Egyéb kisérletek » Gázfejlődés pezsgőtablettából

Jelenség leírása

Hány köbcentiméter gáz fejlõdik egyetlen pezsgõtabletta vízben való feloldása során?

Eszközök

gázfejlődés, pezsgőtabletta

Magyarázat

M. 190. Hány cm3 gáz fejlõdik egyetlen pezsgõtabletta vízben való feloldása során?

Megoldás. A mérést legegyszerûbben úgy lehet elvégezni, hogy egy nagyobb edényben (akváriumban, üvegtálban) valamilyen eszközzel (pl. vízzel teli, a szájával lefelé fordított mérõhengerrel) felfogjuk a fejlõdõ gázt s a mérõhenger beosztásán leolvassuk a gáz térfogatát. Ha nem áll rendelkezésre mérõhenger, akkor ismert (megmért) belsõ átmérõjû edényben felfogva a gázt a gázoszlop magasságából kiszámíthatjuk a térfogatát. Megtehetjük azt is, hogy egy alul kilyukasztott nyitott mûanyagflakont egy kicsit nagyobb átmérõjû, vízzel töltött edénybe helyezünk. Miután a lyukon beáramló víz hatására a vízszint azonos magasságra áll be, a flakonba összemorzsolt pezsgõtablettát ejtünk, majd a kupakot szorosan rácsavarjuk. A keletkezett gáz a flakonból kiszorítja a víz egy részét, melynek térfogatát hosszúságméréssel könnyen meg lehet határozni.

A mérés akkor lesz utólag ellenõrizhetõ, más mérésekkel összevethetõ, ha a körülményeket minél pontosabban leírjuk. Fontos, hogy meghatározzuk (de legalább a dobozon levõ adatok alapján lejegyezzük) a pezsgõtabletta tömegét, megmérjük a víz hõmérsékletét, és ha módunkban áll, meghatározzuk a külsõ légnyomást is.

Akik többször megismételték a mérést (sajnos ennek korlátot szab a pezsgõtabletták nem elhanyagolhatóan kicsi ára), megfigyelhették, hogy a keletkezõ gáz mennyisége erõsen ingadozik, általában a késõbb elvégzett kísérleteknél egyre növekedett. Sokan rájöttek arra, hogy ez a vízben oldódó gáz (szén-dioxid) miatt van. Ez igen erõsen (akár 100 százalékkal is) befolyásolhatja a mérési adatokat, vagyis a mérésben igen jelentõs szisztematikus hibát okoz. (Emellett a vízszint változásából adódó nyomásváltozás - amit sokan számításba vettek, vagy az edények emelgetésével megpróbáltak kiküszöbölni - szinte teljesen elhanyagolható a külsõ légnyomás mellett.)

Az elsõ ,,feloldott'' tablettából még jelentõs mennyiségû szén-dioxid oldódik be a vízbe, a továbbiakból már egyre kevesebb, a közvetlenül megmérhetõ, kibugyborékoló gáz mennyisége tehát egyre többnek adódik. Kocsis Bence (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn. 12. évf.) megfigyelte, hogy a színes (málna ízû) tabletta csak a felfogóedényben festette meg a vizet, a külsõ tartályban nem. A tablettákat (fél tabletta egységekben növelve) sorozatban oldotta fel, s vizsgálta a keletkezõ gáz mennyiségének függését a tabletta sorszámától, majd a telítésbe hajló görbébõl következtetett a vízben maradó gáz mennyiségére. Gál Tamás (Zalaegerszeg, Ságvári E. Gimn. 11. évf.) két különbözõ mennyiségû vízben oldott fel tablettákat, s a keletkezõ gázból - feltételezve, hogy a vízben maradó gázmennyiség a víz térfogatával arányos - kiszámította a szisztematikus hiba nagyságát, és a számított értékkel korrigálta a mérési eredményeit. Kovács Krisztián (Nagykanizsa, Batthyány L. Gimn. 12. évf.) is különbözõ térfogatú edényekben oldva mérte a keletkezõ gáz térfogatát. Átlagolt mérési adatai: 380 cm3-es edényben 18, 240 cm3-es edényben 50, végül 180 cm3-es edényben 85 cm3 gázt fejlõdését észlelte. A gáz térfogatát a víz térfogatának függvényében ábrázolva közel lineáris függvényt kapott, amit a nulla (értelemszerûen: nagyon kicsiny) víztérfogatra extrapolálva az összes keletkezõ gázra a 140-150 cm3-es becsült értéket kapta. Érdemes megfigyelni, hogy ez a mennyiség mintegy nyolcszorosa (!) a legnagyobb (a gázt leginkább feloldó) vízmennyiségnél megfigyelhetõ gáz térfogatának.

Lazányi János (Debrecen, KLTE Gyak. Gimn. 12. évf.) különbözõ hõmérsékletû vízbe helyezett pezsgõstablettákat. A folyadékokban oldott gáz mennyisége erõsen függ a hõmérséklettõl. (Melegebb folyadékban kevésbé oldódnak a gázok, ezért lehet ,,kiforralni'' a vízbõl a levegõt, szén-dioxidot stb.) A hõmérséklet függvényében változó gázfejlõdési adatokból következtetni lehet a folyadékban maradó gáz mennyiségére is.

A vízben oldott gáz mennyiségét - a pezsgõtabletta kémiai összetételének és a reakció egyenletének ismeretében - számítással is meg lehet határozni. (Táblázatból kikereshetjük a szén-dioxid oldhatóságát a kísérleti körülményeknek megfelelõ nyomáson és hõmérsékleten, majd az eltávozó gáz mennyiségének ismeretében kiszámíthatjuk az oldatban maradó hányadot.)

Több versenyzõ úgy próbálta csökkenteni a vízben oldott szén-dioxid mennyiségét, hogy egy lombikban csak kevés vizet juttatott a tablettára, s a keletkezõ gázt hosszú, vékony mûanyagcsõbe vezette. A csõben kicsiny ,,vízdugó'' jelezte a térfogatváltozást, de számottevõ mennyiségû gázt nem tudott feloldani.

Néhányan tömegméréssel próbálkoztak: az oldás elõtti és utáni tömegek különbségébõl határozták meg az eltávozott gáz mennyiségét. Ez elvben jó, gyakorlatilag azonban nehezen megvalósítható eljárás. A kis különbségek miatt igen pontos mérlegre van szükség, és pl. a folyadék párolgását is figyelembe kell vennünk, továbbá a vízben feloldódó gáz problémája itt is jelentkezik.


Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Gál Tamás
  • Kocsis Bence
  • Kovács Krisztián
  • Lazányi János
  URI STRING  
/show/190/F-L
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
620,456 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0007
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0092
Total Execution Time  0.0099
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0006   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('d3e1d9b6e8902c1789192293a3180155''100.28.2.72''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1718277896) 
0.0006   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0007   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '190' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '190' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '190' 
0.0006   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '190' 
0.0006   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '190' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '190' 
0.0003   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '190'