XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сравнение физических методов определения концентрации растворов сахара и соли

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Дубровский Л.Ю. 1

---

1школа №1527 г.Москвы

Воробьева А.В. 1

---

1школа № 1527 г.Москвы

Работа в формате PDF

1.2 MB

ВВЕДЕНИЕ

На экскурсии по Москве мы шли по Солянке. Экскурсовод объяснил, что здесь был Соляной двор: соль возили по монополии, хранили в каменных зданиях и продавали дорого [1]. Я привык видеть соль доступной в магазине, а раньше все было иначе - соль была очень дорогой, на ней делали состояния. Про сахар я потом прочитал похожее: сейчас это тоже доступное белое сыпучее вещество в банке, а когда-то он был редкостью и стоил очень дорого [2, 3].

Сейчас соль и сахар есть почти в любой еде, на упаковках пишут, сколько их в продукте. ВОЗ советует не есть лишнего - для сахара это примерно 25 г в день [2], но без соли и сахара не обойтись и при заготовках: соленый рассол и сладкий сироп помогают дольше хранить продукты. А бывает, раствор уже готов, а на банке нет ни рецепта, ни этикетки. Сколько в нем растворено?

Такая жидкость выглядит как вода: на вкус соль и сахар отличить можно, а долю на глаз не угадаешь. Я решил проверить, помогут ли определить простые измерения. В учебнике и справочниках нашел три свойства: плотность [4], электропроводность (в растворе соль проводит ток, сахар почти нет) [5, 6], смещение пятна светового луча [7, 8]. Соль в рассоле часто оценивают по плотности [9], а в медицине важен физраствор - 0,9 % хлорида натрия, той же повареной соли [10, 11]. Я приготовил серии растворов соли и сахара, сравнил все три способа определения доли в них и проверил их на двух слепых пробах.

Актуальность работы: массовая доля соли и сахара нужна при заготовках, при проверке состава продуктов и при приготовлении медицинских растворов. Простыми приборами ее можно оценить в школьной лаборатории и дома, где нет сложных приборов - плотномера или рефрактометра.

Объект исследования - водные растворы сахара-песка (сахарозы) и поваренной соли (хлорида натрия).

Предмет исследования - зависимость плотности, электропроводности и смещения пятна лазерного луча от массовой доли вещества и сравнительная точность методов на слепых пробах.

Цель работы - сравнить три физических метода оценки массовой доли сахара и соли и проверить их на двух слепых пробах.

Задачи:

1. Изучить по источникам основы плотности, электропроводности растворов и преломления света. Выяснить, где концентрация сахара и соли важна в жизни человека.

2. Приготовить растворы с массовой долей 0, 5, 10, 20 % сахара и соли.

3. Провести измерения плотности, проводимости и смещения пятна лазерного луча.

4. Построить калибровочные графики.

5. Оценить неизвестные пробы и сравнить ошибки методов.

6. Сформулировать правило выбора метода и указать источники погрешности.

Гипотеза:

1. С ростом массовой доли плотность раствора растет. По графику зависимости плотности от концентрации можно оценить неизвестную пробу.

2. Показание проводимости раствора заметно растет у соли и почти не меняется у сахара. Так можно отличить раствор сахара от раствора соли.

3. Смещение лазерного пятна на сетке связано с концентрацией. По нему тоже можно строить калибровочный график.

Методы исследования: изучение литературы, эксперимент, измерение, сравнение, построение калибровочного графика, слепая проба.

1ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1Растворы сахара и соли в жизни человека

Массовая доля соли или сахара влияет не только на вкус. В плазме крови человека около 0,9 % хлорида натрия по массе: эта соль участвует в поддержании осмотического давления [11], и в медицине применяют изотонический раствор с той же долей [10]. При заготовках долю соли в рассоле часто оценивают по плотности ареометром [9], а долю сахара в сиропах - по преломлению света, по шкале Брикс [8]. В моей работе я сравниваю плотность, проводимость и смещение лазерного пятна без профессионального оборудования - плотномера и рефрактометра.

1.2Массовая доля и плотность раствора

Массовую долю растворенного вещества я рассчитывал по формуле:

c = m(вещ) / m(р-ра) · 100 %, где c - массовая доля, %, m(вещ) - масса растворенного вещества, г, m(р-ра) - масса всего раствора, г.

