close
Vážení uživatelé,
16. 8. 2020 budou služby Blog.cz a Galerie.cz ukončeny.
Děkujeme vám za společně strávené roky!
Zjistit více

Vážení uživatelé,
16. 8. 2020 budou služby Blog.cz a Galerie.cz ukončeny.
Děkujeme vám za společně strávené roky!

Září 2014

Vidlákovo elektro 84. Měření pH a skleněné elektrody.

7. září 2014 v 5:15 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Svým čtenářům se hluboce omlouvám, že v rámci toho jak všechno tak nějak souvisí se vším jsme se s elektronickém seriálu dostali k chemii, ale pokud nemám vysvětlování "potenciometrie" utnout v polovinně odstavce nelze než postupovat vpřed. Jediné co mě poněkud morálně opravňuje psát dál je to, že tuhle oblast "mezi obory" nenajdete rozumně vysvětenou ani u elektroniků ani u chemiků.


Tedy minule jme se dostali k tomu, že pomocí "solných můstků" můžeme vyrábět elektrické články z těch nejpodivnějších kombinací elektrolytů i elektrod a to dokonce tak, že kolem každé elektrody je jiný elektrolyt, které se vzájemně nemíchají.


A taky jsme se zmiňovali o Nernstově rovnici, ve které C1 a C2 jsou koncentrace elektrolytu kolem jedné a druhé elektrody. Teď si tedy představte následující situaci C2 - je konstatní koncentrace látky v oblasti kolem "referenční elektrody" - v tom případě se Nernstova rovnice změní na

E = E0 + 0,059 * log (C2) - 0,059 * log (C1)

Teď si představme že člen 0,059*log C2 - díky tomu že C2 je konstatní přičteme k E0 tedy :

E= E1 - 0,059* log (C1)

A teď si zopakujemem definici pH jak z Husákovské učebnice : "pH je záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových protonů". ERGO pokud C1 je koncentrace vodíkových protonů pak platí :

E = E1 + 0,059 * pH

Tak jednoduché je měření pH - pokud připojíte pH elektrodu k voltmetru - nic více už v tom není. Elektroda citlivá na pH prostě za laboratorní teploty 25 stupňů dává 59 mV na jednotku pH a my se musíme akorát postarat o odečtení napěťového offsetu E1.

Celé měření má jenom 3 nepatrné zádrhele
  1. jak vyřešit otázku referenčního poločlánku s konstatním pH
  2. Jak získat elektrodu citlivou na pH
  3. jak kompenzovat vliv okolí - hlavně tedy teploty.
AD 1. pokud získáme pH elektrodu dle bodu 2 můžeme ji namočit do pufru a použít jako referenční - ale to je kupodivu moc složité. Místo toho použíjeme jako referenční některou z "elektrod druhého řádu" které díky tomu, že jsou založeny na málo rozpustných solích (chlorid stříbrný a chlorid rtuťný) - tak jejich napětí závísí především na (ne)rozpustnosti těchto solí a prakticky není ovlivněno složením roztoku, do kterého jsou ponořeny!

AD 2. potřebujeme elektrodu tzv "iontově selektivní" na vodík - to jest aby převážná část jejího napětí byla ovlivněna koncentrací vodíkových protonů v roztoku. Příkladem takové elektrody je již zmiňovaná "vodíková elektroda" spočívající v platinovém drátku kolem kterého bublá plynný vodík, aby na povrchu platiny vznikla neskutečně tenká vrstvička hydridu platiny. Pokud si však vzpomeneneme na vzducholoď Hindenburg - a zejména pokud si na ni vzpomene vaše manželka (maminka) máte s probublávajícím vodíkem utrum.

Tedy je potřeba vymyset něco jiného a to je věc, nad které čtenáři Amára zůstane rozum stát a to je v nadpise zmíněná "skleněná elektroda". Vskutku je to tak - sklo - jeden z nejlepších známých izolantů se používá jako materiál na elektrody pro měření pH


Zde je její konstrukce - schválně jsem vybral elektrodu, která v sobě zahrnuje měřícící skleněnnou elektrodu zde označovaná jako "vnitřní" a refernenční elektrodu zde označovanou jako "vnější". Na obrázku je nejpozoruhodnější schéma dole - které krásně zdůrazňje jakými materiály vlastně prochází elektrický proud při měření a povšimněte si, že měřený roztok je jen nepatrný kousek uvnitř.

