Využití přístrojů ve výuce přírodovědných předmětů

Koncentrace CO2

Při dýchání přijímáme ze vzduchu molekuly kyslíku O2 a vydechujeme molekuly oxidu uhličitého CO2. Stejně tak CO2 vydechují rostliny nebo se uvolňuje do atmosféry při hoření.  Koncentrace CO2 v průběhu roku kolísá o přibližně 5 ppm, maximum nastává na jaře, minimum na podzim. Toto kolísání podrobně zobrazuje tzv. Keelingova křivka. Z atmosféry se CO2 ukládá v biomase (fotosyntéza), oceánech, půdě a horninách. Člověk spalováním fosilních paliv uvolňuje velké množství CO2 do atmosféry, které nestačí klimatický systém do svých rezervoárů ukládat a jeho koncentrace v atmosféře vzrůstá. Současná společnost tak řeší otázku, jak toto množství v atmosféře snížit pomocí moderních technologií.

Současná koncentrace CO2 na Zemi je cca 422 ppm (parts per million). V bytech a kancelářích se koncentrace běžně pohybuje okolo 1 000 ppm. Vysoké koncetrace jsou zdraví škodlivé.

Následující pokusy jsou zaměřeny na zjištění aktuální koncetrace v místnosti a kolik CO2 vydechneme? Poslední pokus slouží jako ukázka způsobu jímání CO2 ze vzduchu. Jedná se o jednu z laboratorních metod čištění vzduchu od CO2 - absorpce do roztoku NaOH za vzniku Na2CO3 a NaHCO3 (poměr produktů závisí na pH roztoku – při vyšším pH převažuje uhličitan sodný).

Koncentrace CO2 v místnosti a její překročení

Varianta 1 - využití blokového programování

Vybavení: Go Direct CO2 Sensor GDX-CO2 ,počítač

  1. Připojte čidlo k aplikaci Graphical analysis dle návodu s využitím bezdrátové technologie bluetooth nebo USB kabelu
  2. Stáhněte soubor hlidac-koncentrace-co2.vebl.
  3. V prohlížeči Google Chrome, Edge nebo Opera spusťte Online editor Blokové programování s možností využívat čidla Vernier Go Direct. Klikněte na Otevřít projekt a vyberte stažený soubor hlidac-koncentrace-co2.vebl.
  4. Klikněte na tlačítko Spustit.
  5. Po spuštění dojde k automatickému přepnutí na výstup programu, kde je připraven displej pro zobrazování aktuální koncentrace CO2. Program jednou za sekundu aktualizuje hodnotu displeje a současně kontroluje, zda hodnota nepřesáhla 2000 ppm. Pokud ano, spustí poplach.

Blokové programování s možností využívat čidla Vernier Go Direct

Varianta 2

Vybavení: Go Direct CO2 Sensor GDX-CO2, počítač/mobil (u mobilního zařízení nutnost Bluetooth), nainstalovaná aplikace Graphical Analysis (GA), návod k GA

  1. Připojte čidlo k aplikaci Graphical analysis dle návodu s využitím bezdrátové technologie bluetooth nebo USB kabelu (u notebooku).
  2. V aplikaci klikněte na Režim (levý dolní roh). Nastavte požadovanou Frekvenci (optimum 1–2 vzorků za sekundu). Spustit měření zůstává na Ručně. Zastavit měření nastavte také ručně. Vše potvrďte tlačítkem Hotovo.
  3. V pravém horním rohu klikněte na Nastavení zobrazování a vyberte Hodnota pro zobrazení aktuální hodnoty nebo Graf pro zobrazení vývoje koncentrace v čase, případně vyberte obojí a znovu klikněte na ikonku Nastavení zobrazování.
  4. Klikněte na zahájit měření.
  5. Pro ukončení experimentu klikněte na Zastavit.
  6. Hodnoty uložte kliknutím na Nepojmenováno v levém horním rohu. Vyberte Uložit jako…

Vydechování CO2

Varianta 1

Vybavení: Go Direct CO2 Sensor GDX-CO2, počítač/mobil (u mobilního zařízení nutnost Bluetooth), nainstalovaná aplikace Graphical Analysis (GA), návod k GA

