Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học.

Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học. Báo cáo vật lý đại cương bài Khảo sát độ dẫn điện riêng của dung dịch và ứng dụng trong y học.

BÁO CÁO THỰC HÀNH VẬT LÝ BÀI 3: KHẢO SÁT ĐỘ DẪN ĐIỆN RIÊNG CỦA DUNG DỊCH

Các thông số hệ thống không thay đổi trong quá trình thực hành:

∆ x

x =3 %

t ° phòng=28℃

3.1 Độ dẫn điện riêng của dung dịch NaCl nồng độ C 0 (10 điểm)

Đồ thị độ dẫn điện riêng theo thời gian

Nhận xét 3.1 về độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch C0

- Độ dẫn điện của dung dịch NaCl có nồng độ C0 = 1000 mg/l tăng giảm không đều trong 20s, thấp nhất ở 0s, 3s, 9s và 11s với độ dẫn điện là 1664 S/cm, cao nhất ở giây thứ 19 với độ dẫn điện là 1672 S/cm

- Độ dẫn điện trung bình của dung dịch NaCl có nồng độ C0 là 1667 S/cm

3.2 Độ dẫn điện riêng của dung dịch NaCl nồng độ C 1 (10 điểm)

Đồ thị độ dẫn điện riêng theo thời gian

Nhận xét 3.2 về độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch C1

- Độ dẫn điện của dung dịch NaCl có nồng độ C1 = 800 mg/l tăng giảm không đều trong 20s, thấp nhất ở t = 8s với độ dẫn điện là 1369 S/cm, cao nhất ở t = 3s với độ dẫn điện là 1384 S/cm

- Độ dẫn điện trung bình của dung dịch NaCl có nồng độ C1 là 1377 S/cm, thấp hơn độ dẫn điện trung bình của C0

3.3 Độ dẫn điện riêng của dung dịch NaCl nồng độ C 2 (10 điểm)

Đồ thị độ dẫn điện riêng theo thời gian

Nhận xét 3.3 về độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch C2

- Độ dẫn điện của dung dịch NaCl có nồng độ C2 = 600 mg/l tăng giảm không đều trong 20s, thấp nhất ở t = 9s với độ dẫn điện là 984.7 S/cm, cao nhất ở t = 20s với độ dẫn điện là 999.6 S/cm

- Độ dẫn điện trung bình của dung dịch NaCl có nồng độ C2 là 993.3 S/cm, thấp hơn độ dẫn điện trung bình của C0 và C1

3.4 Độ dẫn điện riêng của dung dịch NaCl nồng độ C 3 (10 điểm)

Đồ thị độ dẫn điện riêng theo thời gian

Nhận xét 3.4 về độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch C3

- Độ dẫn điện của dung dịch NaCl có nồng độ C3 = 400 mg/l tăng giảm không đều trong 20s, thấp nhất ở giây thứ nhất và thứ hai với độ dẫn điện là 709

S/cm, cao nhất ở t = 16s với độ dẫn điện là 727.4 S/cm

- Độ dẫn điện trung bình của dung dịch NaCl có nồng độ C3 là 718.4 S/cm, thấp hơn độ dẫn điện trung bình của C0, C1, và C2

3.5 Độ dẫn điện riêng của dung dịch NaCl nồng độ C 4 (10 điểm)

Đồ thị độ dẫn điện riêng theo thời gian

Nhận xét 3.5 về độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch C4

- Độ dẫn điện của dung dịch NaCl có nồng độ C4 = 200 mg/l tăng giảm không đều trong 20s, thấp nhất ở t = 9s với độ dẫn điện là 401.1 S/cm, cao nhất ở t = 5s với độ dẫn điện là 409.8 S/cm

- Độ dẫn điện trung bình của dung dịch NaCl có nồng độ C4 là 404.9 S/cm, thấp hơn độ dẫn điện trung bình của C0, C1, C2, và C3