Je mi jasné, že teď přijde dotaz "A to skleněná elektroda je opravdu ze skla ?" A skutečně musím potvrdit, že pokud z laboratorního SIMAXU - borosilikátového skla - vyfouknete nad plamenem baničku - jejíž stěny budou tlusté kolem 0,1 mm (což je elementárně snadné) a pokud do ní nalijete kyselinu a dáte stříbrný drátek - pokryje se tetno drátek chloridem stříbrným a elektroda bude fungovat jako "docela slušná" pH elektroda. V literaturře se sice dočtete o použití speciálních skel, která jsou nutná zejména pro inotově selektivní elektrody zaměřené na dvojmocné ionty, ale obyč. sklo na pH funguje více než slušně. Otázka tedy je "jak funguje ?"


Princip je v tom že na suchu je na povrchu sodno- draselno - vápenatého skla - tenká vrstvička sodíkových iontů vázancýh na křemičitanový základ skla - nalitím "vnitřního elektrolytu" a ponořením do měřeného roztoku dojde k tomu, že vodíkové protony začnou z povrchu skla "vyplachovat" sodíkové ionty - různou rychloostí vně a uvnitř - a tím doposud elektricky neutrální povrch skla dostane elektrický náboj alias napětí, které můžeme měřit.

Stále jsem nezodpověděl "jak je možné, že elektrický proud prochází sklem ?" Vtip je v tom, že prakticky neprochází - "vnitřní odpor" skleněné elektrody je kolem 100 Mega-ohmů - proto jsem mluvil v první kapitole o voltmetru s vnitřním oporem alespoň 1 Giga-ohm což v době JFETových operačních zesilovačů (stačí i TL072) se vstupním odporem 1012 - 1015 ohmů není takový problém.

Obávám se, že teď jsem konečně všechna "magická arkána" prozradil - a sám jsem se sepisováním natolik unavil, že zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám : Alkohol se v organismu odbourává na kyselinu octovou - meziproduktem této reakce je acetaldehyd, který způsobuje příznaky lehké otravy. Rychlost syntézy acetaldehydu lze zpomalit dodávkou dalšího alkoholu a další kyseliny octové, které lehce blokují enzymové systémy. Správnou reakcí novomanželky na návrat manžela z hospody tedy není štěkání, ale štamprlička, okurčička, a pozdějí kávička - jasné ?

Infračervený terorista

4. září 2014 v 5:14 | Petr |  Elektro
Cokoliv stálo v Sovětském svazu za něco - bylo součástí zbrojního průmyslu a tedy určeno k zabíjení lidí za železnou oponou. Nejinak je tomu s Novosibirským výrobcem tankových zaměřovačů jehož civilní divize je známa pod současným názvem TAL.
Můj otec - vyslán v 80 letech - s relativním dostatkem rublů na služební cestu - nevěděl do dovézt do Česka a tak udělal v pravdě geniální krok a jelikož v té době jsem byl rádoby - astronom amatér - koupil hvězdářský dalekohled, který je dodnes v prodeji pod stejným názvem ALKOR 65.


Čistě - z dnešního pohledu je to dalekohled dosti ubohý - zrcadlový Newton s průměrem zrcadla 65 mm (kdejaký triedr má větší objektiv) na azimutální montáži. Na druhé straně některé aspekty konstrukce tohoto přísroje jsou naprosto geniální - je zcela nezničitelný - trubky by klidně mohly sloužit jako hlaveň bazuky. Navíc je to Newton - tedy "divný dalekohled" který budí pozornost tím, že abyste viděli nahoru koukáte do okuláru "do strany" a "dole máte zrcadlo".
Co je však na dalekohledu nejgeniálnější, je, že je dodáván v dřevěné bedně velikosti kufru, ve kterém si vidláci do Prahy vozí hodobóžový oblek.

