Дропчекер как средство контроля за концентрацией углекислого газа в аквариуме

Tekhi - Юр, а помнишь ты рассказывал о дропчекере?

Ю.В. - Конечно. Мы тогда говорили о  методах контроля за СО2.   А что?

Tekhi - А можешь подробнее рассказать? И о принципе работы, и о том какой лучше купить…

Ю.В. - Или сделать?

Tekhi - Ага, или сделать)))

Ю.В. - Да не вопрос, Ир. Принцип работы ДЧ известен очень давно и основан на законе о парциальном давлении газов.

Вот смотри, схемку для тебя нарисовал:

Tekhi - И что тут что?

Ю.В. - Ну, сам дропчекер подписан))) Он представляет из себя некоторую емкость состоящую из двух камер, соединенных между собой свободным пространством.

Tekhi - Трубкой что ли?

Ю.В. - В данном случае, на схеме, да- трубка. Но в принципе конструктивных решений может быть много, поэтому я и назвал его “свободным пространством”.

Да, так эти емкости разные. Одна (на схеме она слева) открытая и погружена в аквариумную воду так, чтобы зеркало воды открывалось в это соединительное пространство. А вторая (на схеме она справа)- закрытая с одной стороны. А вторая сторона так же открывается в это соединительное пространство. И вот в эту правую емкость залита индикаторная жидкость.

Tekhi - По которой мы и оцениваем концентрацию СО2 в воде?

Ю.В. - Да. Именно “оцениваем”, потому что это не очень точный замер. Но об этом чуть позже.

Принцип работы дропчекера.

Согласно закону о парциальном давлении газов, концентрация СО2 в индикаторной жидкости стремится уравновеситься с концентрацией СО2 в воздухе над ней. Если в воздухе она больше, то СО2 растворяется в индикаторной жидкости до достижения равновесного состояния, если меньше, то СО2 из индикаторной жидкости улетучивается. Тоже до достижения равновесного состояния. Естественно, что при изменении концентрации СО2 в индикаторной жидкости, изменяется ее  кислотность (рН)   и залитый туда индикатор на рН меняет цвет.

Точно такой же процесс будет происходить и в правой (на схеме) части дропчекера при погружении его в аквариумную воду. Из зеркала воды, попавшего в открытую часть ДЧ, СО2 будет выходить в воздушное пространство между камерами или наоборот растворяться из него в воде.

Tekhi - И так будет происходить до тех пор пока не установится равновесие между концентрациями СО2 в обеих камерах дропчекера?

Ю.В. - Да.

Tekhi - И получается, что согласно закона о парциальном давлении, равновесие установится тогда, когда концентрация СО2 в камере с индикаторной жидкостью станет такой же, как и в аквариумной воде?

Ю.В. - Да.

Tekhi - И как же нам эту концентрацию определить?

Ю.В. - Да очень просто же)) Поскольку в индикаторную жидкость производители льют обычный тест на рН, то при изменении в ней этого самого рН, она меняет свой цвет точно так же как и обычный тест. Глядя на свой ДЧ, по его цвету и шкале рН-теста, ты определяешь какой у тебя рН в индикаторе в дропчекере. А потом при помощи  калькулятора  определяешь концентрацию СО2.

Tekhi - Подожди! Для калькулятора же нужен еще и КН? Где его взять?

Ю.В. - Все производители индикаторных жидкостей делают их на воде с КН 4. Так что смело можешь четверку ставить в калькулятор.

Tekhi - Ясненько)) Только я вот не поняла, так с помощью дропчекера, получается, определять рН аквариумной воды нельзя?

Ю.В. - Нет конечно! Это очень распространенная ошибка. ДЧ не меряет (!) рН аквариумной воды! Он меряет рН индикаторной жидкости с КН 4. И не более того! Это сделано специально чтобы иметь возможность посчитать реальное содержание СО2 в воде. Потому что если ты замеряешь в  аквариуме рН и КН  и по ним посчитаешь, то можешь получить искаженные значения по СО2.

Tekhi - Почему?

Ю.В. - Потому что у тебя в воде может находиться (и чаще всего таки находится) что-то, что подкисливает воду чисто химически- то ли гуминовые кислоты, то ли какой-нибудь рН- в виде какой-нибудь кислоты, то ли еще что-то, что изменяет рН без связки с содержанием СО2 в воде.

Tekhi - Так что, получается что с помощью ДЧ можно выяснить насколько у тебя вода подкисляется чисто химически?

Ю.В. - Да. Вот смотри. Предположим, что у тебя в аквариуме рН 6,5, а КН 2. По калькулятору получается что СО2 20 мг/л.

Дропчекер же показывает рН 7,0 , что при его штатной КН 4 соответствует 13 мг/л

Это значит, что у тебя в аквариуме концентрация СО2 таки 13, а воду что-то таки подкисляет, например твои любимые листья кетапанга.

Так вот, теперь если ты вручную в калькуляторе введешь КН 4 и будешь перебирать рН, пока не получишь СО2 13 мг/л, то увидишь что этот рН получился 6,7.

Это значит, что?

Tekhi - Что?

Ю.В. - То что твоему рабочему КН 2 и фактическому СО2 13 мг/л в аквариуме должен соответствовать рН 6,7. А он у тебя 6,5. Значит на вот это разницу 6,7-6,5=0,2 у тебя твои условные листья и подкисливают воду химически.

Tekhi - Здорово! Очень удобно!

Ю.В. - Да)) Только есть одна проблемка. Общая для всех дропчекеров- большое время реагирования на изменение рН.

Tekhi - А с этим как то можно бороться?

Ю.В. - В некоторой степени… Как следует из схемы (которая была в начале разговора), чем больше площадь зеркала аквариумной воды и индикатора Sводы и Sинд, тем быстрее будет происходить газообмен между средами. Так?

