Исследовательская работа на тему "Энергия соленой воды"

Тезисы научно-исследовательской работы «Энергия солёной воды»

Автор работы: Мацкевич Максим Владимирович, учащийся 8 «Б» класса ГУО «Гимназия №1 г.Островца Гродненской области».

Руководитель работы: Базюк Татьяна Ивановна, учитель физики ГУО «Гимназия №1 г.Островца Гродненской области».

Наша жизнь невозможна без использования энергии. Человек использует энергию везде. Она нужна в наших домах для освещения и тепла, работы электроприборов. Она нужна, чтобы работали заводы и фабрики, чтобы двигался транспорт, чтобы получить тепло зимой. С давних пор люди научились использовать энергию. Например, ветряные или водяные мельницы, энергию ветра для движения парусных кораблей. Мне стало интересно, можно ли получить энергию другими способами, например, из раствора соленой воды.

В данной работе рассмотрена возможность получения электричества из раствора соленой воды. Выбор именно этой темы обусловлен необходимостью поиска альтернативных способов получения энергии.

Актуальность: человечество развивалось и открывало новые виды энергии, придя к традиционным источникам энергии, которые используются и сейчас.  Но в наше время появляются и новые, альтернативные источники.

Цель работы: исследование возможности получения энергии из раствора соленой воды.

Для достижения цели был решён ряд задач:

подобрать и изучить литературу по теме;

        собрать экспериментальную установку для получения энергии;

        исследовать зависимости силы тока и напряжения через раствор соли при различных условиях.

Гипотеза: сила тока и напряжение полученной энергии будет зависеть от вещества электродов, их диаметра и длины, концентрации соли и температуры раствора.

На практическом этапе работы сконструирована модель устройства для получения электроэнергии из раствора соленой воды. Система устройства состоит из двух электродов и раствора соленой воды. Для измерения силы тока и напряжения я использовал мультиметр (Рисунок 1).

Пластиковый стакан наполнялся водой объёмом 100 мл из-под крана, в воду добавлялась соль. Соль предварительно взвешивалась на электронных весах. При погружении в воду электродов, через раствор соли протекал электрический ток. Сила тока и напряжение измерялись мультиметром.

Рисунок 1. Самодельное устройство для получения энергии из раствора соленой воды

В качестве электродов я использовал алюминиевую, медную проволоки диаметром 2,5 мм и 0,3 мм, цинковую и стальные пластинки шириной 4,3 мм и 5,5 мм, многожильную алюминиевую проволоку.

Для проверки гипотезы были проведены эксперименты. Измерения проводились по 3 раза, для анализа использовались средние значения. При выполнении исследований соблюдалась техника безопасности, все исследования проводились под наблюдением учителя.

На данном этапе работы я приступил к исследованию зависимости силы тока и напряжения в растворах соли при различных условиях. На первом этапе работы я выяснил, как изменяется сила тока при увеличении расстояния между электродами_. В качестве электродов я использовал проволоку из различных материалов и различного диаметра. Я наблюдал, увеличение силы тока для электродов алюминий 2,5 мм + медь 2,5 мм (масса соли 10гр.), алюминий 2,5 мм + алюминий 2,5 мм (масса соли 5 гр.)

Наблюдалось уменьшение силы тока при использовании электродов медь 2,5 мм + медь 2,5 мм, алюминий 2,5 мм +  сталь 4,3 мм, алюминий 2,5 мм  +  сталь 5,5 мм), алюминий 2,5 мм + цинк, медь 2,5 мм + цинк, медь 2,5 мм + сталь 5,5 мм.

Для электродов алюминий 2,5 мм + медь 2,5 мм, алюминий 2,5 мм + алюминий 2,5 мм, алюминий 2,5 мм  +  сталь 4,3 мм наблюдается увеличение напряжения. Уменьшение напряжения: для электродов медь 2,5 мм + медь 2,5 мм, алюминий 2,5 мм + цинк, медь 2,5 мм + цинк.

Сравнивая использование многожильного и одножильного провода, сила тока у многожильного ниже, напряжение выше.

Измерив зависимость силы тока от диаметра проволоки электрода для меди и стали, я заметил, что сила тока зависит и от диаметра проволоки, чем больше диаметр, тем сила тока выше.

Дальше меня заинтересовало, как на результат повлияет масса соли в растворе. В первом случае я использовал йодированную соль. Во втором случае - морскую соль. В третий раз использовал поваренную каменную соль и проводил измерения при расстоянии между электродами 4 см и 5 см. Я заметил, что чем выше концентрация соли, тем выше и результат.

Выбирая соль для получения энергии, лучше отдать предпочтение поваренной соли.

Мне стало интересно, будет ли влиять на результат длина электрода. Я взял в качестве электродов алюминиевую и медную проволоку длиной 1 см, 2 см и 3 см и измерил силу тока на расстоянии между электродами 3 см, 4 см и 5 см. Оказалось, что длина электрода так же влияет на результат, чем больше длина, тем сила тока выше.

На следующем этапе работы я взял растворы соли при температуре t=30, 40 и 90⁰С. Сила тока зависит и от температуры жидкости: чем выше температура, тем больше сила тока.

В ходе работы была полностью реализована цель и решены поставленные задачи. Гипотеза подтвердилась. В результате проделанных опытов был сделан вывод, что с помощью соленой воды можно получить энергию, величина которой будет зависеть от длины,  диаметра и материалов электродов. Так же сила тока зависит от расстояния между электродами и температуры жидкости, концентрации в ней соли. На силу тока влияет и вид соли.

В качестве материала для электродов лучше использовать алюминий или медь + алюминий. Использование меди, алюминий + цинк, медь + цинк, медь + сталь вызывает уменьшение показаний силы тока и напряжения.

Влияет на результат показаний силы тока и напряжения диаметр и длина используемых электродов. Использование длинных электродов, большего диаметра дает более высокий результат.

Сравнивая использование многожильного и одножильного провода, сила тока у многожильного ниже, напряжение выше.

На результат влияет концентрация соли в растворе. Чем выше концентрация соли в растворе, тем выше и результат силы тока и напряжения. Выбирая соль для получения энергии, лучше отдать предпочтение поваренной соли.

На результат влияет и температура жидкости: чем выше температура, тем больше сила тока и напряжение.

Работа может быть использована как дополнительный материал на уроках физики, на классных часах в качестве познавательного материала.

В дальнейшем планирую работать над практическим применением моего устройства.

Список использованных источников

1.   Аккумулятор: устройство, назначение, принцип работы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://pue8.ru/elektricheskie-seti/805-kak-rabotaet-akkumulyator-i-iz-chego-on-sostoit.html . Дата доступа 20.01.2021

2.   А. П. Чупахин. Ионные процессы в водных растворах. Часть 2. Осаждение, окислительно-восстановительные и обменные реакции: учеб. пособие / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск: РИЦ НГУ, 2015. − 113 с.

3.   Сильные и слабые электролиты [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://obrazovaka.ru/himiya/silnye-i-slabye-elektrolity-soli.html. Дата доступа 20.01.2021

4.   Электролиты [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.chem-astu.ru/chair/study/solutions/1_1_Electrolytes.shtml. Дата доступа  16.01.2021

Скачано с www.znanio.ru