V principu tedy není divu, že 90% astronomickýh pozorování, která jsem v životě udělal jsem udělal tímto dalekohledem. Problémeček však nastal v době, kdy jsem se rozváděl s bývalou manželkou, protože v té době jsem byl i s dalekohledem n a náštěvě u mojí máti "na chatě" a - já nekonečný blbec - jsem se nechal přesvědčit abych tam dalekohled nechal "neb tam jsou dobré pozorovací podmínky". Ubohý ALKOR tím skončil jako všechny ostatní věci, které moje drahá mamá dostala do svých spárů. Tedy od té doby jsem jej neviděl a vzhledem k okolnostem pochybuju o jeho existenci.

Takže se mi za pár let zastesklo po hvězdičkách a hlavně jsem konečně chtěl "na vlastní oči" vidět Krabí mlhovinu. Takže jsem vytáhl ze šrajtofle 10 000 a koupil naprosto ničím nezajímavý hromadně vyráběný Newton o průměru 150 mm - což je 6x větší plocha zrcadla nez ALKOR -takže jsem nakonec krabí mlhovinu opravdu viděl.

Nicméně o tom dnešní pohádka není. Když jsem Newton postavil do pokoje - tak jsem vysvětloval tehdy asi tak 5 leté dceři jak se "budeme koukat na hvězdičky". V tom přišel na návštěvu můj otec - zamnul si ruce a prohlásil - "to sis koupil, aby ses díval, jak se mladé holky svlíkají žejo !". Tato věta zapnula v mozku dcery nejaký přepínač a ta se slzičkami v očích začala požadovat, že chce vidět "jak se mladé holky svlíkají"- Takže abych měl pokoj - jsem namíříl dalekohled asi na kilometr vzdálený panelák, kde jak na potvoru jediná osoba, pozorovatelná oknem, byla jakási babina nalívající do varné konvice vodu. Tím jsem dceru uspokojil a slžičky zahnal. Když jsem dceru vracel exmanželce - hrdě hlásila: "celý den jsme se dalekohledem dívali, jak se mladé holky svlíkají...." takže výchovný účinek byl rozhodně větší než 100%.

Nicméně tato historka mě inspirovala k tomu, že by bylo vhodné vyrobit "kus elektroniky", kterým by se dala užít nějaká ta sranda. Princip je v tom, že když jsem na podzim chodil venčit "bývalého psa" - bral jsem si malinkatý triedr - a tím jsem sledoval nikoliv "jak se mladé holky svlíkají" ale světelné reklamy a nápisy, které jsou v noci vidět z obdivuhodné dálky. Například z "Bezručovy vyhlídky" nad Frýdkem je vidět 22 kilometrů vzdálená těžní věž "dolu ČSA" v Karviné.

Takže se konečně dostáváme k meritu věci - představte si triedr, ke kterému jsou připevněny ještě dvě další optická zařízení.
  • Laserové ukazovátko - aby bylo zcela jasné "kam se koukám"
  • Infračervená LED s optikou a mikokontrolérem, která svítí do stejného bodu jako ukazovátko.
K čemu to ? Představte si tu legraci - "přes půlku města" namíříte na okno za kterým blikotá televize. Krátce bliknete laserem - jestli míříte správně. Pak druhým tlačítkem začne IR ledka vyblikávat ve všech lidstvu známých kódech dálkového ovládání k televizoru povel "VYPNI".

K čemu dojde - odrazem od bílého stropu obýváku se místnost vaší ubohé oběti naplní IR světlem až nakonec jeho televizor dekóduje správný povel a zhasne. Což vy na druhé straně teleskopu uvidíte jako pohasnutí typického blikotání a budete z toho mít dětinskou škodolibou radost. Dokonce pokud to dovedete k dokonalosti, tak si na displeji připojeném k mikrokontroléru přečtete který povel byl poslední - a tudíž jakou televizi "vaše obět" vlastní.

