаллизатор, пробки,
горелка, зажим Мора, лабораторный штатив,
фарфоровая чашка.

Реактивы:
нашатырный спирт, аммоний хлорид, кальций
гидроксид, фенолфталеин, вода.

Ход эксперимента.

Получение аммиака.

Вариант 1. Получение
аммиака нагреванием нашатырного спирта.

В колбе нагревают
нашатырный спирт, он разлагается на
аммиак и воду. В пробку колбы вставляют
довольно длинную трубку, которая служит
не только для выхода аммиака, но и для
конденсации образующихся водяных паров.
Аммиак собирают в опрокинутый вверх
дном цилиндр или колбу.

Вариант 2.

Аммоний хлорид и
кальций гидроксид приблизительно в
одинаковых объемах перемешайте в
фарфоровой чашке. Полученную смесь
высыпьте в сухую пробирку (приблизительно
1/3 пробирки), закройте ее пробкой с
газоотводной трубкой и закрепите в
лапке штатива так, чтобы дно пробирки
было немного выше отверстия. На
газоотводную трубку прибора наденьте
сухую пробирку, перевернутую вверх
дном.

Пробирку со смесью
нагрейте сначала всю, а потом в том
месте, где находится смесь. Когда
пробирка, надетая на газоотводную
трубку, наполнится газом (его запах
будет слышно в воздухе возле прибора),
медленно снимите ее, не переворачивая,
закройте отверстие пробкой и сохраните
для следующего опыта.

Растворение аммиака
в воде.

Вариант 1.

Пробирку с аммиаком,
полученным в предыдущем опыте, опустите
отверстием вниз в кристаллизатор с
водой. Откройте пробку под водой. Вода
поднимется в пробирку. Когда перестанет
подниматься, закройте пробирку под
водой пробкой и выньте из кристаллизатора.
К полученному раствору добавьте несколько
капель фенолфталеина.

Вариант 2. Аммиачный
«фонтан».

Аммиаком заполните
круглодонную колбу. Плотно закройте ее
пробкой с газоотводной трубкой, пережатой
зажимом Мора. После этого колбу разместите
над кристаллизатором с водой, в которую
предварительно добавьте несколько
капель фенолфталеина. Конец газоотводной
трубки погрузите в воду и снимите с нее
зажим. Вода в виде «фонтана» поднимется
в колбу.

Опыт
7. Взаимодействие
аммоний гидроксида с хлоридной кислотой.
Дым без огня.

Оборудование:
Химические
стаканы, пипетки

Реактивы:
концентрированный раствор аммиака,
концентрированная хлоридная кислота.

Ход
эксперимента.

В
один химический стакан нальем несколько
капель концентрированного раствора
аммиака, а во второй – несколько капель
концентрированной хлоридной кислоты.
Стаканы поднесем друг к другу. При этом
появляется белый дым – образуются
кристаллики аммоний хлорида:

NH₃
+ HCl
→NH₄Cl

Опыт
8. Получение
сульфур (ΙV) оксида и изучение его свойств.

Оборудование:
колбы, горелки, цилиндры, лучинки,
кристаллизатор с водой, пробка с капельной
воронкой, стеклянная пластинка.

Реактивы:
натрий сульфит, концентрированная
сульфатная кислота.

Ход эксперимента.

Получение
сульфур (IV)
оксида.

Для опыта собирают
такой же прибор, как и для получения,
гидроген хлорида (см. опыт 2).

а).
Колбу с твердым натрий сульфитом
закрывают пробкой с капельной воронкой.
При подливании концентрированной
сульфатной кислоты выделяется сульфур(ΙV)
оксид. Реакция идет без нагревания.

б).
К меди (стружки, опилки или проволока)
подливают концентрированную сульфатную
кислоту и нагревают. Собирают сульфур(ΙV)
оксид вытеснением воздуха в сосуд,
стоящий вниз дном.

Растворение
SО₂
в воде.

Поставить
цилиндр отверстием вверх и заполнить
его сульфур(ΙV) оксидом. Полноту заполнения
контролируют, как и с углекислым газом
– горящая лучина в оксиде гаснет. Цилиндр
закрывают стеклянной пластинкой и
отверстием вниз опускают в кристаллизатор
с водой. При покачивании цилиндра
постепенно в него заходит вода.

2NaHSО₄+H₂SО₄→Na₂SО₄+2SО₂↑+2H₂О;

Cu+2H₂SО₄→CuSО₄+SО₂↑+2H₂О

H₂О+SО₂→H₂SО₃