Как переводить со смеси на другую смесь: Как правильно перевести ребенка на другую смесь — www.wday.ru

Содержание

Перевод на другую смесь комаровский. Подошел ли ребенку новый состав? Рассмотрим схему введения новой смеси

Грудное вскармливание всегда было, есть и остается самым здоровым выбором для новорожденного малыша. Если ребенок употребляет в пищу грудное молоко, а все прикормы вводятся своевременно, то он получает абсолютно все необходимое для здорового роста и развития организма. Но нередки такие случаи, когда кормление грудью по каким-либо причинам становится невозможным, и возникает необходимость перевода младенца на искусственное вскармливание.

Но и здесь достаточно подводных камней: не каждая смесь может подойти ребенку. И если вдруг вышло так, что питание следует пересмотреть, то возникает резонный вопрос: «Как перейти с одной смеси на другую?»

Принципы искусственного вскармливания

Если есть возможность кормить малыша естественным способом, то вопрос об искусственном вскармливании лучше откладывать как можно дольше. Но если такой возможности нет, и ребенка по той или иной причине все же необходимо перевести на смесь, обратитесь к своему педиатру. Он, зная особенности вашего ребенка, посоветует подходящую смесь. А также доктор объяснит, как перевести ребенка на другую смесь, если предыдущая ему не подошла.

Перейдя на следует определить объем и частоту кормлений. Объем, прежде всего, зависит от возраста, но также и от массы тела ребенка. Что же касается частоты приема смеси, то для малышей от рождения и до четырех месяцев она составляет шесть раз в день. От шести и до десяти месяцев — четыре раза в день. И малыши постарше и до года — два раза в день.

Какие бывают смеси?

Выбор смеси — дело непростое. Ведь все они различны, и не каждая подойдет для вашего ребенка. Во-первых, тут все зависит от возраста малыша. И по этому критерию все существующие можно разделить на три группы. Первая — для детей первых 6 месяцев жизни. Вторая — до года. А третья группа уже включает в себя смеси для детей старше одного года.

Одной из наиболее широко известных является смесь «Малютка». Также смесь подбирают, учитывая особенности его здоровья и развития. Для здоровых малышей подходят стандартные смеси. А для деток с теми или иными пищеварительными проблемами существуют гидролизованные, кисломолочные, антирефлюксные, соевые и другие. Смесь «Малютка», помимо варианта для новорожденных, может предложить и некоторые другие разновидности. Например, в меню детей до года этот производитель предлагает включить каши с добавлением различных зерновых смесей. В отдельную группу можно отнести В общем, чтобы вопрос о том, как перевести ребенка на другую смесь, с большей вероятностью обошел вас стороной, нужно сразу отнестись к процессу выбора заменителя материнского молока достаточно серьезно.

Правила применения любой смеси

Первое, что необходимо помнить, — температура смеси, которую вы даете ребенку, не должна быть выше тридцати семи градусов. Тщательно соблюдайте все гигиенические правила в процессе приготовления. Воду используйте только покупную или фильтрованную. Но и ее тоже следует вначале закипятить. Время кипячения должно составлять не менее двух минут.

Аккуратно отслеживайте все пропорции, о которых сказано на упаковке. Нельзя смешивать продукты разных производителей. Всегда готовьте смесь только свежую и особенно хорошо изучайте все для любых ее состояний.

Режим кормления

Ребенка, употребляющего смесь, а не грудное молоко, гораздо легче приучить к режиму. Что дает режим? Ну, во-первых, он дает больше свободы родителям. А во-вторых, гораздо проще понять, как перейти на другую смесь грудничку, в случае необходимости, тем родителям, которые полностью или хотя бы частично контролируют процессы приема пищи своего ребенка. Приучая малыша к режиму, будите его днем, не давая спать между кормлениями больше чем три часа. Тогда ночной сон будет более длительным. И проснется он, скорее всего, не более одного раза.

Как определить, что смесь не подходит?

Задуматься о том, как перейти с одной смеси на другую, следует в ряде случаев. Ребенок может начинать плакать после еды. После каждого приема пищи следует рвота или непрекращающиеся нарушения стула. Боль в животике, вызванная коликой, которая идет в комплекте с вздутием и напряжением. Ребенок очень раздражен в течение дня, а по ночам очень часто просыпается. На лице может появиться сыпь, а кожа станет шершавой и по ощущению будет напоминать наждачную бумагу. Если вы обнаружили один или более из вышеуказанных симптомов, то вам необходимо обратиться к специалисту, чтобы он объяснил, как правильно перейти на другую смесь, и посоветовал, какая из них наилучшим образом подойдет вашему ребенку. Он, конечно же, примет во внимание все особенности организма вашего малыша.

Как перейти с одной смеси на другую?

Менять смесь без веской на то причины не нужно. Также не стоит необоснованно использовать гиппоалергенную или другие специальные виды. Если все же переход на другую смесь необходим, то осуществлять его следует правильным образом. Например, вы семь раз.

Тогда в первое кормление следует дать малышу десять миллилитров новой смеси, а все остальное оставить как есть.

Только помните о том, что мешать смеси в одну бутылочку нельзя. Вначале даем одну, а затем вторую. Все остальные приемы пищи остаются на старой смеси. Если все хорошо, то на следующий день даете по двадцать миллилитров новой смеси в первое и пятое кормление. Каждый день вы повышаете объем новой смеси на 20 миллилитров до тех пор, пока полностью оба кормления не заменятся. Теперь ежедневно заменяйте новой смесью еще одно кормление, но уже сразу в полном объеме. Такой постепенный переход поможет лучше всего маленькому организму адаптироваться к смене питания.

В данной статье было рассмотрено, как перейти с одной смеси на другую. Не нужно этого делать просто ради разнообразия или из-за красочной рекламы. Смена смеси должна быть полностью оправдана, ведь это своего рода стрессовая ситуация для детского организма. И не забывайте о том, что по любым вопросам, которые так или иначе касаются здоровья вашего малыша, следует обращаться к вашему педиатру. И тогда ребенок будет здоров, а его родители — счастливы и спокойны.

Когда женщина по каким-то причинам не может кормить ребенка грудью, ей на помощь приходят детские молочные смеси. Подобрать питание грудничку очень сложно, поскольку есть риск навредить его здоровью. По этой причине вводить новую смесь следует осторожно. Она должна быть приготовлена правильно (только из свежих и качественных продуктов) и соответствовать необходимой для пищеварительной системы ребенка температуре.

  • Показать всё

    Причины введения смешанного вскармливания

    Искусственное подкармливание малышей вводится при отсутствии или при малых количествах материнского молока в течение двух-трех суток после рождения.

    Еще один повод добавить смесь в рацион грудничка — послеродовая потеря веса. Если ежедневная прибавка к массе составляет менее 20 г, необходимо ввести смешанное питание.

    Смеси вводят в то время, когда не хватает материнского молока. Если его достаточно, то предпочтительнее кормить малыша им.

    Какая смесь подходит?

    Для смешанного вскармливания подойдут составы, воссоздающие свойства грудного молока. Их можно разделить на несколько видов:

    • частично адаптированные;
    • адаптированные;
    • стандартные;
    • специализированные;
    • пресные;
    • кисломолочные.

    Адаптированные смеси похожи на состав грудного молока, частично адаптированные подойдут для детей с 6 месяцев. Стандартные предназначены для детей, не страдающих теми или иными заболеваниями. Малышей-аллергиков и недоношенных грудничков следует кормить специализированными смесями.

    Названия продукций

    Подбирают смесь с учетом индивидуальных особенностей новорожденного. Выбрать подходящее детское питание можно с помощью таблицы:

    При аллергии к коровьему молоку назначают смеси, в составе которых есть соя:

    • Хайнц;
    • Энфамил;
    • Тутелли;
    • Нутрилон.

    К более дешевым продуктам относятся Малыш, Нутрилак, Агуша, Бабушкино лукошко, Малютка, Семилак, Нестожен.

    Состав питания

    Наличие в составе витаминов, минералов, полиненасыщенных жирных кислот, лактозы, пребиотиков, пробиотиков при искусственном вскармливании обязательно.

    Питание, которое подходит одному ребенку, у другого вызывает аллергические реакции, расстройства желудка. При кормлении необходимо ориентироваться на предпочтения малыша.

    Порядок перехода

    Перевести ребенка с грудного вскармливания можно в течение нескольких дней. Менять продукты следует постепенно. Исключение составляют малыши-аллергики, их переводят моментально.

    Адаптация к новому молоку происходит по следующей схеме:

    С каждым днем количество смеси постепенно увеличивают, заменяя ею грудное молоко. Адаптация к новой пище занимает около двух недель, иногда сопровождаясь расстройствами кишечника. По этой причине частая смена детского рациона не рекомендуется.

    Продукцию двух разных марок нельзя смешивать в одной бутылочке, даже если они одногой производителя.

Для полноценного развития новорождённому и грудничку требуется материнское молоко. Но возможность грудного вскармливания есть не всегда. При отсутствии лактации или при её низком качестве на помощь приходят адаптированные детские смеси. Они обеспечивают грудничкам необходимый ресурс питательных веществ.

Что делать, если малышу не подходит выбранная смесь

При возникновении аллергической реакции на тот или иной вид детского питания необходимо заменить его подходящим. Как правильно поменять смесь:

  • Показать малыша педиатру, выяснить причину отторжения питания организмом;
  • С помощью медицинского специалиста подобрать новое питание, соответствующее требованиям ребёнка;
  • Оценить состояние малыша. Нельзя менять смесь во время болезни, в период вакцинации.

Схема замены старого питания на другую смесь состоит из нескольких этапов:

  1. В 1 день предлагаем ребёнку 10 мл нового питания в утреннее кормление. Остаток докармливаем старой смесью;
  2. Во 2 день предлагаем 20 мл питания в утреннее и вечернее кормление, при условии хорошей переносимости. Остаток докармливаем старой смесью;
  3. 4-5 дней вводим по 20 мл питания утром и вечером, до полной замены кормлений;
  4. Оставшиеся дни заменяем по одному кормлению полноценной порцией нового питания. Например, сегодня заменили третье кормление, завтра четвёртое и так далее.

Родителям стоит знать! Новую и старую смеси разводят в ОТДЕЛЬНЫХ бутылочках.