  1. Připojte čidlo k aplikaci Graphical analysis dle návodu s využitím bezdrátové technologie bluetooth nebo USB kabelu (u notebooku).
  2. V aplikaci klikněte na Režim (levý dolní roh). Nastavte požadovanou Frekvenci (optimum 1–2 vzorků za sekundu). Spustit měření zůstává na Ručně. Zastavit měření nastavte po 20 s trvání experimentu. Vše potvrďte tlačítkem Hotovo.
  3. V pravém horním rohu klikněte na Nastavení zobrazování a vyberte Graf, Hodnota a znovu klikněte na ikonku Nastavení zobrazování.
  4. Klikněte na Zahájit měření.
  5. Začněte dýchat na čidlo a pozorovat, jak se mění hodnota koncentrace vydechovaného CO2. 
  6. Experiment se po 20 s ukončí a můžete čidlo předat dalšímu žákovi.
  7. Opakujte kroky 4, 5, 6.
  8. Hodnoty uložte kliknutím na Nepojmenováno v levém horním rohu. Vyberte Uložit jako…

Varianta 2

Vybavení: Go Direct CO2 Sensor GDX-CO2, počítač/mobil (u mobilního zařízení nutnost Bluetooth), nainstalovaná aplikace Graphical Analysis (GA), návod k GA

  1. Připojte čidlo k aplikaci Graphical analysis dle návodu s využitím bezdrátové technologie bluetooth nebo USB kabelu (u notebooku).
  2. V aplikaci klikněte na Režim (levý dolní roh). V políčku režim vyberte Události a hodnoty. Veličinu pojmenujte např. žák. Potvrďte tlačítkem hotovo.
  3. V pravém horním rohu klikněte na Nastavení zobrazování a vyberte Tabulka, Hodnota a znovu klikněte na ikonku Nastavení zobrazování.
  4. Klikněte na Zahájit měření.
  5. V okamžiku, kdy hodnota dosáhne přibližně svého maxima, klikněte na Zachovat. Objeví se okénko, do kterého se zadává název události (mohou to být jen numerické hodnoty). Kliknete na Zachovat hodnotu. Další hodnotu uložíte opětovným stisknutím tlačítka Zachovat.
  6. Experiment ukončíte klikem na Zastavit.
  7. Hodnoty uložte kliknutím na Nepojmenováno v levém horním rohu. Vyberte Uložit jako…

Absorpce CO2

Vybavení:  Go Direct CO2 Sensor s nádobou, ochranné pomůcky (plášť, rukavice, brýle), Petriho miska/kádinka, hydroxid sodný (NaOH) příp. čistič odpadů s obsahem NaOH, voda, počítač/mobil (u mobilního zařízení nutnost Bluetooth), nainstalovaná aplikace Graphical Analysis (GA), návod k GA

  1. Připravte si roztok smícháním vody a trošky (plochá kávová lžička) NaOH. Zatím ho nedávejte do nádoby.
  2. Čidlo umístěte do nádoby.
  3. Připojte čidlo k aplikaci Graphical analysis dle návodu s využitím bezdrátové technologie bluetooth nebo USB kabelu (u notebooku).
  4. V aplikaci klikněte na Režim (levý dolní roh). Nastavte požadovanou Frekvenci (optimum 1–2 vzorků za sekundu). Spustit měření zůstává na Ručně. Zastavit měření nastavte také na Ručně. Vše potvrďte tlačítkem Hotovo.
  5. V pravém horním rohu klikněte na Nastavení zobrazování a vyberte Graf, Hodnota a znovu klikněte na ikonku Nastavení zobrazování.
  6. Klikněte na zahájit měření.
  7. Sledujte graf. Za chvíli bude jasně vidět, že se v prázdné nádobě koncentrace nemění. V tomto okamžiku vyjměte čidlo z nádoby, rychle do ní nalijte připravený roztok - pozor, čidlo nesmí přijít do styku s kapalinou!!! a znovu vložte čidlo.
  8. Jakmile koncentrace CO2 klesne k nule, ukončete experiment kliknutím na Zastavit.
  9. Hodnoty uložte kliknutím na Nepojmenováno v levém horním rohu. Vyberte Uložit jako…

Pozn. Čidlo měří kromě koncentrace CO2 i teplotu a vlhkost vzduchu.

Předchozí
Následující