Плотность вещества - физическая величина, равная отношению массы тела к его объему [4]:

ρ = m / V, где ρ - плотность, г/мл, m - масса, г, V - объем, мл.

Для растворов плотность зависит от состава: при одной и той же температуре чем больше растворено сахара или соли, тем обычно выше плотность. В опытах я брал обычный сахар-песок и поваренную соль, которые в справочниках называют сахарозой и хлоридом натрия. Дальше пишу «сахар» и «соль», а в таблице 1 - справочные названия и значения плотности [12, 13].

Таблица 1 - Справочная плотность водных растворов при ≈20 °C, г/мл

Мои измерения школьной мензуркой и весами дают более грубые значения, чем справочник. Это я учел при оценке погрешности.

1.3Электропроводность растворов сахара и соли

Растворы многих солей проводят электрический ток, потому что в воде образуются ионы: такие вещества называют электролитами. Сахар в воде ионов практически не дает и относится к неэлектролитам - его раствор ток почти не проводит [5, 6].

Чтобы оценить неизвестную пробу по графику, все замеры нужно делать однообразно: одно и то же время после включения тока, несколько отсчетов, потом среднее, иначе числа для соли 5 % и соли 10 % нельзя сравнить. Для серий измерений и расчета погрешностей я собрал прибор на ArduinoUno: два графитовых электрода в растворе и делитель напряжения. Программа сама включает питание, ждет одну и ту же паузу, берет десять отсчетов и отключает цепь. На выходе получается число N, которое можно поставить на калибровочный график рядом с плотностью. Стенд - на схеме (рис. 2, а), его вид - на фото (рис. 2, б).

Плата не показывает ток (А), а переводит напряжение на резисторе в целое число от 0 до 1023 - это показание аналого-цифрового преобразователя (АЦП) [14], обозначаю его N, безразмерная – не В, на А. В схеме чем лучше проводит раствор, тем больше N, поэтому, при одинаковом расстоянии и глубине электродов, N должно расти с концентрацией соли и почти не меняться для сахара. Так при замерах в растворах соль отличается от сахара.

Воду я брал кипяченую остуженную: примесей меньше, но это не дистиллят, соли из водопровода остаются, и эта вода уже слегка проводит ток. Раствор сахара на той же воде ионов почти не добавляет, поэтому его показания близки к воде или чуть ниже из-за разбавления исходных ионов. Чтобы отличить соль от сахара, этого достаточно, а точную долю сахара так узнать нельзя.

1.4Преломление света и оптический способ оценки

На границе двух прозрачных сред луч света изменяет направление - преломляется [7]. У растворов сахара показатель преломления n растет с концентрацией, и на этом основаны рефрактометры и шкала Брикс [8]. Чем больше n у жидкости в кювете, тем сильнее луч отклоняется на границе вода-стекло, и на экране пятно смещается. Используя простые средства, я закрепил лазерную указку и экран с миллиметровой сеткой и измерял смещение пятна x (в миллиметрах) относительно нуля для воды. Так я косвенно проверял по графику x(c), меняются ли оптические свойства раствора с концентрацией.

Кроме преломления, луч в среде может рассеиваться: менять направление, если плотность чуть разная в разных местах или есть мелкие частицы - пыль, пузырьки, взвесь [15]. Тогда часть света уходит в стороны, прямой пучок слабеет, видна лишь светящаяся полоса. Смещение x можно измерить, только если на экране есть пятно, а при сильном рассеянии пятна может не быть - это я увидел в эксперименте с одним из образцов.

2МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1Приготовление растворов

Для растворов взял стеклянные цилиндрические банки примерно на 100 мл. Если наливать 100 г раствора, банка почти полная: мешать неудобно, раствор переливался через край. Поэтому растворы готовил массой 70,0 г (табл. 2). Массовая доля:

C = m(вещ) / m(р-ра) · 100 %, где m(вещ) = 70 · c / 100 г.