Смена детского питания должна быть обоснованной. Нельзя его менять только из прихоти мамы или советов посторонних. Каждая замена – сильный стресс для детского пищеварения. А постоянные стрессовые ситуации могут привести к сбоям в работе пищеварительного тракта. Поэтому перед этой процедурой оцените все выгоды и риски, а потом принимайте решение.

Детская смесь – это натуральный заменитель грудного молока или дополнительный продукт в рационе малыша.

В зависимости от состава она бывает нескольких видов:

  • Адаптированная. Она почти полностью похожа на молоко матери.
  • Частично адаптированная. В ней нет молочной сыворотки, но в остальном она такая же, как материнское молоко.
  • Неадаптированная, другими словами цельное коровье или козье молоко.

Причины, по которым стоит перевести малыша с одной смеси на другую

Первую смесь ребенка должен выбирать педиатр, и только этот специалист может принять решение о ее замене.

Многие детские врачи, опираясь на степень влияния смеси на детский организм, сравнивают ее с лекарством.

Поэтому, чтобы принять решение о переходе на новую смесь, должны быть очень веские причины.

К ним относятся:

  1. Непереносимость белков молочного происхождения.
  2. Аллергия на составляющие.
  3. Лактозная недостаточность.
  4. Плановый переход, связанный с возрастом ребенка.

О том, что нужно заменить смесь, подскажут следующие признаки:

  1. Нарушение работы кишечника и, как следствие, стула. Малыша мучают запоры или, напротив, поносы. Также может наблюдаться вздутие живота, которое сопровождается коликами и газами.
  2. Частое и обильное срыгивание после кормления и в течение дня.
  3. Красноватая сыпь, раздражение на разных участках кожи.
  4. Постоянный голод, хоть ребенок съедает достаточно.
  5. Малыш слишком жадно пьет смесь или полностью от нее отказывается.
  6. Изменение поведения ребенка: капризы, сонливость, нарушение внимания и моторики.

Правила смены молочной смеси

Прежде всего, запомните, что выбирать новую смесь может только врач! Это не обычный продукт для взрослого человека, поэтому самодеятельность может навредить здоровью вашего ребенка!

Время перехода с одной смеси на другую занимает около одной недели. Ниже в таблице приведены порции новой смеси на каждый день. Практика показала, что лучше давать новую смесь во время утреннего кормления.

На 7-й день можно полностью отказаться от предыдущей смеси и перевести малыша на новое питание. Обращаем ваше внимание, что каждый день после введения в рацион новой смеси, необходимо следить за самочувствием ребенка.

Если вы заметили ухудшения состояния или изменения в поведении, следует прекратить давать новую смесь.

Что нельзя делать при переходе на новую смесь:

  • Отклоняться от указанного объема новой смеси, потребляемой ежедневно.
  • На второй или третий день резко переводить малыша на новую смесь.
  • Игнорировать обильные срыгивания, а также сыпь, вздутие животика.
  • Одновременно давать более одного вида новой смеси.

Как понять, что новая смесь подошла ребенку

Иногда, мамы так зациклены на проблемах со здоровьем своего ребенка, что даже после замены видят побочные эффекты.

Есть четыре признака, по которым можно понять, что смесь полностью подошла.

  1. Нормальный стул. Не нужно читать отзывы других мам на форумах, тем более – на их основе формировать выводы о нормальности. Если плотный стул наблюдается не реже одного раза в течение 48 часов, значит, кишечник работает правильно.
  2. Здоровая кожа. Отсутствие высыпаний и раздражений свидетельствует о том, что в смеси нет составляющих, которые вредят ребенку.
  3. Здоровое чувство голода. Малыш хочет кушать не чаще, чем раз в 3-3,5 часа. Как утверждают специалисты, именно это время говорит о том, что процесс пищеварения проходит без отклонений.
  4. Правильный набор веса, здоровый сон, отсутствие капризов, интерес к окружающему миру.

Когда женщина по каким-то причинам не может кормить ребенка грудью, ей на помощь приходят детские молочные смеси. Подобрать питание грудничку очень сложно, поскольку есть риск навредить его здоровью. По этой причине вводить новую смесь следует осторожно. Она должна быть приготовлена правильно (только из свежих и качественных продуктов) и соответствовать необходимой для пищеварительной системы ребенка температуре.

  • Показать всё

    Причины введения смешанного вскармливания

    Искусственное подкармливание малышей вводится при отсутствии или при малых количествах материнского молока в течение двух-трех суток после рождения.

    Еще один повод добавить смесь в рацион грудничка — послеродовая потеря веса. Если ежедневная прибавка к массе составляет менее 20 г, необходимо ввести смешанное питание.

    Смеси вводят в то время, когда не хватает материнского молока. Если его достаточно, то предпочтительнее кормить малыша им.

    Какая смесь подходит?

    Для смешанного вскармливания подойдут составы, воссоздающие свойства грудного молока. Их можно разделить на несколько видов:

    • частично адаптированные;
    • адаптированные;
    • стандартные;
    • специализированные;
    • пресные;
    • кисломолочные.

    Адаптированные смеси похожи на состав грудного молока, частично адаптированные подойдут для детей с 6 месяцев. Стандартные предназначены для детей, не страдающих теми или иными заболеваниями. Малышей-аллергиков и недоношенных грудничков следует кормить специализированными смесями.

    Названия продукций

    Подбирают смесь с учетом индивидуальных особенностей новорожденного. Выбрать подходящее детское питание можно с помощью таблицы:

    При аллергии к коровьему молоку назначают смеси, в составе которых есть соя:

    • Хайнц;
    • Энфамил;
    • Тутелли;
    • Нутрилон.

    К более дешевым продуктам относятся Малыш, Нутрилак, Агуша, Бабушкино лукошко, Малютка, Семилак, Нестожен.

    Состав питания

    Наличие в составе витаминов, минералов, полиненасыщенных жирных кислот, лактозы, пребиотиков, пробиотиков при искусственном вскармливании обязательно.

    Питание, которое подходит одному ребенку, у другого вызывает аллергические реакции, расстройства желудка. При кормлении необходимо ориентироваться на предпочтения малыша.

    Порядок перехода

    Перевести ребенка с грудного вскармливания можно в течение нескольких дней. Менять продукты следует постепенно. Исключение составляют малыши-аллергики, их переводят моментально.

    Адаптация к новому молоку происходит по следующей схеме:

    С каждым днем количество смеси постепенно увеличивают, заменяя ею грудное молоко. Адаптация к новой пище занимает около двух недель, иногда сопровождаясь расстройствами кишечника. По этой причине частая смена детского рациона не рекомендуется.

    Продукцию двух разных марок нельзя смешивать в одной бутылочке, даже если они одногой производителя.

Перевод на другую смесь и частый стул — Вопрос педиатру

Если вы не нашли нужной информации среди ответов на этот вопрос, или же ваша проблема немного отличается от представленной, попробуйте задать дополнительный вопрос врачу на этой же странице, если он будет по теме основного вопроса. Вы также можете задать новый вопрос, и через некоторое время наши врачи на него ответят. Это бесплатно. Также можете поискать нужную информацию в похожих вопросах на этой странице или через страницу поиска по сайту. Мы будем очень благодарны, если Вы порекомендуете нас своим друзьям в социальных сетях.

Медпортал 03online.com осуществляет медконсультации в режиме переписки с врачами на сайте. Здесь вы получаете ответы от реальных практикующих специалистов в своей области. В настоящий момент на сайте можно получить консультацию по 74 направлениям: специалиста COVID-19, аллерголога, анестезиолога-реаниматолога, венеролога, гастроэнтеролога, гематолога, генетика, гепатолога, гериатра, гинеколога, гинеколога-эндокринолога, гомеопата, дерматолога, детского гастроэнтеролога, детского гинеколога, детского дерматолога, детского инфекциониста, детского кардиолога, детского лора, детского невролога, детского нефролога, детского онколога, детского офтальмолога, детского психолога, детского пульмонолога, детского ревматолога, детского уролога, детского хирурга, детского эндокринолога, дефектолога, диетолога, иммунолога, инфекциониста, кардиолога, клинического психолога, косметолога, липидолога, логопеда, лора, маммолога, медицинского юриста, нарколога, невропатолога, нейрохирурга, неонатолога, нефролога, нутрициолога, онколога, онкоуролога, ортопеда-травматолога, офтальмолога, паразитолога, педиатра, пластического хирурга, подолога, проктолога, психиатра, психолога, пульмонолога, ревматолога, рентгенолога, репродуктолога, сексолога-андролога, стоматолога, трихолога, уролога, фармацевта, физиотерапевта, фитотерапевта, флеболога, фтизиатра, хирурга, эндокринолога.

Мы отвечаем на 96.78% вопросов.

Оставайтесь с нами и будьте здоровы!

Перевод ребенка на другую смесь: способы, преимущества и этапы

Бывает так, что у малыша на смесь реакция прекрасная. Причём ест он ее уже несколько месяцев.

Но неожиданно появляются тревожные сигналы, говорящие о том, что это питание ребёнку больше не подходит: аллергия, проблемы со стулом. Вызвана такая ситуация может быть различными причинами. Вполне возможно, малыш просто достиг возраста, когда его рацион нужно сменить. Может быть, его организму сейчас требуются лечебные смеси. Или наоборот: необходимо перейти с лечебной смеси, которую он принимал до этого времени, на обычное питание.

Почитайте про правильную очередность перевода ребенка на другую смесь https://moykarapuz.com/iskusstvennoe-vskarmlivanie/kak-perevesti-rebenka-na-druguyu-smes.html

Лечебные смеси

Как перевести ребенка на другую смесь, если он болен? Лечебные смеси детям, которые находятся на искусственном вскармливании, назначают в случае серьезных проблем со здоровьем. Лечебная смесь незаменима для питания младенцев с аллергией, недоношенных детей, детей доношенных, но родившихся по той или иной причине с малым весом. Переводить ребёнка на леченую смесь приходится в случаях срыгивания и пищевой непереносимости.

Надо помнить, что лечебную смесь можно давать малышу, только проконсультировавшись предварительно с педиатром. Вы должны быть уверены не только в том, что лечебная смесь необходима, но и в том, что именно выбранная вами марка смеси поможет ребёнку наилучшим образом. Но на педиатра всю ответственность переложить, конечно, тоже не получится. Внимательно изучите информацию о заболевании ребёнка, пользуйтесь при этом только проверенными источниками, сравните с информацией, полученной у педиатра. Только сотрудничество врача и родителей ребёнка может гарантировать отсутствие неприятных сюрпризов в процессе смены смеси для питания.

