Испарение, долив, подмена и жесткость.

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Попробуем посчитать как будет меняться жесткость воды при разных режимах долива/подмены.
Возьмем например такую ситуацию:
- аквариум 100 литров
- ежедневно испаряется 1 литр воды
- начальная жесткость в аквариуме равна жесткости водопроводной воды dH=8
- расчеты сделаны на период 3 месяца

Рассмотрим четыре разных режима содержания банки:
1. Вода просто испаряется, ничего не доливается и подмен не производится (синяя кривая на графике)
2. Ежедневно доливается 1 литр водопроводной воды взамен испарившейся, подмен не делается (красная кривая)
4. Вода взамен испарившейся не доливается, еженедельно делается подмена 30% воды на свежую водопроводную (зеленая кривая)
5. Ежедневно доливается водопроводная вода взамен испарившейся и еженедельные подмены на водопроводную 30% (фиолетовая кривая)

Как видим при еженедельных подменах жесткость не увеличивается неограниченно, а не превышает определенного предела (что в общем-то и не удивительно). Если продолжить график дальше на период одного года или еще дальше (хоть на 1000 лет), то пилообразные кривые выше не поднимаются, то есть жесткость стабилизируется в небольшом диапазоне значений.
Поскольку такие рассчеты делаются на чистой арифметике, методику описывать не буду, она очевидна. В рассчетах предполагалось, что при испарении воды все соли остаются в растворенном состоянии, то есть не учитывалось осаждение солей на стенках аквариума, растениях и прочие факторы. В реальной банке ситуация конечно может быть немного отличной от рассчетной.

[greblin greblin Старейшина]

:-) не обнадежевайтесь , если возьмете жесткость начальной воды еще меньше - картина совсем улучшится . А теперь посчитайте при жесткости 20 и более , стабильное повышение на полградуса в неделю ( без учета потребностей растений в минералах ) .

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

если возьмете жесткость начальной воды еще меньше - картина совсем улучшится . А теперь посчитайте при жесткости 20 и более , стабильное повышение на полградуса в неделю

А что тут обнадеживаться? Да при меньшей жесткости будет красивее, а при 20 получится так (см график ниже). Повышение на пол градуса в неделю конечно будет (на самом деле даже на градус получилось), но не постоянно, через пару месяцев пила выходит на горизонталь, и выше 25 жесткость не повысится. На графике интервал 2 года.
Параметры на графике те же, что и выше, начальная жесткость 20, подмены 1 раз в неделю 30% водой с жесткостью тоже 20.

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Еще интересно промоделировать ситуацию, когда пропущена одна еженедельная подмена воды (например вы в отъезде). Как видно жесткость за эту неделю еще подрастет, но при последующих еженедельных подменах снова снизится и стабилизируется на прежнем уровне. Все параметры как на предыдущем графике для жесткости dH=20.

[oltrew oltrew Участник]

Литр в сутки - это видимо для открытых или плохо закрытых аквариумов. Как-то проводил эксперимент по испарению: за сутки с площади 0,1 м^2 при активном обдуве большим кулером 12 см испарилось меньше 1 литра. Но это была просто вода в пластмассовом ящике.
В растительном аквариуме надо бы учитывать два нюанса:
1. Существенная часть воды разлагается на водород и кислород в процессе фотолиза. Сколько количественно - не знаю, не удалось выяснить. Но это заметно ускоряет исчезновение воды из аквариума.
2. Часть растворенных солей жесткости потребляется растениями на строительство своих тканей. Это уменьшает жесткость воды. На сколько количественно - тоже вопрос.

Slavkin, в какой программе делались такие аккуратные графики?

[flicker flicker Житель]

Также строил графики, сверял с банкой. Подходит только для банки с одной водой. В банке с растениями вода всегда мягче

[oltrew oltrew Участник]

Slavkin, flicker, выложите, плиз, свои расчеты, если в Excel делали, чтобы меньше самому думать. Есть одна идейка в дополнение.

Еще ламерский вопрос. За неделю испаряется 7 л, сливается 23 л - т.е. 24,7% солей? Или 27,9 л - 30% оставшейся воды? В первом случае жесткость будет больше.
Учтено ли это в расчете?

[serj973 serj973 Старейшина]

Существенная часть воды разлагается на водород и кислород в процессе фотолиза

Как-то не верится - да и опыт есть - у меня растительная банка плотно закрыта крышкой без вентиляционных отверстий - и все, что испаряется, конденсатом обратно и возвращается - видимая убыль - 2-3 мм с 0.35м2 в неделю - почти ничто. И как-то привык считать, что свои потребности в кислороде, растения восполняют за счет растворенного в воде, и связанного в СО2. А в водороде - в соединениях азота, хотя какая там потребность - мизер. :nez-nayu: Однако надо подчитать - пробел нашелся.

[oltrew oltrew Участник]

свои потребности в кислороде, растения восполняют за счет растворенного в воде, и связанного в СО2

Так и есть. Так речь же не о потреблении ими кислорода, а наоборот, о выделении (днём), как побочного продукта фотосинтеза.
ЗЫ Про фотосинтез знаю не больше, чем Википедия.

Растительная банка пузыряет или медленный травник? Было бы интересно измерить количественно объем фотолиза в литрах :) в разогнанном травнике.