Таблица 2 - Навески для приготовления растворов массой 70,0 г

Навески получились с отклонением от плана не больше 0,1-0,2 г, внес в журнал. Раствор готовил так: сначала насыпал вещество в подписанную банку на весах (рис. В.1), затем доливал воду до массы раствора около 70 г (рис. В.2). Сразу после долива на дне еще были крупинки, и я перемешивал, пока крупинок не было видно (рис. В.3). Температуру измерял цифровым термометром: было ≈ 24-25 °C (рис. В.4). Вода - кипяченая остуженная, одна партия на все растворы, чтобы состав примесей был одинаков, не дистиллированная.

2.2Метод определения плотности

На весах с ценой деления 0,1 г измерял массу раствора в мензурке при объеме V = 50 мл (нижний край мениска). Перед наливом мензурку ставил на весы и обнулял показание (рис. В.5), затем наливал раствор до отметки 50 мл (рис. 1). Плотность: ρ = m / V. Каждый раствор измерял три раза, возвращал в банку. Повторы - в приложении А (табл. А.1). Абсолютную погрешность оценивал полуразмахом по трем значениям ρ: Δρ = (ρ_наиб - ρ_наим) / 2.

Рисунок 1 - Определение плотности: взвешивание 50 мл раствора на электронных весах (1 - весы, 2 - мензурка 50 мл, 3 - шкала объема)

2.3Метод измерения проводимости

Для измерений проводимости использовал свой прибор (см. п. 1.3). Цепь - делитель напряжения. Питание подавалось с цифрового вывода D8 платы Arduino только на время серии измерений. Цепь: ключ К (D8), защитный резистор R1 = 220 Ом, электрод Э1, раствор (Rр), электрод Э2, измерительный резистор R2 = 10 кОм, общий провод (GND). Напряжение с R2 снималось на аналоговый вход A0 (АЦП платы, роль вольтметра) [14]. Расположение - на принципиальной схеме (рис. 2, а), подключение на стенде - на рис. Б.1.

Электроды - одинаковые графитовые стержни. Их держала пластина (рис. 2, б, 1) - расстояние и глубина были одинаковыми в измерениях: d = 2,0 см, h ≈ 1,5 см. Уровень жидкости в банке (рис. 2, б, 2) отмечал риской.

Алгоритм одной серии (рис. Б.2): кнопка, питание электродов, пауза 5 с, десять отсчетов N, отключение питания, среднее и полуразмах ΔN = (N_наиб - N_наим) / 2. Серию запускал кнопкой (рис. 2, б, 6). Числа N плата Arduino (рис. 2, б, 3) выводила на компьютер по кабелю USB (рис. 2, б, 4), схема собрана на макетной плате (рис. 2, б, 5). Фрагмент программы - в приложении Б.

Для каждой метки снимал три серии подряд. Средние серий - в приложении А (табл. А.2), в таблицу 3 вносил среднее трех серийных средних, а ΔN - полуразмах этих трех средних (разброс между сериями).

Пока ток идет через раствор, N от отсчета к отсчету падает, потому что у поверхности электродов накапливаются ионы и ток слабеет. Это называют поляризацией. Первый отсчет поэтому завышен: если смотреть только на него, результаты неточны. Я брал среднее из 10 отсчетов (пауза 5 с, потом 10 отсчетов) - в журнале не первая цифра, а среднее серии.

Рисунок 2 - Стенд для измерения проводимости: а - принципиальная схема, б - вид стенда сверху

2.4Оптический метод (лазер и сетка)

Схема установки и фото луча в кювете - на рисунке 3 (а - схема, б - луч проходит насквозь): источник света, квадратная кювета с раствором, экран с миллиметровой сеткой. Для оптики переливал раствор из банки в прозрачную квадратную кювету с плоскими стенками, чтобы луч не «ломался» цилиндром. Луч шел горизонтально через жидкость. Между измерениями источник света и экран не сдвигал, менял только раствор с ополаскиванием.

Нуль - положение центра пятна для воды. Для раствора измерял смещение x в мм, центр пятна уточнял через увеличительное стекло 6х для снижения ошибки.

Если луч доходил до экрана, я фиксировал x (приложение А, табл. А.5). В основном, в кювете виден ход луча, и пятно на экране появлялось (рис. 3, б). Было, что луч светился в растворе, рассеивался и гас, не доходя до задней стенки кюветы, пятна на экране не было - для такой метки x не определялось. Так было у Соль20 (рис. 6, фото).

