Soolalahuse tiheduse määramine

Koos otsustati uurida, kas sellisteks vedelikeks sobivad soola­lahused, milles on lahustatud erinev kogus soola. Püstitati hüpotees: soolalahuse tihedus on seda suurem, mida rohkem on selles lahustatud soola.

Uurimuseks on vaja vett, keedusoola, anumat lahuse valmista­miseks ja pulka sega­miseks. Mõõtmisteks on vaja ka mõõte­silindrit ja kaalu, arvutamiseks tasku­arvutit.

Töö eesmärk on uurida lahuse tiheduse sõltuvust lahustunud keedusoola massist. Selleks tuleb valmistada mitu lahust, kus igas on lahustatud erinev kogus keedusoola. Kuna soola­lahuse tihedus võib sõltuda ka temperatuurist, jälgime, et kõikide katsete korral oleks vee temperatuur ühesugune. Selleks valmistame kõik proovid kraanist tuleva külma veega.

Kõigepealt palus õpetaja kõigil õpilastel määrata katses kasutatava vee tiheduse. Martin arvas, et seda pole vaja teha: vee tihedus on ju 1,0 $\[ \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}} \]$! Õpetaja tuletas aga meelde, et see on keemiliselt puhta vee tihedus temperatuuril +4 °C. Katses kasutatav kraanivesi on soojem ning see pole ka keemiliselt puhas aine.

1. Kaalu tühi mõõtesilinder ja kirjuta selle mass üles. (Elektrilistel kaaludel on tavaliselt tareerimise nupp. Kui asetad kaalule tühja mõõdunõu ja vajutad tareerimise nuppu, arvestab kaal järgmistel kaalumistel tühja nõu massi ise tulemustest maha.)
2. Vala mõõtesilindrisse võimalikult täpselt 100 ml vett.
3. Mõõda vee mass. Kui kaalul pole tareerimise nuppu, ära unusta tühja anuma massi lahutada!
4. Arvuta vee tihedus valemist $\varrho =\frac{m}{V}\text{.}$ Jälgi kasutatavaid ühikuid.

Seejärel hakati mõõtma erineva soola­sisaldusega lahuste tihedust. Otsustati valmistada 5%, 10%, 15%, 20% ja 25% soola­sisaldusega lahused. Et erinevaid lahuseid on vaja palju, jaotati töö klassi peale ära. Iga õpilaste paar pidi määrama ühe soola­lahuse tiheduse.

Anu ja Kati ülesanne oli valmistada 300 grammi 15% soola­lahust. See tähendab, et kogu lahuse massist moodustab 15% soola mass.

1. Anu ja Kati arvutasid soola ja vee kogused nii:

$\[ m_{\text{keedusool}}=\frac{300\mathrm{g}\cdot 15\%}{100\%}=\text{45}\text{g} \]$.

Ülejäänud osa lahuse massist on lahusti (vee) mass:

$\[ m_{\text{lahusti}}=m_{\text{lahus}}-m_{\text{lahustuv aine}} \]$

$\[ m_{\text{vesi}}=300\text{ g}-45\text{ g}=255\text{ g} \]$

2. Kati mõõtis anumasse 255 g vett.

3. Anu mõõtis välja 45 g soola.

4. Seejärel puistas ta soola vette. Vett tuli päris kaua segada, kuni lahuses polnud enam soola­terasid näha.

5. Saadud lahuse tihedust mõõtsid Anu ja Kati samamoodi nagu mageda kraanivee tihedust. Nad kallasid mõõte­silindrisse 100 ml soola­lahust, mõõtsid selle massi ja arvutasid tiheduse.

Anu ja Kati said 15% soola­lahuse tiheduseks 1,11 $\[ \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}} \]$. Nende klassi­kaaslased mõõtsid sama soola­sisaldusega lahuse tiheduseks 1,10 $\[ \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}} \]$ ja 1,13 $\[ \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}} \]$. 15% soola­lahuse tiheduseks loeti nende mõõtmis­tulemuste aritmeetiline keskmine:

$\left(\mathrm{1,11}\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}}+\mathrm{1,10}\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}}+\mathrm{1,13}\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}}\right):3\approx \mathrm{1,11}\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}}$.

6. Lõpuks vaatasid Anu ja Kati, kuidas ujub kartul nende soola­lahuses. Kartul jäi ujuma lahuse pinnale, osaliselt vees väljas. Järelikult oli kartuli tihedus väiksem kui 1,11 $\[ \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^{\text{3}}} \]$.

Kui kogu klass oli oma soolalahuste tiheduse mõõtnud, joonestati tulemuste põhjal graafik (vt joonis) ning tehti hüpoteesi kohta järeldus.

Leiti ka selline soolalahus, milles kartul jäi pinna alla heljuma. Õpilased soovisid kontrollida, kas kartuli tihedus on tõesti võrdne selle lahuse tihedusega. Selleks mõõdeti kartuli tihedus nii, nagu õpilased olid algul välja pakkunud. Kartuli tihedus oli tõesti väga lähedane sellele, mida näitas ujuvuse katse.