[serj973 serj973 Старейшина]

о выделении (днём), как побочного продукта фотосинтеза.

Ну так он-то выделяется не при разложении воды - при разложении углекислого газа - вода в другой реакции участвует.

Было бы интересно измерить количественно объем фотолиза в литрах

Каких литрах? Что, прирост объема растительной массы в аквариуме измеряется литрами? Допустим, да-же наросло за неделю литр растительной ткани, пусть, из них 80% вода (точно цифру не знаю), из оставшегося сухого остатка разложенная вода займет то же не более 10% - Итого на литр - 20мл воды - ничто, да и нарастает не литрами, по крайней мере, в аквариумах (ну, от размера конечно зависит :-): ) Поэтому, наверно, таким расходником воды, как фотолиз, можно пренебречь. Особенно на фоне испарения.
ЗЫ. Во избежание вопросов - цифры с потолка, просто для примерного представления о количественном соотношении.

[oltrew oltrew Участник]

serj973 Допустим, наверно, с потолка - все допущения и предположения. В фотосинтезе все очень сложно. Хлорофилл бывает разный, вода окисляется и наоборот, ионы водорода возвращаются в воду. Еще синтезируются молекулы-переносчики протонов, то есть НАДФ Н2. Растолковал бы кто-нибудь грамотный в этом вопросе - сколько воды идет на фотолиз (и другие биохимические процессы в аквариуме) в активном зеленом аквариуме, а сколько испаряется. Чтобы поставить точку в сомнениях.
Тоже люблю поговорить о вещах, в которых не разбираюсь. ©

serj973, так у тебя травник разогнанный или обычный?

[serj973 serj973 Старейшина]

наверно, с потолка

В смысле плюс-минус десять процентов - просто точно не помню, а гуглить лень.

Тоже люблю поговорить о вещах, в которых не разбираюсь

Тут немного не так - может я не химик, но я физик :smu:sche_nie: и химию прошел достаточно глубоко, причем, так уж сложились обстоятельства, дважды (хоть и двадцать лет назад) - так что, представление имею, и решать задачки то-же.
Поэтому оценить количество расходуемых веществ, пусть очень приближенно (а при желании и точно - стоит только порыться в нете) вполне могу, что и сделал выше.
Соответственно и вывод правильный -

таким расходником воды, как фотолиз, можно пренебречь.

serj973, так у тебя травник разогнанный или обычный?

С недавнего времени (месяц) - сильно, до этого экспериментировал. 140 литров (serj973) Разницы по расходу воды между подменами нет. Для сравнения - в другом аквариуме, 100л (gtrx,serj973) близком по объему, но открытом, за это время испаряется ведро - полтора.

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Литр в сутки - это видимо для открытых или плохо закрытых аквариумов

У меня открытый аквариум-куб 60 литров, площадь поверхности 40х40 см = 0,16 м.кв. За сутки испаряется в среднем около 1 литра. Вентилятор включается автоматически при повышении температуры до 26 градусов и выключается при понижении до 25 гр. При длительной работе вентилятора воды испаряется около 1.2 литра в сутки. Конечно при таком испарении спасает автодолив.
В реальном аквариуме естественно жесткость не будет соответствовать расчетной в меньшую сторону за счет биологического смягчения. Поэтому расчеты по большей части просто иллюстрируют, что жесткость не поднимется до некоторого верхнего предела.

в какой программе делались такие аккуратные графики?

Графики строил тупо в Экселе - заносил в таблицу формулы и автоматически получал графики. На картинке: исходные данные вносятся в красные ячейки, значения получаются в черных, ниже формулы для расчета.
Можно строить не такие пилообразные графики, а просто кривые максимальной и минимальной текущей жесткости (максимальная перед подменой, минимальная после), тогда можно упростить расчеты. Вот например, у меня получалось так (красная линия - перед подменой, синяя - после, зеленая - непрерывная подмена в режиме протоки):

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Еще ламерский вопрос. За неделю испаряется 7 л, сливается 23 л - т.е. 24,7% солей? Или 27,9 л - 30% оставшейся воды? В первом случае жесткость будет больше.Учтено ли это в расчете?

В расчете использовал такое определение подмены: 30-процентная подмена это когда из акавриума сливается воды столько, чтобы залить 30% до ватерлинии. То есть в данном примере если испаряется в неделю 7 литров, то при еженедельной подмене сливается 23 литра и наливается 30 литров. Естественно предполагается что испарение в процентах меньше подмены. Конечно ничто не противоречит сделать расчет для случая когда сливается 30 литров и доливается 37 :hi_hi_hi:
ЗЫ: если я конечно не забыл как считал, давно это было, а вспоминать как-то лениво :-):

[oltrew oltrew Участник]

Slavkin, а выложить файлик xls? А то графики со мной не дружат.

[Slavkin Slavkin Свой на форуме]

Да, пожалуйста. В файле расчеты для получения двух видов графиков: гладких кривых и пилообразной.
Просто вводите нужные параметры в красные ячейки и будут автоматически получаться значения в черных ячейках и автоматически меняться кривые на графиках. Ниже файл .xls в архиве и скрин файла, чтобы было понятно как это будет выглядеть.
Вот только разобраться в чужих расчетах порой много сложней, чем с нуля сделать свои...