Рисунок 3 - Оптическая установка: а - схема (1 - источник света, 2 - квадратная кювета, 3 - экран с сеткой), б - луч проходит кювету насквозь

2.5Слепые пробы

Слепые пробы (СлепСахар - 12 %, СлепСоль - 8 %) готовил другой человек - мой руководитель. Это нужно было для проверки методов: на этикетках доли не было, она была записана в закрытом конверте, и какая доля была на самом деле, узнавал только после того, как записал оценки по графикам. Фотографии шагов приготовления растворов - в приложении В.

3РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1Калибровочные измерения

Результаты калибровки - в таблице 3. Графики ρ(c), N(c) и x(c) строил на компьютере по средним из табл. 3 (рис. 4-6), температура растворов ≈ 24-25 °C.

Таблица 3 - Средние результаты калибровки

Здесь N - среднее трех серийных средних показания АЦП. ΔN - полуразмах этих трех средних. Прочерк у Соль20 по x: пятна на экране нет, луч рассеивался.

Рисунок 4 - Зависимость плотности от массовой доли

Рисунок 5 - Зависимость показания АЦП N от массовой доли

Рисунок 6 - Зависимость смещения пятна от массовой доли. Фото: рассеяние луча в кювете - луч не доходит до стенки слева (Соль20)

По данным калибровки плотность растет с ростом c и у сахара, и у соли, но кривые не совпадают: при одинаковой доле соль плотнее сахара (при 10 %: 1,058 против 1,014 г/мл). Полученные ρ ниже справочных (табл. 1) на ≈ 0,02-0,03 г/мл из-за погрешности мензурки и весов. Для оценки проб использовал свой график.

N у сахара 320...337 - примерно как у воды или чуть ниже воды (378), у соли 452...476 - заметно выше, так что метод различает эти вещества. Вода кипяченая, не дистиллят: в ней есть остаточные ионы, поэтому «нуль» воды может проводить ток, не как у дистиллированной. Сахар ионов почти не добавляет, его N близок к воде, и это не мешает отличать его от соли. У соли Соль10 и Соль20 почти равные N (476 и 475): N(c) в моем диапазоне насыщается выше ≈ 10 %. Внутри серии у соли N падает на десятки единиц - это поляризация электродов, и между сериями разброс средних у соли больше, чем у сахара.

У сахара смещение пятна растет: 0, 20, 28 и 51 мм, у соли до 10 % тоже рост (19 и 32 мм). Для Соль20 луч в кювете был виден яркой полосой и не доходил до задней стенки и до экрана (рис. 6, фото). Крупинок на дне после перемешивания не было, сахар и соль в воде дают истинные растворы. Но лазеру хватило даже небольшой неоднородности - мелких нерастворимых частиц поваренной соли, пузырьков или колебаний концентрации [15]. Прямой пучок ослаб, пятна не стало, x для Соль20 не определилось.

3.2Слепые пробы

Слепые пробы - две банки без подписи, сколько вещества насыпали. Я измерил их теми же тремя методами, по своим графикам оценил массовую долю и только потом узнал настоящую. Оценку по графику делал линейно между двумя ближайшими калибровочными точками: между соседними метками кривая не совсем прямая, поэтому это приближение. Ошибкой я называю разницу между такой оценкой и настоящей долей. Все оценки - в таблице 4, измеренные величины - в приложении А (табл. А.4).

Сначала банка СлепСахар. Плотность получилась 1,029 г/мл (среднее трех взвешиваний по 50 мл, Δρ = 0,001). На графике сахара это между 10 % (1,014 г/мл) и 20 % (1,061 г/мл). От 10 до 20 % плотность выросла на 0,047 г/мл, а моя проба плотнее сахара 10 % на 0,015 г/мл - примерно на треть этого отрезка, значит доля около 13,3 %. Открыли конверт: было 12 %. Я ошибся на 1,3 %, и это меньше шага между калибровочными точками (10 %). Показание проводимости N = 326, почти как у сахара на калибровке и ниже, чем у соли: по N видно, что в банке сахар, а не соль, но саму долю так не узнать, потому что у сахара N почти не меняется с концентрацией. Смещение пятна x = 43 мм - между 10 % (28 мм) и 20 % (51 мм). Так же прикинул по отрезку: около 16,5 %. Настоящая доля 12 %, ошибка уже 4,5 % - больше, чем у плотности.