Tekhi - Так.

Ю.В. - И чем меньше объем индикаторной жидкости Vинд, тем быстрее она будет насыщаться или отдавать СО2 в пространство между камерами, так?

Tekhi - Так.

Ю.В. - А если так, то получается что у нас должна быть такая форма камеры с индикатором, чтоб там получалось что при минимально возможном объеме индикаторной жидкости, площадь ее зеркала должна быть максимально возможной. Так?

Tekhi - Так.

Ю.В. - В теории это должен быть шаровОй сегмент. Отсюда и классическая, самая распространенная форма ДЧ.

Шарик- правая камера по схеме, колокол- левая. Изогнутая трубочка- соединительная камера.

Только люди почему то забывают о принципе минимальности объема индикатора при максимальности площади поверхности. Примерно (ну чтоб не мучать тебя формулами) это бывает при заполнении шарика на 0,25-0,3 его диаметра. Только в этом случае ДЧ отрабатывает изменения рН максимально возможно быстро.

Другими словами, заполнять ДЧ индикаторной жидкостью нужно не так

И не так

И даже не так

Tekhi - А как же?

Ю.В. - Вот так

В этом случае он отработает изменение рН быстрее всего.

Но в ДЧ есть еще один существенный момент, влияющий на скорость его реагирования на изменение рН.

Tekhi - Какой?

Ю.В. - Соединительная камера и общий объем воздуха между камерами. Камера здесь выполнена в виде трубочки с очень маленьким (в угоду эстетике) внутренним сечением (на схеме оно у нас обозначено Sд.ч.). Но зато объем самого шарика достаточно мал. Он хоть и не столь эстетичен как большой и красивый “глубоко фирменный” и почти хрустальный шар, но зато четко выполняет свои функции- быстро реагирует на изменения рН, что в случае   подачи СО2 в аквариум  может стать критичным. Поэтому для тех кому нужен дропчекер не на переднем стекле для любования, а где-то в не заметном месте и для реального контроля СО2, уже давно пользуются или  маленькими шариками, или самодельными. Они не столь красивы, но примитивно просты, легкие в изготовлении, точные, хотя и не очень “быстрые”.

Tekhi - У тебя наверняка такой есть! Покажешь?

Ю.В. - Конечно)))

Tekhi - Не поняла! Это же обычный “пенициллиновый” пузырек в который воткнута какая-то трубка и надета присоска?

Ю.В. - Именно так. Трубка- пятикубовый шприц- он туда прекрасно заходит с небольшим натягом. Я его мелкой наждачкой заматовал- на белом лучше видна индикаторная жидкость. Но он не очень удачный- из-за формы пузырька воздушная камера (помнишь, чуть выше говорил) получилась увеличенной и реагирует он медленно. Поэтому использую я его как резервный.

Tekhi - Снизу, в его горлышке аквариумная вода?

Ю.В. - Да.

Tekhi - А шприц- соединительная камера большого сечения?

Ю.В. - Да.

Tekhi - А между шприцом и горлышком камера с индикатором?

Ю.В. - Да! Как приятно иметь дело с умным человеком! Вот он с индикатором- кстати, это его оптимальный уровень.

Tekhi - А наклейка зачем?

Ю.В. - Да просто для удобства- чтоб сразу видеть рН в индикаторной жидкости))

Но, повторюсь, чтобы он был быстрым, нужно использовать другой пузырек, раза в два короче.

Tekhi - Да, действительно здОрово! А что, фирмы ничего подобного не выпускают?

Ю.В. - Да вот несколько лет назад начали уже выпускать т.н. “боченки”, сделанные по такому же принципу. Стоят, правда, как реактивный самолет. Но смотрятся, да, неплохо. И там уж точно продумано и так чтобы сечение соединительной камеры было максимально возможное, и объем ее был минимальный. Очень быстрые))

Я вот, кстати, делал недавно сравнительные испытания конкретно этого самодельного и конкретно этого шарика.

Tekhi - И как?

Ю.В. - Шарик оказался быстрее. Но это и понятно- общий объем воздушной камеры меньше, площадь колокола с в месте контакта с аквариумной водой больше, соотношение площади контакта индикатора и воздуха с объемом индикатора максимально большое. Ему бы еще плошадь сечения его камеры-трубки по-больше, цены б не было.

Вот он, ролик:

Tekhi - Юр, а вообще, кстати, имеет значение где именно в аквариуме дропчекер устанавливать?

Ю.В. - Если ты про то “на виду” или подальше от глаз, то не имеет)) Но вообще его лучше устанавливать не возле самого источника СО2 в воде- возле него концентрация СО2 будет явно выше чем в сторонке. Так, где то по-дальше от помп, грелок и т.д.- некое “усредненное” по воде место.

Ну и по высоте тоже. Не под самой поверхностью. Где-то сантиметров 15+- ниже поверхности.

Tekhi - Почему?

Ю.В. - Потому что при разном давлении воды, растворимость газов разная. Следовательно и концентрация в верхних слоях, еще и имеющих газообмен с атмосферой, может оказаться меньше чем у дна. Соответственно, усредненное по аквариуму- где то по-серединке))

Tekhi - Ясно. Спасибо, Юрочка, за такой подробный рассказ. Кажется мне теперь понятно все про них))

Ю.В. - Да не за что. Ты главное всегда помни, что цвет индикатора в ДЧ не имеет никакого отношения к рН аквариумной воды и показывает ТОЛЬКО рН в индикаторном растворе, зная КН которого (обычно 4) можно посчитать концентрацию СО2 в этом самом индикаторном растворе, которая после установления равновесия равно концентрации СО2 в аквариуме. И не более того!

Tekhi - Да уж запомнила!))) Спасибо тебе огромное!