Смена питания

Если лечебная смесь не нужна, то ситуация немного проще. Любая реакция на питание у ребенка вызвана какими-либо проблемами с текущим рационом. Всего скорее, малышу подойдёт более сытная смесь или более лёгкая. Следует при переводе соблюдать и несколько элементарных правил.

Как перевести ребенка на другую смесь

Главное правило — одномоментный переход на новую смесь просто недопустим. Это чревато появлением колик, вздутием живота и прочими желудочно-кишечными «радостями». Переход на новую смесь должен занимать около недели. При этом в первый день ребенок может принять 10 грамм нового состава, во второй — по 20 грамм дважды, на третий — три раза по 30 грамм и т.д. На пятый день ребенок уже должен употреблять по 50 грамм новой смеси в течение одного приёма.

Разделение песка и соли путем фильтрации и выпаривания | Эксперимент

Это очень простой эксперимент. Его можно проводить индивидуально или в группах по два человека. Учащиеся должны вставать во время разогрева и остерегаться выплевывания горячей соли, когда испарение почти завершено.

Оборудование

Аппарат

  • Защита для глаз
  • Стакан, 250 см 3
  • Стеклянная палочка для перемешивания
  • Фильтровальная воронка
  • Фильтровальная бумага
  • Коническая колба, 250 см 3
  • Испарительная чаша
  • Горелка Бунзена
  • Термостойкий коврик
  • Штатив
  • Марля

Химикаты

  • Смесь песка и хлорида натрия (соли), около 6–7 г на группу учащихся (подходящая песчано-солевая смесь должна содержать примерно 20% соли по массе)

Примечания по охране труда и технике безопасности

  • На протяжении всего эксперимента носите защитные очки.
  • Ученики должны вставать во время разогрева и остерегаться плевков горячей соли, когда испарение почти завершено.
  • Хлорид натрия (например, поваренная соль), NaCl(s) — см. карточку опасности CLEAPSS HC047b.

Процедура

  1. Налейте смесь песка и соли в стакан так, чтобы она только покрывала дно.
  2. Добавьте около 50 см 3  воды или добавьте воды, пока стакан не будет заполнен примерно на одну пятую.
  3. Аккуратно перемешайте смесь в течение нескольких минут.
  4. Отфильтруйте смесь в коническую колбу.
  5. Вылейте фильтрат в испарительную ванну.
  6. Аккуратно нагревайте солевой раствор, пока он не начнет расщепляться (сплевывать). ВНИМАНИЕ: Наденьте защитные очки и не подходите слишком близко.
  7. Выключите горелку Бунзена и дайте влажной соли высохнуть в блюде.
Показать в полноэкранном режиме

Учебные заметки

При желании эксперимент можно расширить, чтобы выделить сухие образцы песка и соли. Для этого влажный песок с фильтровальной бумаги можно перенести на другой лист сухой фильтровальной бумаги и, сложив и промокнув, высушить образец. При необходимости можно использовать другой кусок фильтровальной бумаги.

Студенты часто любят представлять свои образцы в маленьких бутылочках на утверждение, поэтому для этого можно использовать шпатель. Пока первый ученик в паре переносит песок, другой может соскребать высохшую соль с чаши для выпаривания и переносить ее в другую бутыль для образцов.

Если это дополнение будет выполнено, учащимся следует предложить маркировать бутылки. Им следует сообщить, что все пробы, приготовленные таким образом, должны быть промаркированы, даже если в этом случае должно быть очевидно, что это за вещество.

Вопросы учащихся
  1. Почему с помощью этого эксперимента можно разделить песок и соль?
  2. Почему смесь соли, песка и воды перемешивается на шаге 3?
  3. Почему солевой раствор нагревается на шаге 6?
  4. Как можно удалить последние следы воды из ваших образцов, чтобы они были полностью сухими?
  5. Назовите две причины, по которым добытый вами песок все еще может быть загрязнен солью.
  6. Как вы могли бы изменить свой эксперимент, чтобы получить более чистый образец песка?
  7. Назовите две причины, по которым полученная вами соль все еще может быть загрязнена песком.
  8. Как вы могли бы изменить свой эксперимент, чтобы получить более чистый образец соли?

Учебные заметки по начальным наукам

Если вы преподаете естественные науки, следующая информация призвана помочь вам в использовании этого ресурса.

Развитие навыков

Дети будут развивать свои научные навыки с помощью:

  • Делать выводы и ставить дополнительные вопросы, которые могут быть исследованы, на основе их данных и наблюдений.
  • Использование соответствующего научного языка и идей для объяснения, оценки и передачи своих методов и результатов.

Результаты обучения

Дети будут:

  • Обратите внимание, что некоторые материалы растворяются в жидкости с образованием раствора.
  • Опишите, как извлечь вещество из раствора.
  • Используйте знания о твердых веществах, жидкостях и газах, чтобы решить, как можно разделить смеси, в том числе путем фильтрации, просеивания и выпаривания.
  • Продемонстрировать, что растворение, смешивание и изменение состояния являются обратимыми изменениями.

Поддерживаемые концепции

Дети узнают:

  • Существуют различные методы, которые можно использовать для разделения различных смесей.
  • Это растворение является обратимой реакцией.
  • Что не все твердые вещества растворимы.
  • На скорость растворения могут влиять различные факторы.
  • Что плавление и растворение — не один и тот же процесс.

Рекомендуемое использование деятельности

Это задание можно использовать в качестве исследования для всего класса, когда дети работают в небольших группах или парах, чтобы выяснить, как отделить соль от песка. Это может послужить стимулом для дальнейших исследований, направленных на то, чтобы разделить другие смеси твердых веществ, либо по разным размерам частиц, либо по растворимости.

Практические соображения

В начальных школах часто нет горелок Бунзена, поэтому необходимо найти жизнеспособные альтернативы.Точно так же могут возникнуть трудности с приобретением оборудования, необходимого для выпаривания воды для извлечения растворенной соли. Подставки для головы и чайные свечи могут хорошо подойти в качестве возможных альтернатив.

При выполнении этого задания следует помнить, что некоторые нерастворимые твердые вещества могут образовывать взвеси. Здесь частицы кажутся растворенными, тогда как на самом деле они разбросаны по всей жидкости. Хорошим показателем того, что образовалась суспензия, является помутнение жидкости или слышно, как частицы скребутся при перемешивании смеси.

Схема этого задания очень предписывающая, поскольку процедура изложена поэтапно. Открытая задача, когда дети работают в небольших группах и разрабатывают свои собственные методы, расширит детское мышление. Предложения разных групп можно сравнивать и оценивать как класс.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом.Эта коллекция из более чем 200 практических заданий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое задание содержит исчерпывающую информацию для учителей и техников, включая полные технические примечания и пошаговые инструкции. Практические занятия по химии сопровождают практические занятия по физике и практической биологии.

© Фонд Наффилда и Королевское химическое общество

Проверка здоровья и безопасности, 2016

Бинарные смеси – обзор

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Быстрое расширение бинарной смеси сверхкритического растворителя и растворенного вещества моделируется численно с учетом пяти частей: вход в капилляр – капилляр – свободная струя – маховик – расширительная камера.Расширенное обобщенное уравнение состояния Бендера (например, B-EoS):

(1)p=p(ρ,T)

было выбрано для описания термодинамических свойств чистого растворителя [23]. Для чистого сверхкритического растворителя расчет одномерного потока основан на балансе массы, импульса и энергии:

(2)ρ·A·(dw/dx)+w·A·(dρ/dx)=−ρ· w·(dA/dx)

(3)ρ·w·(dw/dx)+(dp/dx)=−2.f·w2·ρ/D

(4)w·(dw/dx) +(dh/dx)=dq/dx

, где ρ — плотность жидкости, A (= D 2 .π/4) площадь потока, w скорость, x расстояние вдоль расширительного устройства, p давление, f коэффициент трения, h энтальпия и q тепло. Модель включает неизоэнтропическое течение в области входа в капилляр, теплообмен и трение в капилляре и рост частиц в расширительной камере. На основании рассчитанных профилей давления, температуры и плотности было рассчитано пересыщение S реальной смеси растворяемого вещества с растворителем с помощью модифицированного уравнения состояния Пенга-Робинсона [24].

(5)S=[ϕ(T,p,yE)·yE(TE,pE)]/[ϕ(T,p,y)·y(T,p)]

В формуле (5) ϕ — коэффициент летучести растворенного вещества в разбавленной смеси, y E — равновесная мольная доля растворенного вещества в растворителе в условиях экстракции и y — равновесная мольная доля в преобладающих условиях расширения. Следующее выражение для скорости нуклеации J :

(6)J=θ·z·αC·n2·π,r*2·c·exp(−ΔG*/k/T)

использовалось для описания кинетика образования частиц.В уравнении (6) θ — фактор неизотермическости (= 1 для исследованных систем), Z — фактор неравновесности, α c — коэффициент конденсации, n — число конденсирующихся молекул (=ρM·yE·· NA),r* размер критического зародыша (=2·σ·vs/(k·T·InS)), соответствующий максимальному значению энергии Гиббса образования критического зародыша ΔG*(=4/3·π·σ· r*2), c средняя тепловая скорость (=(8·k·T/(π·m))0,5), k постоянная Больцмана и m масса растворенного вещества.Для исследованных систем растворением растворителя в несжимаемом твердом теле пренебрегали и принимали значение межфазного натяжения твердое тело-жидкость σ, равное 0,02 Н/м. Частичная фаза описывается общим динамическим уравнением (ОДУ) для одновременного зарождения, конденсации и коагуляции [14, 25–27]:

(7)∂n/∂t=J(v*)·δ(v− v*)−∂(G·n)/∂v+0,5∫0v(v−v+,v+)·(v−v+,t)·n(v+,t)dv+−n(v,t)∫0∞ β(v,v+)·n(v+,t)dv+

Изменение концентрации частиц n в пределах объема частиц v до v + dv представлено членом слева стороны в уравнении. (7). Первый член в правой части уравнения. (7) рассматривает зарождение частиц при заданной скорости зарождения J . Следующее выражение учитывает изменение объема частиц при конденсации через скорость конденсации G . Рост частиц за счет коагуляции описывается двумя последними членами. Более подробное описание гидродинамического и аэрозольного моделирования, а также влияния термодинамического поведения и свойств растворенного вещества на гомогенную нуклеацию в сверхкритических растворах дано в литературе [14, 15, 22, 25].

