Lekcja 7. Gazy w wodzie
"Tlen, O2. Każdy wie, że jest ważny i każdy wie co się dzieje gdy go brakuje, stąd ustawianie deszczowni, falowanie powierzchni, kaskady i często pozornie działające brzęczyki. Dlaczego pozornie? Załóżmy, że: mamy brzęczyk o wydajności 60L/h, przeciętna średnica pęcherzyka powietrza wynosi 2mm, głębokość zanurzenia kamienia wynosi 35cm. Objętość całego lecącego powietrza w akwarium wynosi 6cm'3', co zmierzyłem doświadczalnie (nalewając wodę do cylindra miarowego i mierząc przyrost objętości po włączeniu brzęczyka). Krótkie i proste obliczenia wykażą, że całkowita powierzchnia powietrza lecącego przez akwarium wynosi 180cm'2', podczas gdy powierzchnia wody w akwarium 60L (50×30×40h) wynosi 1500cm'2'. Oczywiście można zastosować kostkę lipową lub inną gęstą przegrodę. Przy pęcherzykach 0,3mm uzyskamy w tych samych warunkach już 1200cm'2', tyle tylko, że to już nie będą te same warunki, bo wydajność pompki spadnie na skutek większych oporów (jak znajdę u siebie kawałek lipy to sprawdzę o ile dokładnie). Można zatem dodatkowo zastosować mocniejszy brzęczyk i w końcu może uda się osiągnąć powierzchnię czynna napowietrzania brzęczykiem równą powierzchni tafli wody. Oczywiście obliczenie powyższe są szacunkowe i nie uwzględniają np. ciśnienia hydrostatycznego (na dole akwarium jest 3-4% wyższe ciśnienie w pęcherzyku niż atmosferyczne), współczynnika wnikania masy (tym większy, im większa prędkość płynów) itd. Tym niemniej warto zastanowić się, czy dodatkowe koszty (choćby nieduże) i dodatkowy hałas (w nocy już całkiem uciążliwy) są nam potrzebne. Chyba że chodzi o względy estetyczne - można sobie popatrzeć na bąbelki, podświetlić je, dołożyć zamek, księżniczkę, u-boota...
Wracając do meritum, z łatwością można obliczyć równowagowe stężenie tlenu w wodzie (czyli ile jest tlenu w stanie nasycenia), jeśli tylko znamy wartość stałej Henry'ego dla tlenu. Stężenie tlenu w powietrzu jest z dobrym przybliżeniem stałe i wynosi 20,95%v. Nawet w bardzo źle wentylowanych pomieszczeniach stężenie to nie spadnie raczej poniżej 20,7%. Zatem wystarczy podstawić do równania wartość temperatury i ciśnienia atmosferycznego, by wiedzieć ile tlenu "zmieści się" w naszym akwarium. Poniżej zamieściłem tabelkę, która podaje przykładowe wartości równowagowego stężenia tlenu w wodzie (w mg/L) w różnych temperaturach i pod różnym ciśnieniem atmosferycznym.
p/hPa..960....980...1000...1020
t/°C
18.....8,70...8,88....9,06....9,25
20.....8,38...8,55....8,73....8,90
22.....8,08...8,25....8,42....8,59
24.....7,81...7,97....8,14....8,30
26.....7,56...7,72....7,88....8,04
28.....7,34...7,49....7,64....7,80
30.....7,13...7,28....7,43....7,58
Jeszcze jeden ważny wniosek płynie z prawa Henry'ego. Otóż nie tylko wzrost temperatury, ale także obniżenie ciśnienia wpływa na zmniejszenie zawartości tlenu w wodzie. Czy ktoś o tym wcześniej pomyślał? Tabelki, które można znaleźć w internecie, zazwyczaj podają wartości jedynie dla ciśnienia 1 atmosfery (760 mmHg, 1013hPa), które to ciśnienie u nas bywa dość rzadko, chyba że na Pomorzu. Jeśli ktoś potrzebuje (lub jest po prostu ciekaw) wartości dla innych temperatur i ciśnień, może skorzystać z mojego kalkulatora.
Na koniec, jaki to ma związek z akwariami? Wartość stężenia równowagowego określa, jakie byłoby to stężenie, gdyby akwarium było układem stacjonarnym ,w którym się nic nie zmienia. Jednak w rzeczywistości zachodzi w akwarium kilka procesów dynamicznych. Z jednej strony zachodzą reakcje zużywające tlen, jak oddychanie ryb i roślin, procesy rozkładu, z drugiej strony reakcja wytwarzająca tlen - fotosynteza. Oprócz tego, zależnie od aktualnego stężenia tlenu zachodzą procesy sorpcji lub desorpcji tlenu w wodzie, które dążą zawsze do uzyskania stężenia równowagowego. W rezultacie stężenie tlenu w wodzie może być mniejsze lub większe niż równowagowe, przy czym na ogół jest mniejsze, zwłaszcza jeśli akwarium jest przerybione. Jeśli w akwarium jest dużo roślin i obserwujemy "bąbelkowanie" to niezawodny znak, że stężenie tlenu jest powyżej równowagowego. Choć tak naprawdę nie jest, bo nie może. Po prostu wokół pęcherzyka tlenu stężenie równowagowe jest prawie 5 razy większe niż przy powierzchni wody (bo stężenie tlenu w bąbelku wynosi ok. 98%). Nawet jednak w takim przypadku nie wolno zapominać, że w nocy roślinki przestają produkować tlen, ale wciąż go zużywają na oddychanie. Dlatego najmniejsze stężenie tlenu w akwarium jest nad ranem."
- nie jestem autorem tego tekstu, jest to wycinek z postu którego autorem jest: EyeQueue - to link do tego postu:
http://www.akwarystyka.com.pl/showthread.php?t=52922
Powinno byc raczej 0,51 g/l.