 Kết luận 3.1 về sự ảnh hưởng của nồng độ đến độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch

- Nồng độ dung dịch NaCl càng giảm, độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch càng giảm

 Độ dẫn điện riêng trung bình của dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch

3.6 Từ các thực nghiệm trên,

3.6.1 Trình bày các bước xây dựng đồ thị đường chuẩn, là đồ thị thiết lập mối quan hệ

độ dẫn điện riêng và nồng độ của dung dịch NaCl? (10 điểm)

- Bước 1: Pha dung dịch NaCl với nồng độ C0 = 1000mg/l; C1 = 800mg/l; C2 = 600mg/l; C3 = 400mg/l; C4 = 200mg/l vào các cốc có mỏ

- Bước 2: Khởi động phần mềm “Logger Pro 3”

- Bước 3: Cho đầu dò vào dung dịch có nồng độ C0

- Bước 4: Khi nhấn nút “Collect” để ghi nhận độ dẫn điện riêng thì sau khoảng 20s nhấn nút “Stop”

- Bước 5: Bấm tổ hợp phím “Ctrl + J”  Chọn Stat  Lưu lại hình ảnh đồ thị

- Bước 6: Làm tương tự với những dung dịch còn lại

- Bước 7: Khởi động Microsoft Excel

- Bước 8: Nhập số liệu như bảng dưới đây:

Nồng độ dd NaCl (mg/l) Độ dẫn điện riêng trung bình (S/cm)

- Bước 9: Chọn vùng số liệu:

- Bước 10: Chọn Insert  Chọn Scatter  Chọn kiểu đầu tiên  Được đồ thị như sau:

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 0

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

- Bước 11: Nhấp chuột phải vào ô vuông trên đồ thị  Chọn Add Trendline 

Click vào 2 ô Display Equation on chart và Display R-Squared value on chart

 Nhấn Close Ta được đồ thị đường chuẩn của độ dẫn điện riêng trung bình theo nồng độ của dung dịch NaCl như sau:

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

f(x) = 1.59 x + 77.28 R² = 1

Linear ()

Đồ thị đường chuẩn của độ dẫn điện riêng trung bình theo nồng độ của dung dịch

NaCl

3.6.2 Tìm các tham số tạo nên phương trình đường chuẩn? (5 điểm)

Tham số tạo nên phương trình đường chuẩn y = 1.5914x + 77.28 là:

 a = 1.5914

 b = 77.28

3.6.3 Tìm hệ số tương quan của phương trình đường chuẩn (Correlation hay R^2)? (5 điểm)

Hệ số tương quan của phương trình đường chuẩn y = 1.5914x + 77.28 là:

 r2 = 0.9977

3.7 Từ thực nghiệm đến thực tiễn (30 điểm)

3.7.1 Liệt kê tên của các dụng cụ, thiết bị ghi nhận hay áp dụng hiệu ứng độ dẫn điện của dung dịch? (10 điểm)

- Sensor đo độ dẫn điện kiểu điện từ

- Bút đo độ mặn

- Máy điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE - C4D)

- Máy quan trắc môi trường/quan trắc nước mặt

3.7.2 Mô tả chức năng chính của một dụng cụ, thiết bị ở mục (3.7.1)? (10 điểm)

1 Sensor đo độ dẫn điện kiểu điện từ dùng để xác định độ dẫn của dung dịch

2 Bút đo độ mặn để đo ion Natri để tính nồng độ muối NaCl, đo độ mặn của đất

để cải thiện nông nghiệp; kiểm nghiệm thực phẩm ; nuôi trồng thủy hải sản

3 Máy điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE - C4D) dùng để phân tích dược phẩm, dược liệu, thực phẩm

4 Máy quan trắc môi trường/quan trắc nước mặt để đo các chỉ tiêu pH, độ mặn, oxy hòa tan, tổng rắn hòa tan, độ đục, nhiệt độ, nitrat, amoni