В табл. 2 экспериментально полученные размеры частиц сравниваются с результатами моделирования [10, 14].

Таблица 2. Сравнение измеренных, а) и расчетных, б) размеров частиц.

Rolute Solvent Размер частиц a)
  • 7 Размер частиц B)
  • Nafthalene CO 1,5 — 2,5 мкм 1,3 — 2,3 мкм 1,3 — 2,3 мкм
    Бензойная кислота CHF 3 900 нм — 900 нм 450 — 550 нм
    Benzoic Co CO 2 208 — 461 нм 740 — 800 нм
    β-ситостерин СО 2 166 — 219 нм 525 — 575 нм
    гризеофульвин CHF 3 193 — 323nm 325 — 355 нм

    В целом, за исключением CO 2 /нафталина и CHF 3 /бензойной кислоты, измеренные размеры частиц примерно в два-четыре раза меньше, чем рассчитанные o в другом местеВыше в экспериментальной части упоминалось, что размер частиц бензойной кислоты уменьшается с понижением температуры предварительного расширения и увеличением давления предварительного расширения. В отличие от этих экспериментальных результатов модель предсказывает для всех исследованных веществ лишь слабую зависимость как от температуры предварительного расширения, так и от давления.

    Однако в случае гризеофульвина наблюдается явно удовлетворительное соответствие между измеренным и рассчитанным размером частиц.Как расчетный, так и измеренный размер частиц находятся в диапазоне от 200 до 350 нм, тогда как расчетные размеры частиц несколько превышают измеренные. Ни для экспериментальных, ни для расчетных размеров частиц явной зависимости от условия предварительного расширения обнаружено не было.

    Таким образом, сравнение экспериментальных и расчетных результатов показывает хорошее совпадение общих тенденций, но не точное соответствие измеренным средним размерам частиц. До сих пор эти расхождения как в размере частиц, так и в зависимости от условий предварительного расширения не могли быть подробно объяснены, и выяснение этих различий является частью нашей текущей работы.

    Однослойные графеновые мембраны методом переноса без трещин для разделения газовых смесей

    Перенос без трещин CVD-графена

    Однослойный графен, полученный методом CVD, хорошо подходит для изготовления мембран большой площади благодаря масштабируемости процесс CVD 22,23 . После CVD графен необходимо перенести с каталитической металлической фольги на пористую подложку для изготовления мембраны. Однако традиционные методы переноса неизменно вызывают появление трещин и разрывов в графеновой пленке 24 , и поэтому до сих пор размер подвешенных однослойных графеновых мембран без трещин и разрывов ограничивался несколькими мкм 2 в район 14,17,25 .Среди нескольких методов переноса, разработанных до сих пор, метод влажного переноса был исследован в наибольшей степени благодаря его универсальности, позволяющей переносить графен на широкий спектр подложек 26,27,28,29 . Вкратце, открытая поверхность графена, лежащего на металлической фольге, покрыта расходуемой механически армирующей полимерной пленкой (обычно пленкой из полиметилметакрилата (ПММА) толщиной 100–200 нм). Затем металлическую фольгу удаляют травлением металла в травильной ванне, оставляя графен с полимерным покрытием плавающим в ванне.Наконец, плавающая пленка зачерпывается поверх желаемой подложки, а полимерная пленка растворяется, обнажая поверхность графена. Было доказано, что этот процесс мокрого переноса весьма успешен при изготовлении устройств на основе графена на гладких непористых подложках 24 . Однако при использовании пористой подложки в графеновой пленке образуются значительные трещины и разрывы, в первую очередь из-за сильной капиллярной силы, воздействующей на подвешенную графеновую пленку во время стадии сушки растворителем 30 .Эта проблема может быть смягчена, если механически армирующая пленка не удаляется, но каким-то образом обнажается поверхность графена. Руководствуясь этим, мы разработали метод переноса с помощью нанопористой углеродной (NPC) пленки (рис. 1), при котором в конце переноса графена пленка NPC остается поверх графеновой пленки. Вкратце, раствор туранозы и полистирола-со-поли(4-винилпиридина) (PS-P4VP) был нанесен центрифугированием поверх только что синтезированного CVD-графена. Блок-сополимерная пленка при высушивании подвергается фазовому разделению на гидрофобные и гидрофильные домены 31 .Затем пленку подвергали пиролизу при 500 °C в потоке H 2 /Ar, что привело к образованию пленки NPC поверх графена. Изображения пленки NPC/графена на Cu, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), и изображения пленки NPC/графена, перенесенной на сетку TEM, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), показали, что пленка NPC имеет толщину 100 нм и состоит из 20 нм. Нанопоры размером 30  нм (рис. 2a–c), которые должны обнажать не менее 50% поверхности графена. Дифракция электронов на выбранной области (SAED) композитной пленки NPC/графена (рис.2г), отображал типичные дифракционные пики подвешенного однослойного графена, соответствующие периодичности 0,213 и 0,123 нм 32 . Пленка NPC (дополнительное примечание 1, дополнительная таблица 1) внесла свой вклад в SAED с широкими кольцами, характерными для аморфной структуры (дополнительный рисунок 1). Мы не смогли найти какую-либо область, представляющую только пленку NPC, что указывает на то, что графен и пленка NPC сильно связаны во время этапа пиролиза и что графен не отслаивается от пленки NPC во время травления металлической фольги.Это очень важно для переноса графена без трещин, в противном случае плохое взаимодействие графена с опорной пленкой может привести к серьезным трещинам и разрывам на этапе переноса 33 . Графен с покрытием NPC был перенесен с медной фольги на специально изготовленную макропористую подложку (площадь пор 1  мм 2 , рис. 2e, f). Подложка была изготовлена ​​путем лазерного сверления массива пор диаметром 5 мкм в W-фольге толщиной 50 мкм 25 (дополнительное примечание 2). Проверка перенесенной пленки с помощью СЭМ подтвердила отсутствие видимых разрывов или трещин в перенесенной пленке (рис. 2г). Интересно, что даже макроскопическая складка, как показано на рис. 2g, не разрушила мембрану, что делает этот процесс очень многообещающим для масштабирования однослойной графеновой мембраны.

    Рис. 1

    Схема изготовления графеновой мембраны большой площади методом переноса с помощью пленки из нанопористого углерода (NPC). Раствор блок-сополимера был нанесен центрифугированием на CVD-графен, нанесенный на медную фольгу; пиролиз был проведен для формирования пленки NPC поверх графена. Медь травилась 0.2 M персульфата натрия, после чего плавающую пленку графен/NPC промывали деионизированной водой. Наконец, пленка NPC/графена была перенесена на пористую вольфрамовую подложку. a Изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), пленки из нанопористого углерода (НПК), нанесенной поверх графена. b СЭМ-изображение поперечного сечения композитной пленки NPC и графена. c Изображение, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), композитной пленки NPC/графена. d Электронограмма от композитной пленки, показанной в c . e СЭМ-изображение пористой вольфрамовой подложки. f РЭМ-изображение пористой вольфрамовой подложки. г СЭМ-изображение перенесенного графена на вольфрамовую подложку. h Гистограмма I D / I G из графена LPCVD. i k ПЭМ высокого разрешения (HRTEM) собственные дефекты в решетке графена.Необработанные необработанные изображения показаны на дополнительном рисунке 3a-c. Масштабные полосы в a , b и c составляют 200, 100 и 50 нм соответственно. Масштабная линейка в d составляет 10  нм −1 . Шкала баров в e , f и g составляет 500, 20 и 500 мкм соответственно. Шкала баров в i , j и k составляет 1 нм

    Транспорт газа через собственные дефекты графена

    Используя сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) непосредственно на свежесинтезированном графене, нанесенном на медную фольгу, мы недавно сфотографировали низкую плотность собственных дефектов в CVD-графене 25 . Эти дефекты представляют собой поры практически молекулярного размера (недостающие 10–16 атомов углерода), образованные травлением решетки графена в присутствии остаточного кислорода в CVD-камере и перспективные для газоразделения. В текущем исследовании плотность дефектов, оцененная по траектории аморфизации углерода 34 ( I D / I G 0,07   ± 0,02, рис. 2h, дополнительная фигура 4 × 4), составила 5. 10 10 см −2 , что соответствует пористости 0.025%. Исследование решетки графена с помощью ПЭМ высокого разрешения с коррекцией аберраций (HRTEM) выявило несколько нанопор размером менее 1 нм с плотностью пор 2,8   × 10 11   см -2 (рис. 2i–k). Это небольшое расхождение между обзором HRTEM и оценкой по траектории аморфизации ожидается, особенно при низкой плотности дефектов. Тем не менее успешный перенос CVD-графена без трещин позволил нам изучить транспортное поведение собственных дефектов.

    Графеновые мембраны герметизировали в самодельной ячейке для измерения проницаемости с использованием металлического лицевого уплотнения непосредственно поверх опоры W, что обеспечивало герметичность при измерении транспорта газа (подробности в методах).Как правило, на стороне подачи (подача чистого газа или смеси) давление находилось под давлением 1,5–7,0 бар, тогда как на стороне пермеата, соединенной с предварительно откалиброванным масс-спектрометром (МС), поддерживалось давление 1 бар с продувкой аргоном (дополнительный рисунок). 2). Температуру мембраны варьировали в пределах 25–250 °С. Исследование переноса однокомпонентного газа из восьми отдельных мембран показало проницаемость H 2 в диапазоне 5,2 × 10 −9 –7,2 × 10 −8  моль м −2  2  0 Па −1 (15–215 единиц газопроницаемости, GPU) с идеальной селективностью H 2 /CH 4 , H 2 /CO 2 и He/H 2 в диапазоне от 4. 8–13,0, 3,1–7,2 и 0,7–2,0 соответственно при 25  °C (рис. 3a–d, дополнительная таблица 9–11). Permeance H 2 соответствовало коэффициенту проникновения 1,0 × 10 -23 -1,3 × 10 -22 Mol S -1 PA -1 на основе плотности дефекта 5,4 × 10 10 см −2 . Этот коэффициент проницаемости согласуется с коэффициентом мембраны Bi-3,4 Å, о котором сообщают Koenig et al. (4,5 × 10 −23  моль с −1  Па −1 ) 20 .Селективность H 2 /CH 4 была ниже, чем у мембраны Bi-3.4 20 , что указывает на более широкую PSD внутренних дефектов CVD-графена по сравнению с PSD пор, включенных в микромеханически расслоенный графен. Основываясь на достигнутой селективности H 2 /CH 4 , расчетный процент более крупных нанопор, обеспечивающих неселективный перенос эффузивного газа, составляет менее 25  частей на миллион (см. Дополнительное примечание 4 и дополнительную таблицу 8 для получения более подробной информации). Интересно, что селективность H 2 /CO 2 была выше, чем у мембраны Bi-3.4, где селективность ок. Сообщалось о 1,5. Мембрана M8 продемонстрировала наилучшие характеристики молекулярного сита и была единственной мембраной, демонстрирующей селективность He/H 2 выше 1, что означает, что средний размер пор в M8 был меньше кинетического диаметра H 2 (0,289 нм).