Připadá vám to jako veliká ubhost ? Jednak jsem "infračerveného teroristu" ještě nepostavil - a potom pokud v noci za tmy venčíte psa - čím rozumným chcete tento čas zaplnit, zejména když moje druhá oblíbená "venčící" činnost - to jest poslech radioamatérských pásem na krátkých vlnách - je pro venčení na nočním sídlišti dosti hlučná ?

Takže jako obvykle - dávám tuto ideu do oběhu ve stylu "open source" a pokud náhodou postavíte "teroristu" dříve než já - nezapomeňte mi poslat schémátko.

Cyklistou na prochlastaném východě

2. září 2014 v 5:43 | Petr |  Svět okolo
Ubohá existence - konfident STB a písničkář - Jarek Nohavica opakovaně zdůrazňuje, že Ostravsko je "region razovity" a vskutku je - téměř v každém ohledu. Po studiích v Brně jsem i ve svém rodném kraji byl občas šokován když se klátící existence vyšlá z hospody nebyla schopna trefit klíčkem do zámku auta a jiné podobné historky, jejichž část si můžete přečíst zde na blogu. Dnes už naštěstí má většina aut dálkové zamykání a navíc místo autem, nebo autobusem jezdím vždy do dubna do října do práce na kole.

Jaké jsou ideální podmínky pro dojíždění na kole do práce ? Ráno při cestě do Ostravy hlavně světlo a teplota 17 st. Při cestě z Ostravy zpátky do Frydku je ideální olověně šedá obloha pokrytá dramaticky nízkou oblačností - občasné blesky (blýskající v dáli) a občasná kapka, která kapne na zem (ale ne tak, aby byly cesty mokré).

Proč to ? Tedy ráno je dobré aby bylo světlo, protože na celé trase Frydek - Ostrava máme tento cyklus : Přijdou vedra a zmizí litinová víka od kanalizace. Pak pár týdnů zejí v silnici díry - pak se na dírách objeví elegantní plastové mříže. Pak příjdou zimní plískanice a mrazy - plastové mřížoví popraská a zjara opět pár týdnů zejí díry - než se na nich znovu objeví kovová víka, která zase zmizí s prvními vedry. Když je horko je totiž nutné dodržovat "pitný režim" a tento je taky nutné z něčeho financovat žejo !! Pokud je ráno tma - často ani ta nejlepší LED svítilna, na řídítkách vám spolehlivě neukáže jestli před vámi je kanál s mřížemi, s (černým) plastem, nebo díra jako do......

Druhý důvod, proč je ráno lepší jezdit za světla : i přes ekonomickou krizi je kolem cyklostezky spousta firem - pekárna, strojírny, válcovna plechu, výrobce ocelových konstrukcí a jeřábů, opravna kamiónů, celulózka, hutě, korejská montovna, hypermarket, sklady, slévárna, strojírna... Ještě blíže k cyklostezce je nepřeberně hospůdek a hospod takže fenomén - jedu "z hospody rovnou na šichtu" je populárnější než si v poklidných Čechách vůbec dovedete představit. Takže jedete relativně rychle a najednou vratce jedoucí chlap proti vám, bez zjevného důvodu, padne z kola jako podťatý a ještě se po celé šíři cyklostezky rozkutálejí "lahváče" .....