3.7.3 Trình bày sơ đồ và nguyên lý hoạt động một dụng cụ, thiết bị ở mục (3.7.1)? (10 điểm)

1 Sensor đo độ dẫn điện kiểu điện từ

Muối tồn tại dưới dạng ion natri (mang điện tích dương) và ion chloride (mang điện tích âm) di chuyển tự do trong nước Một khi trường điện từ xuất hiện, điện tích dương sẽ di chuyển về điện cực âm và điện tích âm sẽ di chuyển về điện cực dương, máy sẽ tính toán để cho ra kết quả đo

3 Máy điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE

-C 4 D)

Điện di mao quản là một kỹ thuật tách các chất dựa trên sự di chuyển khác nhau của các phân tử chất (chủ yếu là các ion mang điện tích) trong dung dịch chất điện ly

có chất đệm pH và trong tác dụng của điện trường nhất định do thế (V) đặt vào hai đầu mao quản sinh ra

Sơ đồ phân tích hệ điện di mao quản

Trong phương pháp điện di mao quản, detector đo độ dẫn là một trong những loại detector rất được chú ý, tuy có độ nhạy thấp hơn so với các kĩ thuật điện hóa khác nhưng lại có ưu điểm là detector đa năng có thể dùng cho rất nhiều loại chất phân tích khác nhau Detector này có thể thu nhỏ, thuận lợi khi kết hợp với các mao quản có đường kính hẹp, thậm chí với các microchip mà không ảnh hưởng đến độ nhạy và các tính chất khác của detector

 Nguyên lý hoạt động C 4 D

Nguyên lý hoạt động của C4D được minh họa trong hình 1

Hình 1 Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc

Nguồn điện xoay chiều (V) với tần số (f) được áp vào điện cực thứ nhất Tại điện cực thứ hai, tín hiệu đo được ở dạng cường độ dòng điện (I) Theo đó, dòng điện thu được tại điện cực thứ 2 sẽ phụ thuộc vào độ lớn của điện thế V và tần số f

Hình 2 Sơ đồ biểu diễn cấu trúc (A) và mạch điện tương đương (B) của cảm biến đo

độ dẫn không tiếp xúc

Tín hiệu đầu ra thu được ở dạng cường độ dòng điện (xoay chiều), sau đó sẽ được chuyển đổi và khuếch đại thành tín hiệu dạng vôn thế (xoay chiều), thông qua việc sử dụng một điện trở khuếch đại (Rfeedback) Vôn thế xoay chiều sau đó được chuyển đổi thành vôn thế 1 chiều, lọc nhiễu và khuếch đại, sau cùng chuyển đổi thành

4 Máy quan trắc môi trường/quan trắc nước mặt

 Thiết bị đo độ dẫn/TDS/độ mặn - Inductive Conductivity sensor

 Nguyên lý hoạt động

Độ dẫn điện đo theo nguyên lý cảm ứng điện được thực hiện bằng cách cho một dòng điện xoay chiều (AC) đi qua lõi quấn các cuộn dây cảm ứng với dòng điện trong dung dịch điện ly Dòng điện cảm do dung dịch này sinh ra một dòng điện trong lõi quấn dây thứ hai Lượng dòng điện cảm trong lõi thứ hai tỉ lệ thuận với độ dẫn điện của dung dịch

 Ưu điểm

Ưu điểm chính của độ dẫn cảm ứng là các lõi dây không tiếp xúc với dung dịch

Vì các lõi dây được cô lập khỏi dung dịch nên các chất dầu và chất ô nhiễm khác với

số lượng vừa phải sẽ không gây nhiễu cho phép đo Ngoài ra, vỏ bọc lõi dây có thể chọn lựa để chịu đựng được trong môi trường có tính ăn mòn, nơi mà có thể nhanh chóng làm mòn dần các sensor truyền thống sử dụng điện cực kim loại