    Рис. 3

    Характеристики разделения газов собственных дефектов в графене. a H 2 Проницаемость восьми графеновых мембран (M1–M8) в зависимости от температуры при использовании однокомпонентного сырья. b d Идеальная селективность для различных газовых пар из восьми мембран в зависимости от температуры; b H 2 /CH 4 , c H 2 /CO 2 и ( d ) He/H 2 . e Извлеченные энергии активации (средние по всем восьми мембранам) представлены в зависимости от кинетических диаметров различных газов

    Графеновые мембраны не разорвались при нагреве до 250 °C. Проницаемость Не, Н 2 , СО 2 и СН 4 увеличивалась с температурой, указывая на то, что его транспорт находился в режиме активированного транспорта. У 150 ° C, H 2 Увеличивается до 3,3 × 10 -8 — 4.1 × 10 -7 Mol M -2 S -1 PA -1 (100 — 1220 ГПУ) , с повышением селективности H 2 /CH 4 и H 2 /CO 2 до 7,1–23,5 и 3,6–12,2 соответственно.Мы отмечаем, что эта эффективность разделения H 2 /CH 4 из однослойного графена с пористостью 0,025% приближается к верхней границе Робсона 2008 года для полимеров 35 (при условии, что толщина селективного поверхностного слоя полимерной мембраны составляет 1 мкм, Дополнительный рисунок 6). Чтобы понять поведение переноса, энергия активации диффузии газа через нанопоры была извлечена из зависящего от температуры потока газа с использованием модели переноса адсорбированной фазы, разработанной с использованием концепций адсорбции и диффузии 36,37,38,39 (уравнение ( 1), подробности см. в дополнительном примечании 3).

    $ $ {\ mathrm {Flux}} = C _ {\ mathrm {o}} A _ {\ mathrm {act}} A _ {\ mathrm {sur}} {\ mathrm {exp}} \ left ( { — \ frac {{(E_{{\mathrm{act}}} + \Delta E_{\mathrm{sur}})}}{{RT}}} \right)\left( {f\left( {P_{\mathr{ A}}} \right) — f\left( {P_{\mathrm{R}}} \right)} \right)$$

    (1)

    , где

    $$f\left( {P_x} \right) = \frac{{P_x}}{{1 + A _{\mathrm{sur}}{\mathrm{exp}}\left({\frac {{ — \Delta E_{\mathrm{sur}}}}{{RT}}} \right)P_x}}$$

    Здесь C O — плотность пор, E акт — энергия активации диффузии газа через нанопоры, Δ E sur — энергия адсорбции газа на графеновой нанопоре. A act — предэкспоненциальный коэффициент для диффузии газа через нанопоры. A sur — предэкспоненциальный коэффициент для события адсорбции, представляющий изменения общей энтропии. T — температура, а P A и P R — парциальные давления газа на входе и выходе соответственно. Сравнение E act для четырех газов может показать легкость, с которой молекулы диффундируют через нанопоры, в то время как сравнение предэкспоненциального фактора, C o A act A sur , может указывать относительное количество пор, участвующих в молекулярной диффузии.Средний акт е на по восьми мембранам для него, H 2 , CO 2 и CH 4 и CH 4 составил 14,7 ± 3,2, 20,2 ± 2,7, 31,3 ± 2,8 и 25,8 ± 4,8 кДж / моль соответственно , увеличиваясь в зависимости от кинетического диаметра (рис. 3e, дополнительная таблица 2). Несколько меньшее значение E act для CH 4 по сравнению с CO 2 можно объяснить тем, что диффузия CH 4 происходит из меньшего числа пор (в среднем C o A act A sur для He, H 2 , CO 2 и CH 4 были 1.5 × 10 -5 , 2,6 × 10 -5 , 3,8 × 10 -6 и 1,3 × 10 -6 , соответственно, дополнительный таблица 3), предполагая ACT ACT A sur существенно не меняются для CO 2 и CH 4 37 . Энергия активации для H 2 была аналогична энергии активации водородной функционализированной поры-10, о которой сообщили Jiang et al. (0,22 эВ) 3 , что указывает на то, что средняя пора в этом исследовании близка к поре, созданной из недостающих 10 атомов углерода, что подтверждается изображениями HRTEM (рис.2i–k) и наши предыдущие результаты СТМ 25 . Мы отмечаем, что в то время как газопроницаемость варьировалась для восьми мембран, энергии активации для диффузии через нанопоры были одинаковыми для всех мембран. Это указывает на то, что в то время как PSD была одинаковой по мембранам, плотность собственных дефектов варьировалась по мембранам.

    Разделение газовой смеси может пролить свет на вклад конкурентной адсорбции в общую эффективность разделения с помощью нанопористой графеновой мембраны.Насколько нам известно, о разделении газовых смесей через однослойную графеновую мембрану не сообщалось. Здесь большая площадь графеновой мембраны позволила измерить проводимости He, H 2 , CO 2 и CH 4 из эквимолярной газовой смеси. Ожидается, что конкурентная адсорбция 3,9,36,40 приведет к уменьшению коэффициента разделения (SF) He/H 2 , H 2 /CO 2 и H 2 /CH 4 . по сравнению с соответствующими идеальными селективностями (IS).Однако коэффициенты разделения были одинаковыми (He/H 2 и H 2 /CO 2 ) или выше (H 2 /CH 4 ) по сравнению с соответствующими идеальными селективностями (рис. 4a–d). ). Например, для мембраны М2 SF H 2 /CH 4 был выше, чем IS (10,8 против 5,7 при 25 °C и 12,2 против 11,2 при 150 °C), в то время как проницаемость H 2 ( 3,3 × 10 −8 –2,2 × 10 −7  моль м −2  с −1  Па −1  Случай однокомпонентной смеси между 25 и 150 (Рисунок.4а). Точно так же проницаемость H 2 не уменьшилась для мембраны M3 для смеси, в то время как H 2 /CH 4 SF увеличилась до 18,0 с IS 14,2. Для других мембран (М1, М4, М5 и М6) проницаемость H 2 и селективность H 2 /CH 4 в случае смеси были аналогичны таковым в однокомпонентном случае. Эти результаты показывают, что конкурентная адсорбция газов на базисной плоскости графена не играет существенной роли в общем транспорте, особенно когда транспорт находится в активированном режиме и при умеренном давлении подачи (до 8 бар в этом исследовании). .Мы ожидаем, что конкурентная адсорбция будет играть роль при более высоком давлении подачи (30–50 бар, см. дополнительное примечание 3 и дополнительное уравнение 36), что будет исследовано в будущих исследованиях.

    Рис. 4

    Характеристики разделения газовой смеси собственных дефектов в графене. a H 2 Проницаемость шести мембран (M1–M6) в зависимости от температуры при подаче эквимолярной газовой смеси. H 2 /CH 4 , H 2 /CO 2 и He/H 2 коэффициенты разделения в зависимости от температуры показаны в b , c 7 9 9 0 3 7 3 , 9 0 3 7 3 , и . соответственно

    Графеновые мембраны были термостабильными (рис.5а). В целом все мембраны были стабильны по крайней мере до 150 °C. Например, характеристики мембраны М2, испытанной при трех последовательных температурных циклах от 25 °С до 150 °С, существенно не изменились. От цикла один на цикличный три на 150 ° C, H 2 Уменьшение уменьшилось незначительно (3.3 × 10 -7 до 2,3 × 10 -7 Mol M -2 S -1 PA -1 ), в то время как селективность H 2 /CH 4 увеличилась незначительно (8.с 3 по 10,5). Кроме того, графеновые мембраны также были стабильны, по крайней мере, до 8 бар подачи смеси при 100 °C (давление пермеата 1 бар, рис. 5b, c), где проницаемость H 2 и H 2 /CH Коэффициент разделения 4 существенно не изменился.

    Рис. 5

    Испытание на стабильность графеновой мембраны. a H 2 и CH 4 проницаемость мембраны M2 при трех последовательных температурных циклах. Газопроницаемость ( b ) и коэффициент разделения H 2 /CH 4 ( c ) от мембраны M2 в зависимости от перепада трансмембранного давления при 100 °C

    Травление и модификация пор на основе функционализации озоном химия

    Пористость решетки графена, обеспечивающая привлекательную проницаемость H 2 , была всего 0.025%. Теоретически проницаемость H 2 может быть дополнительно увеличена за пределы 10 5 GPU за счет увеличения плотности дефектов до 10 12 –10 13   см −2 . С другой стороны, газовая селективность может быть улучшена за счет сужения нанопор. Одним из способов достижения этого является химическая функционализация края поры. Хотя существует несколько потенциальных химических и физических способов открытия пор в графене, разработка метода травления на месте (внутри мембранного модуля), обеспечивающего высокую степень контроля, весьма привлекательна.В этом стремлении мы сообщаем о масштабируемой химии травления пор и функционализации краев пор на основе функционализации озоном, улучшающей характеристики однослойных графеновых мембран. Мы демонстрируем, что контролируемая температурно-зависимая окислительная функционализация решетки графена эпоксидными и карбонильными группами, полученными из озона, может использоваться либо для травления пор молекулярного размера в графене, полученном методом ХОПФ, либо для сужения существующих пор.

