Агеев Игорь Михайлович, доцент, ст.н.с,
Москва
Igor M. Ageev
Moscow
Рыбин Юрий Маратович
Москва
Yuri M. Rybin
Moscow
Рассмотрена проблема учёта влияния воздуха на свойства дистиллированной воды, а именно отсутствие единого общепризнанного метода расчёта такого влияния. Описана чувствительность структуры воды к воздействию внешних факторов и показана возможность регистрации и изучения таких факторов по изменениям температурного коэффициента электропроводности воды. Исследованы зависимости температурного коэффициента электропроводности дистиллированной воды от скорости изменения температуры воды, степени заполнения кондуктометрических ячеек, а также от интенсивности обмена углекислым газом между водой и воздухом через границу их раздела. Отмечено, что данные обменные процессы в настоящее время недостаточно изучены. Разработан и изготовлен аппаратно-программный измерительный комплекс для исследования температурного коэффициента электропроводности воды при изменении её температуры в пределах 20–55 °С. Измерен температурный коэффициент электропроводности воды в герметичных кондуктометрических ячейках при разных степенях заполнения ячеек дистиллированной водой и скорости нагрева и охлаждения воды. Степень заполнения ячеек изменялась в пределах 10–100 %, скорость изменения температуры воды – в пределах 0,04–2,00 °С/мин. При постоянном во всех экспериментах времени нагрева и охлаждения воды 15 мин изменение скорости достигалось изменением температуры нагревательного элемента. Интегральный температурный коэффициент электропроводности рассчитан по начальным и конечным значениям электропроводности и температуры воды в каждом измерительном цикле. Получены зависимости температурного коэффициента электропроводности от скорости изменения температуры воды при нескольких постоянных степенях заполнения ячеек. Показано, что при постоянном соотношении объёмов воды и воздуха в ячейке и увеличении скорости нагрева воды температурный коэффициент электропроводности воды уменьшается на 19–22 %. Установлено, что при постоянной скорости нагрева воды с уменьшением объёма воды в ячейке температурный коэффициент электропроводности воды уменьшается на 40–42 %. Полученные результаты можно применять для количественной оценки коэффициента диссоциации угольной кислоты, подвижности ионов водорода, а также интенсивности процесса газообмена при различных внешних воздействиях на воду. Уточнение данных по электропроводным свойствам воды и процессам на границе раздела вода/воздух необходимо для разработки моделей атмосферных явлений и климатических изменений, а также для создания датчиков слабых изменений параметров окружающей среды в целях как экологического мониторинга, так и медицинской диагностики.
The problem of taking into account the influence of air on the properties of distilled water is considered, namely the lack of a single generally accepted method for calculating such an influence. The sensitivity of the structure of water to the influence of external factors is described and the possibility of recording and studying such factors by changes in the temperature coefficient of electrical conductivity of water is shown. The dependences of the temperature coefficient of electrical conductivity of distilled water on the rate of change in water temperature, the degree of filling of conductometric cells, as well as on the intensity of the exchange of carbon dioxide between water and air across their interface have been studied. It is noted that these metabolic processes are currently insufficiently studied. A hardware-software measuring complex has been developed and manufactured to study the temperature coefficient of electrical conductivity of water when its temperature changes within the range of 20–55 °C. The temperature coefficient of electrical conductivity of water in sealed conductometric cells was measured at different degrees of filling the cells with distilled water and the rate of heating and cooling of water. The degree of filling of the cells varied within the range of 10–100 %, the rate of change in water temperature varied within the range of 0.04–2.00 °C/min. With a constant heating and cooling time of 15 minutes in all experiments, the change in speed was achieved by changing the temperature of the heating element. The integral temperature coefficient of electrical conductivity is calculated based on the initial and final values of electrical conductivity and water temperature in each measurement cycle. The dependences of the temperature coefficient of electrical conductivity on the rate of change in water temperature at several constant degrees of cell filling were obtained. It has been shown that with a constant ratio of the volumes of water and air in the cell and an increase in the rate of heating of water, the temperature coefficient of electrical conductivity of water decreases by 19–22 %. It has been established that at a constant rate of water heating, with a decrease in the volume of water in the cell, the temperature coefficient of electrical conductivity of water decreases by 40–42 %. The results obtained can be used to quantify the dissociation coefficient of carbonic acid, the mobility of hydrogen ions, as well as the intensity of the gas exchange process under various external influences on water. Refinement of data on the electrical conductive properties of water and processes at the water/air interface is necessary for the development of models of atmospheric phenomena and climate change, as well as for the creation of sensors for weak changes in environmental parameters for the purposes of both environmental monitoring and medical diagnostics.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.