Теперь банка СлепСоль. Плотность 1,037 г/мл - между солью 5 % (1,016 г/мл) и 10 % (1,058 г/мл). Оценка 7,5 %, на самом деле было 8 %, ошибка 0,5 %. Три серии проводимости дали N = 475, 446 и 478, среднее 466, разброс между сериями Δ = 16. Это между солью 5 % (452) и 10 % (476). Линейная оценка - около 8,0 %: при N = 446 выходит около 7,3 %, при N = 478 - около 8,3 %. Совпало с настоящей долей 8 %, но точность здесь не выше ±1 % из-за поляризации и разброса серий. По оптике пятно на экране было, x = 48 мм, но на графике соли нет точки 20 %: там луч рассеялся в кювете. Продолжать кривую дальше последней точки не было оснований, и долю этим методом не оценивал.

Две слепые пробы - минимальная проверка методов. Для более надежного вывода нужно было бы больше проб с разными долями.

Таблица 4 - Результаты слепых проб

3.3Погрешность измерений

Абсолютную погрешность повторов оценивал как полуразмах:

Δ = (x_наиб - x_наим) / 2.

Источники погрешности: цена деления весов (0,1 г) и мензурки (0,5 мл), температура, глубина электродов. Для проводимости - спад N внутри серии из-за поляризации и разброс между сериями. Для оптики - размытый край пятна, сдвиг лазера или экрана и рассеяние, из-за которого пятна может не быть. При чтении с калибровочного графика я брал линейную интерполяцию между двумя точками, и дополнительная погрешность такой оценки - около 0,5-1 % для плотности и 1-2 % для оптики.

Пример поляризации. В одной серии Соль10 отсчеты шли вниз: 517, 508, ..., 463 (приложение А, табл. А.3). За десять секунд N упал почти на 50. Среднее этой серии 487, полуразмах внутри серии Δ = 27. Три серии той же банки дали средние 487, 472, 469, в таблицу 3 вошло 476 ± 9, поэтому в работу шло среднее серии, а не первый отсчет 517.

Чтобы уменьшить погрешность, проводил повторы измерений и усреднял.

3.4Сравнение методов и правило выбора

Гипотеза про плотность подтверждается: плотность растет с концентрацией, сахар и соль различаются по плотности, на слепых ошибка от 0,5 до 1,3 %.

Гипотеза про проводимость подтверждается частично: метод отличает соль (N ≈ 450...480) от сахара (≈ 320...340), но долю сахара по N оценить нельзя, а у соли кривая насыщается (10 % ≈ 20 %). На СлепСоль (ниже насыщения) по калибровке между Соль5 и Соль10 получено 8,0 % при настоящей 8 %, но разброс трех серий (446-478) дает неопределенность оценки около ±1 %.

Гипотеза про оптику подтверждается частично. У сахара x(c) растет с концентрацией, слепую пробу оценить можно, но ошибка больше, чем у плотности (4,5 % против 1,3 %). У соли до 10 % смещение тоже растет, а при 20 % луч рассеивается в кювете, так что калибровку до 20 % по этому методу провести не удалось.

Правило выбора метода:

1. Отличить сахар от соли - сначала проводимость (по разнице N).

2. Оценить массовую долю - плотность (лучший результат на слепых пробах).

3. Проводимость для доли соли - на участке до насыщения (у меня до ≈10 %). Оптика - запасной способ для сахара. Для соли при большой доле мешает рассеяние.

Практическая значимость: в школьных условиях сахар и соль можно различить и оценить долю простыми приборами [8, 9, 10].

4ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель работы достигнута: три физических метода оценки массовой доли сахара и соли сравнены и проверены на двух слепых пробах.

Решены поставленные задачи:

1. Изучены и приведены в работе основы плотности, электропроводности растворов и преломление света, роль растворов сахара и соли в быту, питании и в медицине.

2. Приготовлены водные растворы сахара и соли с массовой долей 0, 5, 10 и 20 %.

3. Проведены с повторами и усреднениями измерения плотности ρ, проводимости (показание N) и смещения лазерного пятна x.

4. По средним построены калибровочные графики ρ(c), N(c) и x(c).