    Было показано, что окислительная обработка графена включает sp 3 -гибридизированные участки (эпоксидные и карбонильные группы) на базисной плоскости графена 41,42,43 .Когда плотность функционализации высока, например, в оксиде графена, можно ввести нанопоры в решетку путем термического отжига 44,45,46,47 . Обычно функциональные группы мигрируют и перестраиваются, образуя более крупные группы (такие как лактон), и, наконец, десорбируются в виде CO или CO 2 , что приводит к образованию вакансии 44 . Озон в газовой фазе удобно использовать для окисления решетки графена. Чтобы понять эволюцию функционализации, CVD-графен, нанесенный на медную фольгу, подвергался воздействию озона при различных температурах (25 °C, 80 °C и 100 °C) и времени (от 1 мин до 7 мин).Эволюция окислительных групп на графене была исследована с помощью микро-рамановской и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). Относительная интенсивность пика D по отношению к пику G ( I D / I G ), который отмечает степень беспорядка в графене 48 , увеличилась с 0,07 до 4,0, в то время как интенсивность Интенсивность 2D-пика уменьшалась с увеличением времени реакции и температуры, указывая на то, что sp 3 -гибридизированные сайты в графене увеличились после обработки озоном (рис.6а, б). XPS показал, что C – O и C = O были основными функциональными группами функционализированного графена (рис. 6c, d и дополнительный рисунок 5). Численная плотность функциональных групп увеличивалась с температурой и временем реакции, что согласуется с данными спектроскопии комбинационного рассеяния. В целом плотность групп С=О была выше, чем групп С–О, даже когда функционализацию проводили при комнатной температуре при кратковременной выдержке 2 мин. При 100 °C степень окисления приближалась к степени окисления оксида графена (35, 56 и 65% окисленной решетки углерода при времени выдержки 2, 5 и 7 мин соответственно).В целом функционализация воспроизводима и проста в реализации. HRTEM-изображения графена, функционализированного озоном (80 °C в течение 2 мин), действительно выявили более высокую плотность пор (4,2 × 10 11 см −2 ) по сравнению с графеном после синтеза (рис. 6e–g). ). Кроме того, количество пор размером менее 1 нм (87%) увеличилось по сравнению с таковым в только что синтезированном графене (76%) (подробности в дополнительном примечании 5).

    Рис. 6

    Характеристики обработанного озоном графена. a Спектры комбинационного рассеяния функционализированного графена в различных условиях функционализации. b I D / I G для различной обработки озоном. c , d Содержание C–O ( c ) и C=O ( d ) в графене в зависимости от времени функционализации и температуры. e g Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (HRTEM) изображения нанопор в графене, функционализированном озоном (2 мин при 80 °C).Масштабная линейка составляет 1 нм. Необработанные необработанные изображения показаны на дополнительном рисунке 3d-e. внутренние дефекты. С помощью этой стратегии можно сравнить транспортировку газа до и после функционализации. В целом эффективность разделения графеновых мембран улучшилась, что отражается в увеличении проницаемости H 2 или увеличении селективности H 2 /CH 4 или увеличении проницаемости, а также селективности (рис. .7 и 8). При проведении функционализации при 25 °С в течение 2 мин проницаемость H 2 уменьшилась с 2,3 × 10 −7 до 1,2 × 10 −7 мкмоль м −1 0 3

  • с 2 . 1 , тогда как H 2 /CH 4 и H 2 /CO 2 селективность увеличилась с 10,0 до 15,0 и с 5,1 до 6,4 соответственно при 150 °C (M2, рис. 7a, b). ), что указывает на усадку пор. Интересно, что ACT-ACC E (определено как E ACT E ACT + δ E SUR O C O ACT Act A SUR снизился после функционализация (дополнительная таблица 4 и дополнительное примечание 3).В то время как изменения в E act app сложно интерпретировать из-за относительных изменений в E act (более высокая энергия активации из-за усадки пор) и Δ 9 E 02 9 (Увеличение энергии связывания с функционализированными порами), 20-кратное снижение в C O A ACT A Sur для CH 4 (5,7 × 10 -7 от до 2,8 × 10 -8 , дополнительная таблица 5) в результате функционализации указывает на снижение плотности пор для диффузии CH 4 .Мы предполагаем, что функционализированные края пор будут уменьшаться в размерах, обеспечивая более высокое сопротивление диффузии CH 4 и, следовательно, приводя к более высокой селективности по газу 25 . Напротив, функционализация при 100 °С привела к увеличению газопроницаемости в 3 раза, при этом газоселективность изменилась незначительно (рис. 7в, г). Здесь E act-app существенно не изменились после функционализации (дополнительная таблица 6), в то время как C o A act A увеличились на порядок выше для газов Таблица 7), указывающая на увеличение плотности пор.Учитывая, что высокотемпературная функционализация приводит к большему покрытию групп С-О и С=О, весьма вероятно, что эти функциональные группы образовали новые поры, как показывает анализ ВРЭМ.

    Рис. 7

    Характеристики газоразделения обработанных озоном графеновых мембран. a , b Газоразделительная способность M2, обработанная 2 мин O 3 при 25 °C, a газопроницаемость H 2 и CH 4 , b b /CH 4 и H 2 /CO 2 . c , d Газоразделительная способность M8, обработанная 2 мин O 3 при 100 °C, c газопроницаемость H 2 и CH 4 d , 90 газ /CH 4 и H 2 /CO 2 . e , f Газоразделительная способность M6, обработанная 1 мин O 3 при 80 °C, e газопроницаемость H 2 и CH 4 ,

    7 f газопроницаемость H 2 f /CH 4 и H 2 /CO 2

    Мы построили траекторию эффективности разделения (рис.8), сравнивая селективность разделения и проницаемость по водороду до и после функционализации озоном (рис. 8). Общие тенденции траектории ясно показывают, что производительность газоразделения графеновых мембран может быть настроена путем функционализации озоном. Более высокая газопроницаемость (до 300%) была достигнута за счет создания новых нанопор путем функционализации озоном при 80–100 °C (мембраны М7 и М8, дополнительный рисунок 8 и рис. 7в, г). Более высокая селективность разделения (до 150 %) достигается при функционализации при 25 °С (М2, рис.7а, б). В одном случае увеличение проницаемости, а также селективности разделения было получено после обработки озоном при 80 ° C в течение 1 минуты (M5, дополнительная фигура 7). Следовательно, можно использовать функционализацию озоном в качестве постсинтетического метода настройки производительности для повышения эффективности разделения нанопористых однослойных графеновых мембран.

    Рис. 8

    Изменение эффективности разделения газов после различных обработок озоном. Данные проницаемости для мембраны М8 приведены при 200°С, а для всех остальных (М2, М5, М6 и М7) — при 150°С.Светлые и темные маркеры представляют характеристики газа от внутренних дефектов и графена, обработанного озоном, соответственно. слои графеновых пленок CVD, что позволяет нам наблюдать и понимать зависящий от температуры однокомпонентный и смешанный перенос газа через собственные дефекты в графене. Графеновые пленки с мизерной пористостью 0.025% показали привлекательную проницаемость H 2 и селективность H 2 /CH 4 , приближающуюся к характеристикам современных полимерных мембран толщиной 1 мкм. Улучшение проницаемости H 2 и/или селективности H 2 /CH 4 было продемонстрировано путем функционализации озоном. В целом, разработанные здесь методы приближают использование однослойных нанопористых графеновых мембран для разделения газов на шаг ближе к реальности.

    Смеси ДНК: объяснение судебной медицины

    Из-за этих неопределенностей может быть трудно определить, мог ли подозреваемый внести свой вклад в смесь.Вместо простого «да» или «нет» ответ часто выражается в терминах вероятностей.

    Что такое программное обеспечение для вероятностного генотипирования и как оно помогает?

    Ученые разработали компьютерные программы, помогающие интерпретировать сложные смеси. Программное обеспечение для вероятностного генотипирования (PGS) использует статистические и биологические модели для расчета вероятностей. Например, программное обеспечение предназначено для учета выпадения, выпадения и других эффектов с помощью математических расчетов для аппроксимации того, что происходит в реальной смеси.PGS также учитывает тот факт, что некоторые аллели более распространены в популяции, чем другие, так же как буква J встречается в именах людей чаще, чем буква Q.

    После вычисления этих вероятностей программа выдает число, называемое отношением правдоподобия . Это число является оценкой программного обеспечения того, насколько более или менее вероятно увидеть эту смесь, если подозреваемый внес свой вклад в нее, чем если бы подозреваемый этого не сделал. Затем присяжные могут принять во внимание это число вместе с другими доказательствами при принятии решения о виновности или невиновности.

    Во многих случаях смеси можно более надежно интерпретировать с PGS, чем без него, если аналитик понимает допущения, сделанные программным обеспечением, и лежащие в основе математические расчеты. Это делает PGS чрезвычайно важным инструментом, который может помочь следователям раскрыть многие преступления, которые в противном случае могли бы остаться нераскрытыми.

    Однако тип используемого программного обеспечения, его конфигурация и модели, которые оно запускает, могут повлиять на результаты. Поэтому разные лаборатории могут давать разные результаты при интерпретации одних и тех же данных.Иногда эти различия могут быть достаточно большими, чтобы поставить под сомнение воспроизводимость результатов. Это подчеркивает тот факт, что у каждого научного метода есть свои пределы, и некоторые смеси будут слишком сложными для надежной интерпретации даже с PGS. В настоящее время нет единого мнения о том, как определить эти пределы.

    Наконец, хотя PGS интерпретирует профили ДНК, он не устраняет важную неопределенность, связанную со смесями ДНК и следами ДНК.