Návrat z Ostravy je ideální v době kdy "počasí straší" to jest vypadá, že je (bude) hrozně, ale ve skutečnosti je sucho a vlastně je dobře. Problémem odpoledního návratu z práce totiž jsou sportovci i "sportovci" všeho druhu. Příklady :
  • Podnikatelské riziko - po cyklostezce jede offroad "4X4 3,5 litrů turbo diesel" - vlevo i vpravo od něj je 10 cm místa - to pan zbohatlík celou svou existencí dává na odiv svou životní úroveň jejíž neoddělitelnou součástí je i hluboký respekt k právu a principům fair play - no vážně - když už dal "2 mega za bávo" tak proč by dával 70 halířů navíc za naftu, když po cyklostezce to má k rodinné vile o 300 metrů blíže ne?
  • Dušný důchodce - jede na nejlehčí převod rychlostí pěšího chodce - nebo méně a napříč přes řídítka má francouzské berle, při předjíždění nevíte jestli se máte bát berlí, nebo toho jak už kolem rtů promodrává..... Časté bývají i dámy s velikým košem plným nějakého rostlinstva a motykou, která nepříjemně trčí do cesty.
  • Rodinný výlet - vpředu holčička stáří 3 roky - poprvé na dětském kole - za ní v kočáru její roční, ještě nechodící, sourozenec. Kočár tlačí matka - těhotná - poprvé v životě "na inlajnech" zoufale se drží madla kočáru, který si jede kam chce. Celý peloton uzavírá otec na rozhrkaném kole "ze slevy v Kauflandu" s "třemi promilemi v žíle" - jak taky jinak, když je tak horko.....
  • Tréning na Tour - peloton zvíci 3-5 osob v jednotném trikotu - jejich karbonové speciály váží 2957, 2943, 2931, 2978 a 2965 gramů. Ověšené pulsometry, tachometry, měřiči frekvence a síly šlapání, GPS trackery a mořem dalších krabiček s funkcemi HCHKRDTN i BFLMPSVZ. Jedou klasickým průměrem "kterým se jezdí na Tour" to jest 36 km/hod, což je o 10 km/hod více než "dopravní situace" na cyklostesce snese. Jedou vedle sebe po celé šíři cyklostezky včetně "protisměru", bez ohledu na hromadný výskyt "dušných důchodců" i "rodinných výletů" a běda, kdo se jim postaví do cesty a zhorší tak frekvenci šlapání, pulsu i jízdní průměr....
  • Tréning na cross country - totéž ale s horskými koly - výhoda je v tom, že "traktorové pneumatiky" výrazně rachotí a tak je "peloton" z dálky slyšet....
  • Lov chlapa / hubnutí - "prostorově výrazná", zlatem ověšená, 19 letá platinová blondýna v růžové teplákovce na růžových bruslích - má rozpuštěné vlasy, aby bylo vidět že dala 5000 za jejich "prodloužení" - tudíž nemá žádné periferní zorné pole. Nic neslyší, neboť "tuc tuc ze sluchátek" z dálky plaší mně, ptáky i spárkatou zvěř. Teoreticky by něco málo mohla vidět směrem dopředu, ale to by se nesměla dívat do země - nebo spíše do idiot-founu, kde patrně "uploaduje na Facebook" své 456 "selfie".....
  • Zaklesnuté větve - "táta s mámou" nebo dvě kamarádky na inlajn bruslích - jedou a svou nestabilitu kompenzují tím, že se křečovitě drží jedna druhé, aby při případném pádu nebyly 2 ale rovnou 4 zlomená zápěstí...

Mezi všemi těmito lidmi si razí cestu nepatrná menšina bruslařů, kteří bruslit umí, a cyklistů mého typu, kteří průměrnou rychlostí 17 km/hod projeli "na těžko" střední, východní a jižní Evropu a teď mají jedinou ambici - dojet domů, bez zmrzačení sebe, nebo kohokoliv jiného.
Proto je lepší když z olověné oblohy občas kápne, protože všichni "účastníci odpoledního provozu" na cyklostezkách jsou výrazně meteosenzitivní a pokud není 21-24 stupňů 30-55% relativní vhlkosti, bezvětří a jasno - raději nevyjíždějí (díky Bohu). A vskutku, když to vypadá, že bude škaredě - potkám za celou hodinu jízdy domů jenom těch 5 lidí - co potkávám už 8 let a jinak je svatý klid....

Proč si tedy stěžuju a přesto pořád jezdím na kole : Pokud si odmyslíme důvody zdravotní - tak vzhledem ke chronickým výlukám na železnici a dlouhodobé opravě silnice R56 je to v součastnosti nejrychlejší způsob dopravy !!!

Poznámka při druhém čtení - nemám Facebook, ale vstkutku by mě zajímalo "co dávají" tak zajímavého, že cyklistům i bruslařům to stojí za riskování života když vejrají do stupid-founu, místo aby hleděli na silnici ???