5. Оценены две слепые пробы. СлепСахар (настоящая доля 12 %): плотность дала 13,3 % (ошибка 1,3 %), оптика 16,5 % (ошибка 4,5 %), проводимость долю не дала (N = 326, как у сахара). СлепСоль (настоящая доля 8 %): плотность дала 7,5 % (ошибка 0,5 %), проводимость 8,0 % (совпало, но разброс серий дает ±1 %), оптику не использовал (нет точки Соль20). На слепых точнее оказалась плотность.

6. Определил правило выбора метода: отличить сахар от соли - по проводимости, оценить массовую долю - по плотности. Проводимость для доли соли работает примерно до 10 %, дальше N насыщается. Оптика - запасной способ для сахара. Обсуждены источники погрешности.

Подтверждены полностью или частично выдвинутые гипотезы:

1. Подтверждена. С ростом массовой доли плотность растет, при одной и той же доле соль плотнее сахара. По графику ρ(c) неизвестные пробы оценены, ошибка от 0,5 до 1,3 %.

2. Подтверждена частично. Показание N у соли заметно выше, чем у сахара, сахар и соль отличить можно, но долю сахара так не узнать. У соли N насыщается около 10-20 %. На СлепСоль (ниже насыщения) оценка по N совпала с настоящей долей (8,0 % при 8 %), но разброс серий дает неопределенность около ±1 %.

3. Подтверждена частично. У сахара смещение пятна x растет с долей, калибровочный график построить можно, слепую пробу оценить можно (ошибка 4,5 %). У соли до 10 % смещение тоже растет, а при 20 % луч рассеялся в кювете, x не записывал, график до 20 % не довел.

Ограничение результатов: проверка на двух слепых пробах - минимальная. У соли при токе N падает (поляризация электродов), в работу шло среднее серии, а не первый отсчет. Для Соль20 по оптике в таблице прочерк, так как наблюдалось рассеяние луча и пятна на экране не видно.

Практическая значимость: в школьной лаборатории и дома сахар и соль можно различить и оценить долю в растворе простыми приборами.

5СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Улица Солянка [Электронный ресурс] // Узнай Москву : проект «Узнай Москву». - URL: https://um.mos.ru/places/ulitsa_solyanka/ (дата обращения: 17.08.2026).

2. Сахар - лекарство, ставшее массовым продуктом [Электронный ресурс] // ЧТИВО : журнал о городе и культуре. - URL: https://chtv.ru/sahar-lekarstvo-stavshee-massovym-produktom (дата обращения: 17.08.2026).

3. Сахарная голова [Электронный ресурс] // Большая российская энциклопедия. - URL: https://bigenc.ru/wiki/Сахарная_голова (дата обращения: 18.08.2026).

4. Перышкин, И. М. Физика. 7 класс : базовый уровень : учебник / И. М. Перышкин, А. И. Иванов. - Москва : Просвещение, 2024. - 240 с. : ил. - ISBN 978-5-09-110833-0. - § 23. Плотность вещества.

5. Электрический ток в электролитах [Электронный ресурс] // Белорусский портал профильного обучения. - URL: https://profil.adu.by/mod/book/tool/print/index.php?id=3238 (дата обращения: 09.08.2026).

6. Электролитическая диссоциация [Электронный ресурс] // Большая российская энциклопедия. - URL: https://bigenc.ru/wiki/Электролитическая_диссоциация (дата обращения: 18.08.2026).

7. Перышкин, А. В. Физика. 8 класс : учебник / А. В. Перышкин. - Москва : Дрофа : Просвещение, 2022. - 240 с. : ил. - ISBN 978-5-358-26115-0. - § 67. Преломление света. Закон преломления света.

8. Брикс [Электронный ресурс] // Технокон. - URL: http://www.tcon.ru/refr/brix.htm (дата обращения: 09.08.2026).

9. Иванова Т. Н., Евдокимова О. В. Определение содержания соли [Электронный ресурс] // Товароведение и экспертиза продовольственных товаров. - URL: http://www.food24news.ru/warenkunde/223552.html (дата обращения: 09.08.2026).

10. Натрия хлорид [Электронный ресурс] // Справочник Vidal. - URL: https://www.vidal.ru/drugs/sodium_chlorid__30314 (дата обращения: 09.08.2026).