    Модель

    для неизотермической смеси Модель

    для неизотермической смеси Используйте мультифизическую связь Mixture Model () для моделирования теплообмена в жидкостях, содержащих одну или несколько дисперсных фаз.Интерфейсы переноса фаз и теплообмена в жидкостях, которые связаны мультифизической связью незиотермической модели смеси, совместно решают вопросы сохранения массы дисперсных фаз и переноса тепла в смеси. Мультифизическая связь неизотермической модели смеси обеспечивает теплопроводность смеси, теплоемкость при постоянном давлении и отношение удельных теплоемкостей к поверхности теплопередачи. В интерфейсе Phase Transport он устанавливает температуру в разделе Model Input.Когда мультифизическая связь неизотермической модели смеси используется вместе с мультифизической связью модели смеси, которая связывает интерфейс фазового переноса с интерфейсом однофазного потока (ламинарного или турбулентного), она также устанавливает температуру в разделе входных данных модели связи модели смеси. . Метка — это имя функции мультифизической связи по умолчанию. Имя используется, прежде всего, как префикс области действия для переменных, определяемых связующим узлом. Обращайтесь к таким переменным в выражениях, используя шаблон <имя>.<имя_переменной>. Чтобы различать переменные, принадлежащие разным узлам связи или физическим интерфейсам, строка имени должна быть уникальной. В поле «Имя» разрешены только буквы, цифры и знаки подчеркивания (_). Первый символ должен быть буквой. Имя по умолчанию (для первой функции мультифизической связи в модели) — nitmm1. Когда узлы добавляются из контекстного меню, вы можете выбрать «Вручную» (по умолчанию) в списке «Выбор», чтобы выбрать определенные домены для определения смешанной модели, или выбрать «Все домены» по мере необходимости.В этом разделе определяется физика, связанная с мультифизической связью. Списки переноса фаз и переноса тепла включают все применимые физические интерфейсы. Значения по умолчанию зависят от того, как создается этот соединительный узел.

    Если он добавляется с ленты Physics (для пользователей Windows), из контекстной панели инструментов Physics (для пользователей Mac и Linux) или из контекстного меню (для всех пользователей), то по умолчанию выбирается первый физический интерфейс каждого типа в компоненте.
    Вы также можете выбрать None из любого списка, чтобы отсоединить узел от физического интерфейса. Если физический интерфейс удаляется из построителя моделей, например, удаление фазового переноса, то список фазового переноса по умолчанию имеет значение «Нет», так как не с чем связывать. Теплопроводность, теплоемкость при постоянном давлении и соотношение удельных теплоемкостей каждой фазы можно определить с помощью пользовательских данных, переменных или путем выбора материала.Для последнего варианта могут потребоваться дополнительные входные данные, например температура или давление, для определения этих свойств. Этот ввод появляется, когда материалу требуется температура в качестве входных данных модели. По умолчанию вход модели температуры задается из интерфейса теплопередачи. Этот ввод появляется, когда материалу требуется абсолютное давление в качестве входных данных модели. Абсолютное давление используется для оценки свойств материала, но оно также связано со значением расчетного поля давления.Входные данные модели абсолютного давления по умолчанию вычисляются из интерфейса Heat Transfer. Если интерфейс теплопередачи соединяется с интерфейсом однофазного потока (ламинарного или турбулентного) с помощью мультифизической связи «Неизотермический поток», абсолютное давление будет браться из интерфейса однофазного потока. Поле Абсолютное давление можно редактировать, щелкнув Сделать все входные данные модели редактируемыми () и введя нужное значение в поле ввода. Выберите жидкие материалы, которые будут использоваться для свойств материала непрерывной фазы.Материалом по умолчанию, используемым для непрерывной фазы, является материал домена. Теплопроводность kc по умолчанию (единица СИ: Вт/(м·К)) использует значения «Из материала» (выбранные в разделе «Материалы» для свойств непрерывной фазы). Для параметра «Определяется пользователем» выберите «Изотропный», «Диагональный», «Симметричный» или «Полный» в зависимости от характеристик теплопроводности и введите значения или выражения для теплопроводности или ее компонентов. Для изотропного введите скаляр, который будет использоваться для определения диагонального тензора.В этом случае значение по умолчанию равно 0 Вт/(м·К). Для других параметров введите значения или выражения в редактируемые поля тензора. Можно определить как теплоемкость при постоянном давлении Cp,c, так и отношение удельных теплоемкостей γc сплошной фазы. Теплоемкость по умолчанию при постоянном давлении Cp,c (единица СИ: Дж/(кг·K)), использует значения From material. Он описывает количество тепловой энергии, необходимое для получения единицы изменения температуры в единице массы. Для Определено пользователем введите другое значение или выражение.В этом случае значение по умолчанию равно 0 Дж/(кг·К). Коэффициент удельной теплоемкости γc по умолчанию (единица СИ: 1) использует значения From material. Это отношение теплоемкости при постоянном давлении фазы Cp,c к теплоемкости при постоянном объеме Cv,c. Для Определено пользователем введите другое значение или выражение. В этом случае значение по умолчанию равно 1. Для обычных двухатомных газов, таких как воздух, γ = 1,4 является стандартным значением. У большинства жидкостей γ = 1,1, а у воды γ = 1,0. γ используется при стабилизации линии тока и в переменных для потоков тепла и полных потоков энергии.Количество разделов Dispersed Phase Properties зависит от количества фаз, определенных в сопряженном интерфейсе Phase Transport: количество разделов равно количеству дисперсных фаз, которое, в свою очередь, равно количеству фаз, определенных в сопряженном интерфейсе Phase Transport. интерфейс минус один. Выберите жидкие материалы, которые будут использоваться для свойств материала фазы. Материалом по умолчанию, используемым для фазы, является материал домена. Теплопроводность kd по умолчанию (единица СИ: Вт/(м·K)) использует значения из материала (как выбрано в разделе «Материалы» для свойств дисперсной фазы).Для параметра «Определяется пользователем» выберите «Изотропный», «Диагональный», «Симметричный» или «Полный» в зависимости от характеристик теплопроводности и введите значения или выражения для теплопроводности или ее компонентов. Для изотропного введите скаляр, который будет использоваться для определения диагонального тензора. В этом случае значение по умолчанию равно 0 Вт/(м·К). Для других параметров введите значения или выражения в редактируемые поля тензора. Можно определить как теплоемкость при постоянном давлении Cp,d, так и отношение удельных теплоемкостей γd фазы.Теплоемкость по умолчанию при постоянном давлении Cp,d (единица СИ: Дж/(кг·K)), использует значения From material. Он описывает количество тепловой энергии, необходимое для получения единицы изменения температуры в единице массы. Для Определено пользователем введите другое значение или выражение. В этом случае значение по умолчанию равно 0 Дж/(кг·К). Коэффициент удельной теплоемкости γd по умолчанию (единица СИ: 1) использует значения From material. Это отношение теплоемкости при постоянном давлении фазы Cp,d к теплоемкости при постоянном объеме Cv,d.Для Определено пользователем введите другое значение или выражение. В этом случае значение по умолчанию равно 1. Для обычных двухатомных газов, таких как воздух, γ = 1,4 является стандартным значением. У большинства жидкостей γ = 1,1, а у воды γ = 1,0. γ используется при стабилизации линии тока и в переменных для потоков тепла и полных потоков энергии.

    Испытание на удельную теплоемкость: метод смешения

    1.0 Введение

    Метод смешивания почти повсеместно используется учеными как быстрый, простой и полуточный тест удельной теплоемкости твердого образца, но что делает этот метод особенным, так это тот факт, что он настолько прост, что ученики старших классов по всему миру выполните его как практический пример того, как удельная теплоемкость материалов является частью окружающего нас мира. Тот же самый эксперимент можно провести на очень дорогом оборудовании в высокотехнологичной лаборатории или на домашней кухне со стеклянной посудой, и единственная разница будет заключаться в точности результатов, которую можно улучшить, повторив эксперимент и используя средний результат.

    Важнейшим фактором точности ваших результатов будет качество используемого вами калориметра. Калориметры используются для измерения теплопередачи от образца к сосуду с водой. Калориметры теперь можно найти в нескольких различных и очень сложных формах в профессиональных лабораториях, но мы сосредоточимся на простой модели тигля, поскольку именно она соответствует потребностям данного эксперимента.

    Калориметр такого типа имеет сухую внутреннюю камеру для пробы (тигель), стенки которой выполнены из материала с высокой теплопроводностью.Средняя камера заполнена водой, температура которой будет измеряться встроенным термометром. Большинство калориметров также имеют встроенную мешалку для ускорения реакций и теплообмена. С другой стороны средней камеры тонкими стенками будет воздушная прослойка, а затем толстый слой теплоизоляционного материала.

    Профессиональные калориметры спроектированы таким образом, чтобы максимально предотвратить утечку тепла, и они часто очень дороги, но любительские, самодельные версии могут быть достаточно точными для некоторых применений.Например, если вы вложите две чашки из пенополистирола, получится водяная камера, за которой следует воздушный зазор, а затем изоляционный слой, как худшая версия почти такой же конструкции из тех, что можно купить.

    2.0 Исходная информация и соответствующие уравнения

    2.1 Общая информация

    Важно отметить, что в этом эксперименте чем лучше изолирован ваш калориметр, тем точнее будут ваши результаты. Потеря тепла за счет теплопроводности является основной причиной ошибки в этом эксперименте.

    Теория этого испытания на удельную теплоемкость основана на сохранении энергии. Тепло — это форма энергии, и в этом случае оно будет передаваться между образцом и водой. Мы будем измерять изменение температуры воды в калориметре, что позволит нам вычислить изменение теплоты воды в калориметре, которое, как мы знаем, равно и противоположно изменению теплоты образца. Теперь должно стать ясно, насколько удобен этот тест удельной теплоемкости, потому что единственное, что нужно сделать, когда эксперимент уже начался, — это измерить изменение температуры воды, которое является косвенным измерением изменения теплота твердого тела.

    2.2 Соответствующие уравнения

    Изменение течки

    Q = смΔT

    Q = изменение теплоты

    c = удельная теплоемкость

    ΔT = изменение температуры

    Сохранение энергии

    Q w = – Q s

    Q w = изменение теплоты воды

    Q s = изменение теплоты образца

    3.0 Материалы, экспериментальная установка и процедура

    3.1 Материалы

    • Стакан
    • Пробирка
    • Термометр
    • Подставка для стеклянной посуды с захватом для пробирок
    • Калориметр
    • Горячая плита
    • Весы

    3.2 Экспериментальная установка

    • Поместите образец в пробирку.
    • Прикрепите кронштейн к штативу так, чтобы он мог удерживать пробирку в вертикальном положении на несколько дюймов выше поверхности стола.
    • Приготовьте немного дистиллированной воды.
    • Настройте конфорку примерно на 105 градусов Цельсия.

