Номер 7, страница 211 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Домашние лабораторные работы - номер 7, страница 211.

Условие.

7. Исследование электрического тока в растворах солей

Цель работы: исследовать зависимость электропроводности раствора соли от его концентрации.

Средства измерения и материалы: батарейка от карманного фонаря, лампочка 3 В на подставке, соединительные провода, ключ замыкания, стеклянная банка вместимостью 0,5 л с двумя электродами, установленными в пластмассовой крышке, дистиллированная вода, поваренная соль, стеклянная палочка.

Гипотеза исследования

Величина силы тока зависит от концентрации раствора при неизменном напряжении. Дистиллированная вода состоит из нейтральных молекул, поэтому она не проводит электрический ток.

Если в воде растворить соль, например поваренную, то в растворе появятся положительные и отрицательные ионы. Раствор соли станет проводником электрического тока.

Конкретизируйте гипотезу, учитывая, что концентрацию раствора можно изменять. При этом напряжение остаётся неизменным.

Порядок выполнения работы

1. Соберите установку по рис. 173.

2. Закрепите на банке электроды. В банку налейте воды, чтобы в неё поместились электроды.

3. Соберите электрическую цепь по схеме (см. рис. 173). Замкнув цепь ключом, наблюдайте за лампочкой. Запишите результаты наблюдений.

4. Выньте из банки электроды. Растворите в дистиллированной воде примерно половину чайной ложки поваренной соли. Опустите в раствор электроды и замкните цепь ключом. Запишите результаты наблюдений за лампочкой.

5. Повторите предыдущий опыт, растворив в воде ещё половину чайной ложки соли. Запишите результаты наблюдений за лампочкой, отметив изменение яркости её свечения.

6. Сделайте вывод о подтверждении или опровержении гипотезы исследования.

Рис. 173

Решение.

Гипотеза исследования

Конкретизированная гипотеза: Электропроводность раствора соли напрямую зависит от её концентрации. Чем выше концентрация соли в растворе, тем больше в нем образуется свободных носителей заряда — положительных и отрицательных ионов. Следовательно, с увеличением концентрации соли электропроводность раствора будет расти, его сопротивление будет уменьшаться, что при неизменном напряжении источника приведет к увеличению силы тока в цепи. Увеличение силы тока можно будет наблюдать по увеличению яркости свечения лампочки.

3. При замыкании цепи, в которой в качестве проводника используется дистиллированная вода, лампочка не загорается. Это происходит потому, что дистиллированная вода практически не содержит свободных ионов, способных переносить электрический заряд. Молекулы воды ($H_2O$) электрически нейтральны. Поэтому дистиллированная вода является диэлектриком, и сила тока в цепи практически равна нулю.

Ответ: Лампочка не горит.

4. После растворения в воде поваренной соли ($NaCl$) и замыкания цепи лампочка загорается, но светит тускло. При растворении соль диссоциирует на ионы: $NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$. В растворе появляются свободные носители заряда — положительно заряженные ионы натрия ($Na^+$) и отрицательно заряженные ионы хлора ($Cl^-$). Под действием электрического поля ионы начинают упорядоченно двигаться к электродам (катионы $Na^+$ к катоду, анионы $Cl^-$ к аноду), создавая электрический ток. Концентрация ионов пока невелика, поэтому сопротивление раствора большое, а сила тока малая, что и является причиной тусклого свечения лампочки.

Ответ: Лампочка загорается и светит тускло.

5. После добавления в раствор еще одной порции соли яркость свечения лампочки заметно увеличивается. Это объясняется тем, что концентрация ионов $Na^+$ и $Cl^-$ в растворе возросла. Увеличение числа носителей заряда на единицу объема привело к уменьшению электрического сопротивления раствора. Согласно закону Ома для участка цепи $I = U/R$, при постоянном напряжении $\text{U}$ источника тока уменьшение сопротивления $\text{R}$ раствора приводит к увеличению силы тока $\text{I}$ в цепи. Большая сила тока вызывает более интенсивное свечение нити накала лампочки.

Ответ: Яркость свечения лампочки увеличилась.

6. Вывод: Проведенное исследование подтверждает выдвинутую гипотезу. Электропроводность раствора соли действительно зависит от его концентрации. Опыты показали, что дистиллированная вода не проводит ток, а при добавлении в нее соли раствор становится проводником. С увеличением концентрации соли в воде увеличивается количество свободных ионов, что приводит к уменьшению сопротивления раствора и, как следствие, к увеличению силы тока в цепи, что наблюдалось по возрастающей яркости свечения лампочки.

Ответ: Гипотеза исследования подтверждена.