11. Хлорид натрия [Электронный ресурс] // Большая российская энциклопедия. - URL: https://bigenc.ru/c/khlorid-natriia-88fdbe (дата обращения: 09.08.2026).

12. Плотность растворов хлорида натрия при 20 °C [Электронный ресурс] // Электронный справочник ChemPort. - URL: http://www.chemport.ru/data/data434.shtml (дата обращения: 09.08.2026). - По данным: Иванов В. М., Семененко К. А., Прохорова Г. В., Симонов Е. Ф. Аналитическая химия натрия. - М.: Наука, 1986. - С. 245.

13. Сахароза, плотность растворов [Электронный ресурс] // Справочник химика 21. - URL: https://chem21.info/info/873415/ (дата обращения: 09.08.2026).

14. Arduino Uno Rev3 [Электронный ресурс] // Arduino Docs. - URL: https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3/ (дата обращения: 09.08.2026).

15. Рассеяние света [Электронный ресурс] // Большая российская энциклопедия. - URL: https://bigenc.ru/wiki/Рассеяние_света (дата обращения: 18.08.2026).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Таблицы первичных данных

Температура растворов при измерениях: ≈ 24-25 °C. Объем для плотности: V = 50 мл.

Таблица А.1 - Повторы плотности (ρ = m / V), г/мл

Таблица А.2 - Средние трех серий проводимости (показание АЦП N)

Таблица А.3 - Пример одной серии Соль10 (10 отсчетов N, виден спад)

Среднее серии 487. Δ внутри серии = 27. Такие серии входят в среднее Соль10 = 476 в таблице 3.

Таблица А.4 - Слепые пробы: измеренные величины

Таблица А.5 - Смещение пятна x (оптика, нуль = вода, лупа ≈ 6×)

Приложение Б. Подключение, алгоритм и фрагмент программы

Принципиальная схема цепи приведена в тексте (рис. 2, а). Здесь – разведение проводов на стенде, алгоритм одной серии и фрагмент программы.

Б.1. Схема подключения Arduino Uno на стенде

На рисунке Б.1 показано, какие выводы платы соединены с макетной платой, электродами, кнопкой и RGB-индикатором.

Рисунок Б.1 - Схема подключения ArduinoUno на стенде

Б.2. Алгоритм серии измерений

Рисунок Б.2 - Блок-схема алгоритма одной серии измерений проводимости

Б.3. Фрагмент программы

Ниже приведен ключевой фрагмент программы conductivity.ino. Показаны включение и отключение питания электродов, цикл из десяти отсчетов и расчет среднего и полуразмаха.

void runSeries() {

int values[N_MEAS]; // 10 отсчетов

driveOn(); // включитьпитаниеэлектродов

for (int s = SETTLE_S; s >= 1; s--) {

delay(1000); // пауза 5 с

}

for (int i = 0; i < N_MEAS; i++) {

values[i] = readN(); // взятьпоказание N

if (i < N_MEAS - 1) {

delay(INTERVAL_MS); // 1 смеждуотсчетами

}

}

driveOff();// выключить питание

longsum= 0;

int vmin = values[0], vmax = values[0];

for (int i = 0; i < N_MEAS; i++) {

sum += values[i];

if (values[i] < vmin) vmin = values[i];

if (values[i] > vmax) vmax = values[i];

}

int mean = (int)((sum + N_MEAS / 2) / N_MEAS);

int deltaAbs = (vmax - vmin + 1) / 2; // полуразмах

}

int readN() {

long sum = 0;

for (int i = 0; i < N_AVG; i++) {

sum += analogRead(A0);

delay(2);

}

return (int)(sum / N_AVG);

}

void driveOn() {

pinMode(PIN_DRIVE, OUTPUT); // вывод D8 - питание

digitalWrite(PIN_DRIVE, HIGH); // включить

}

void driveOff() {

pinMode(PIN_DRIVE, INPUT); // отключитьвывод D8

}

Приложение В. Фотографии эксперимента

Этапы приготовления раствора.

Рисунок В.1 - Навеска вещества в подписанной банке на весах

Рисунок В.2 - Долив воды до массы раствора около 70 г

Рисунок В.3 - Раствор после перемешивания: видимого осадка нет

Рисунок В.4 - Измерение температуры раствора

Рисунок В.5 - Мензурка на весах с установленным нулем