    3.3 Процедура

    Измерьте массу образца (m s ), затем взвесьте химический стакан, затем в основном наполните стакан дистиллированной водой, снова взвесьте. Затем, чтобы найти массу объема дистиллированной воды (m w ), вычтите массу стакана из объединенной массы стакана и воды. Затем налейте эту воду в калориметр и отставьте в сторону на некоторое время, чтобы вода достигла температуры окружающей среды, затем измерьте ее температуру (T i w ).

    Снова наполните химический стакан водой и поставьте его на плитку, пока она не закипит, и поддерживайте постоянную температуру чуть выше точки кипения, измерьте эту температуру и запишите ее как начальную температуру образца (T i с ).

    Установите подставку для стеклянной посуды так, чтобы она удерживала пробирку с образцом так, чтобы длина пробирки с образцом была полностью погружена в кипящую воду. Оставьте это не менее чем на десять минут, чтобы образец нагрелся равномерно.Убедитесь, что трубка не касается стенок или дна стакана.

    Убедившись, что образец нагревается равномерно, отсоедините пробирку от штатива, налейте образец в калориметр и закройте крышку. Сделайте это как можно быстрее, стараясь свести к минимуму время контакта образца с воздухом. Следите за тем, чтобы вода, налипшая на пробирку, не попала в калориметр.

    Внимательно следите за температурой в калориметре и, когда она перестанет повышаться, запишите ее как конечную температуру воды и пробы (T f w = T f s ).

    4.0 Расчеты и сравнения

    4.1 Расчеты

    Объединение уравнений изменения теплоты,

    Q = смΔT

    С принципом сохранения энергии,

    Q с = -Q с

    Получаем

    c w м w ΔT w = c с м с ΔT с

    Которые мы можем изменить, чтобы найти удельную теплоемкость образца

    c с = – c с м с ΔT с / (м с ΔT с )

    4.2 сравнения

    Вы можете сравнить результат удельной теплоемкости вашего материала с нашей тщательной базой данных, созданной в нашей профессиональной лаборатории.

    https://thermtest.com/materials-database

    5.0 Заключение

    Этот эксперимент представляет собой чрезвычайно быстрое и относительно точное испытание удельной теплоемкости твердого образца. Любой, у кого есть доступ к кухне, может провести эксперимент и стать теплофизиком.

    Ссылки

    «Теория тепла» — Максвелл, Джеймс Клерк — стр. 57–67 — Вестпорт, Коннектикут., Greenwood Press – 1970:
    https://archive.org/details/theoryheat04maxwgoog/page/n77

    Беседы о сохранении теплоты, форме и функции калориметров, методе смешения

    «Эдинбургская энциклопедия под управлением Дэвида Брюстера» , при содействии выдающихся джентльменов в области науки и литературы первое американское издание — опубликовано Джозефом и Эдвардом Паркерами в 1832 г. — стр. 294:
    http://bit.ly/2Lz2vdN

    Это обсуждение новаторского открытия доктором Джозефом Блэком и доктором Уильямом Ирвином удельной теплоемкости.

    Оригинальная работа д-ра Джозефа Блэка и д-ра Уильяма Ирвина о концепции тепла была опубликована посмертно благодаря усилиям д-ра Джона Робинсо, поскольку д-р Блэк не хотел отнимать время у своих учений, чтобы опубликовать ее. Ниже представлена ​​версия этого исследования. Каждая версия, которую я нашел, находится за платным доступом.

    https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1179/amb.1978.25.3.176 опубликовано Артуром Донованом в 2013 г.

    6.0 Сэкономьте несколько долларов

    Весь этот эксперимент можно провести дома, за исключением термометра, заменив лабораторное оборудование обычной кухонной утварью.

    6.1 Калориметр

    Вы можете сделать свой собственный калориметр, вставив две чашки из пенопласта и сделав крышку из третьей. Обратите внимание, что размещение чашек создаст водяную камеру, за которой следует воздушный зазор, а затем изолирующий слой, как в профессиональном калориметре. Не забудьте сделать отверстие в крышке для термометра. Вы также можете использовать обычный термос в качестве калориметра, поскольку он также предназначен для значительного уменьшения теплопередачи внутренней части с окружающей средой.

    6.2 Стакан и нагревательная плита

    Можно просто вскипятить кастрюлю с водой на плите вместо стакана и плиты.

    6.3 Пробирка и штатив

    Вы можете использовать пару щипцов вместо пробирки (при условии, что ваш образец представляет собой цельный кусок), желательно из пластика, который не плавится, поэтому он не будет поглощать много тепла, и ручка не нагревается. Будьте очень осторожны и используйте толстые прихватки, если вы планируете подержать его в кипящей воде в течение 10 минут.

    7.0 Примечания к образцу

    7.1 Размер и форма

    Обратите внимание, что чем больше площадь поверхности вашего образца по отношению к его массе, тем более вероятно, что он будет нагреваться равномерно. Однако чем больше масса вашего образца, тем больше тепла он будет поглощать и отдавать, а это означает, что результат будет более точным. Один из способов учета обеих характеристик состоит в том, чтобы ваша выборка состояла из множества более мелких фрагментов, а не из одного большого фрагмента.

    7.2 Неоднородные образцы

    Если ваш образец неоднороден, то правило смесей может позволить вам найти удельную теплоемкость одного компонента, если вы знаете удельную теплоемкость других, или их относительные массы, если вы знаете все удельные теплоемкости.

    Автор: Коул Баучер, младший технический писатель Thermtest

    Как рассчитать массу вещества в смеси | Химия

    Расчет массы вещества в смеси

    Этап 1 : Определите компоненты смеси.

    Шаг 2 : Найдите процентное содержание желаемого компонента в смеси.

    Шаг 3 : Найдите общую массу смеси.

    Шаг 4 : Умножьте процент желаемого компонента на общую массу смеси.

    Расчет массы вещества в смеси: словарь и формулы

    Смесь : Смесь получается путем объединения двух или более чистых компонентов. Смесь может быть гетерогенной или гомогенной. Гетерогенные смеси содержат компоненты, которые можно (как правило) разделить обычными физическими методами (декантация, грубая фильтрация с использованием сита, гравитационная и магнитная сепарация и т. д.). Гомогенные смеси (как правило) требуют лабораторных методов (перегонка, хроматография, химическая обработка и т. д.).) для разделения.

    Процентный состав : Количество компонентов, присутствующих на единицу общей смеси, представляет собой процентный состав смеси. Процентный состав может быть записан в единицах, таких как масса, объем, количество молей и т. д., и зависит от использования. Здесь мы используем процентный состав по массе, так как навык требует расчета массы компонента в смеси.

    Масса компонента : Масса компонента определяется по формуле:

    {экв.}\rm m_A = \%A\times M_{\text{смесь}}\\ \текст{где}\\ m = \text{масса компонента A} \\ \%A = \text{Процентный состав компонента A}\\ M_{\text{смесь}} = \text{Общая масса смеси} {/экв}

    Общая масса смеси : Поскольку смесь представляет собой сумму ее компонентов (например, A, B, C и т. д.)…), общая масса смеси определяется по формуле:

    {экв.}\rm M _ {\ text {смесь}} = m_A + m_B + m_C + \ точки {/экв}

    Давайте теперь используем два примера, чтобы понять шаги и то, как их использовать.

    Расчет массы вещества в смеси Пример 1: Процентное содержание компонента указывается напрямую.

    В смеси песка и соли 30% смеси составляет соль по весу. Какова масса соли в 1,2 кг смеси?

    Этап 1 : Определите компоненты смеси.

    Смесь состоит из двух компонентов: песка и соли.

    Шаг 2 : Найдите процентное содержание желаемого компонента в смеси.

    30% всей смеси составляет соль.

    Шаг 3 : Найдите общую массу смеси.

    Общая масса смеси составляет 1,2 кг.

    Шаг 4 : Умножьте процент желаемого компонента на общую массу смеси.

    {экв}\начало{выравнивание} \rm m_{\text{соль}} &=\rm \%\text{соль} \times M_{смесь}\\ &\rm = \dfrac{30}{100}\times 1.2\\ &\rm = 0,36\text{ кг} \end{выравнивание} {/экв}

    Отсюда масса вещества в смеси 0,36 кг.

    Расчет массы вещества в смеси Пример 2: Процентное содержание компонента

    , а не , указанное напрямую.

    В газовой смеси двуокиси углерода и азота Углерод присутствует в количестве 20% по массе. Какова масса азота в 50-граммовой пробе такой смеси?

    Этап 1 : Определите компоненты смеси.

    Двумя компонентами смеси являются двуокись углерода и азот.

    Шаг 2 : Найдите процентное содержание желаемого компонента в смеси.

    20% всей смеси составляет углерод. Это не значит, что у нас 80% азота.

    {экв.}\rm \%\text{Азот} = 100-\%\text{Двуокись углерода} {/экв}

    Но мы не знаем процент содержания углекислого газа в смеси. Мы выполним следующие шаги для этого расчета:

    • Рассчитайте массу углерода в смеси.
    • Рассчитайте процентное содержание двуокиси углерода в смеси, используя молярные массы углерода и двуокиси углерода.
    • Рассчитайте массу азота в смеси, рассчитав процент присутствующего азота.

    {экв}\rm \text{масса углерода} = \%C\times M_{смесь}=\dfrac{20}{100}\times 50 = 10\text{g}\\ \dfrac{\text{масса углекислого газа}}{\text{масса углерода}} = \dfrac{\text{молярная масса углекислого газа}}{\text{молярная масса углерода}} = \dfrac{44 {12}\\ \подразумевается \text{масса углекислого газа} = \text{масса углерода}\times \dfrac{44}{12}\\ \подразумевается \text{масса углекислого газа} = \text{10} \times \dfrac{44}{12} =\dfrac{110}{3} \text{ грамм} {/экв}

    Теперь мы можем рассчитать процент углекислого газа в смеси.

    {экв.}\rm \%CO_2 = \dfrac{\dfrac{110}{3}}{50}\умножить на 100\\ \подразумевается \%N_2 = 100-\%CO_2 = 100 — \dfrac{\dfrac{110}{3}}{50}\times 100 = \dfrac{\dfrac{40}{3}}{50}\times 100 = \dfrac{80}{3}\% {/экв}

    Шаг 3 : Найдите общую массу смеси.

    Общая масса смеси указана как 50 г.

    Шаг 4 : Умножьте процент желаемого компонента на общую массу смеси.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2022 © Все права защищены.