科学项目
调查影响因素石油分散在水中的生态系统
2011个虚拟科学公平的条目
文摘
这个项目的目的是调查的因素可能会影响石油的分散在水中。变量选择模仿那些可能参与一个实际的深水地平线石油泄漏等(BP钻井平台)或埃克森·瓦尔迪兹号钻井平台溢油在阿拉斯加海岸。测试的变量是温度、风行动,和水搅拌。假设是水搅拌会导致最大的石油分散。
实验通过添加五个不同类型的油很大水盆地。一分钟后,油扩散直径测量。这是重复与水在5°C和35°C。风行动增加了通过使用风扇,和波浪作用是手动创建的。
石油分散高速风的最大行动。也正如所料,冷的水导致了少油的快速扩散。此外,更广泛的石油扩散直径产生的水搅拌。因此,假设是不受支持的。本项目强调控制的复杂性大规模石油泄漏到水生环境。
类型
物理科学
年级
7th- 9th年级
困难的项目
媒介
成本
35.00美元
安全问题
处理电气设备
时间来完成这个项目
整个项目花了2½数月。在圣诞假期期间,我花了好几天时间,很多天放学后和周末在学校科学实验室。这不是一个困难的项目,但费时。我喜欢这个项目,因为我觉得我是在今天对我们重要的事情。我想知道石油将如何反应在不同的温度。我了解到的温度导致显著差异的速度传播的石油。除了运动,它增加更多。这让我知道,当人们处理石油泄漏问题,最伤害是做水17°C时,高风速和水搅拌。我很惊讶地发现,只有一个一滴石油蔓延得如此之快。认为是不可思议的数百万加仑的流入海洋,它已经传播多远。
客观的
我的项目是关于看什么条件导致油在水中传播速度最快的。我的目标是了解科学家处理和处理在海岸,以及知道速度不同的事故需要妥善处理,以防止任何进一步的损失。
材料
- 大型盆地——约60厘米。(从Orscheln水槽- 30.00美元)
- 原油不同的重力——捐赠OERB能源委员会和石油天然气公司
- 机油(作为控制)从OReilly - 5.00美元
- 室温水冷水温水
- 滴管——捐赠来自OERB能源委员会
- 计时器——微波定时器和手机计时器
- 风扇有两个速度——吹风机
- 统治者
- 风速计——26.00美元——互联网
收集这个项目的材料是不困难因为我的老师大多数的材料。
介绍
2010年4月20日,墨西哥湾的石油钻井平台爆炸导致11名工人死亡,并标志着英国石油公司漏油事件的开始,现在被称为“美国历史上最大的环境灾难。石油从油井1500以下表面喷涌而出。许多变量的影响,墨西哥湾石油传遍。(1)
1989年3月24日,20多年前,一个悲惨的环境事故发生时,埃克森·瓦尔迪兹号超级油轮搁浅。这是一个灾难,公司深深地后悔,尽管努力稳定油的容器,防止进一步的泄漏或溢出,超过250000桶的石油在很短的时间内。(2)
第一口油井钻在宾夕法尼亚地区1859年由埃德温·德雷克。产生的是69英尺深,15桶。该地区迅速蓬勃发展,现代石油工业诞生了。今天,前三个国家,美国进口石油从加拿大、墨西哥和沙特阿拉伯。(3)
为了尽量满足原油需求的不断增长,人们开始近海钻探。海上石油生产涉及到更大的环境风险,尤其是从油轮或管道运输石油泄漏的石油平台陆上设施、和泄漏。
每当石油从海底中恢复过来,其他的化学物质和有毒物质像汞、铅和砷经常放回大海。此外,地震波用于定位石油可以伤害海洋哺乳动物和迷惑鲸鱼。(4)
“时间大多数人读这句话,世界将使用约8000桶石油,336000加仑;以每秒1000桶。”(5)
石油泄漏的水是不一样的;一些洒在盐水洒在温暖的水,以及冷水。油从不同的井有许多不同的密度及其环境效应油扩散速度。风速、水搅拌,不同的水温。
原油外观根据其作文中变化很大。通常是黑色或深棕色(尽管它可能是黄色,红色,甚至绿色)。水库中通常是发现与天然气、轻形式在石油、气顶和盐水,通常比大多数形式的重原油,没入。原油也可能发现在半固态形式混合着沙子和水。(6)
海上石油生产涉及到环境风险,尤其是石油泄漏从油轮或管道运输石油平台陆上设施、和泄漏和事故的平台。生产也产生,多余的水从石油或天然气生产,包括不同量的油,或其他化学物质用于,或造成,石油生产。根据组织文化的改变墨西哥湾钻机转储约90000吨钻井液和岩屑在它的生命周期,其井也与重金属贡献。(7),但它是如何传播取决于环境的变量如水温,风,和水搅拌。
这个项目的目的是确定的变量最大大影响的石油流入水环境。这个项目的研究假设:假设水搅拌会导致最大的原油扩散的速度。
实验的程序
材料
- 原油不同的特点
- 机油(作为控制)
- 室温水
- 冷水温水滴管计时器风扇有两个速度水搅拌器统治者风速计
过程:
- 一大盆充满了室温水。
- 当水不再移动,一滴油添加到容器的中心。
- 一分钟后,石油蔓延的直径测量。
- 这个过程重复了3次发现平均直径。这是重复的不同水温35°C和5°C。
- 最初的方向随访和风力作用是模拟使用双速风扇。
- 与风扇风速计被用来确定风速低和高设置。使用高和低速直径测量。
- 水搅拌测试通过手动创建波浪作用一个平坦的统治者。
- 确定油的密度和粘度是评估通过将一滴油线和时间用了多长时间到达另一个5厘米低于最高线。
结果
三个试验五个不同的油进行了测试使用不同的变量;温度、风速和水搅拌。油被添加到水在三种不同温度下:5 ?C, 17 ?C,和35 ?C .石油分散最所有the17°C的总平均温度与分散在14厘米。下一个最高是7厘米的35°C蔓延。但最少的色散发生5°C水平均直径6厘米。最分散石油35 ^ (0)40 C水重力。它在水中分散13厘米。 The next highest was the unclassified oil which went around 12 cm. However the least dispersive oil was the 50 gravity oil that spread to a diameter of 0.83 cm. The most dispersive oil for the 17^(0)C water was the unclassified oil which dispersed 20 cm. The next highest was the 37 gravity oil which dispersed 18 cm. The lowest dispersion (3 cm) was the 50 gravity.
根据温度石油分散直径(cm) |
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|
温度
|
||||
|
5°C
|
17°C
|
35°C
|
||
|
37重力
|
试验1 |
11.0
|
18.0
|
7.0
|
|
试验2 |
10.0
|
19.0
|
6.0
|
|
|
试验3 |
10.5
|
17.5
|
7.0
|
|
|
的意思是
|
10.5
|
18.2
|
6.7
|
|
|
40重力
|
试验1 |
16.0
|
14.0
|
13.0
|
|
试验2 |
16.5
|
14.0
|
14.0
|
|
|
试验3 |
18.0
|
13.5
|
12.0
|
|
|
的意思是
|
16.8
|
13.8
|
13.0
|
|
|
50重力
|
试验1 |
1.0
|
3.0
|
1.0
|
|
试验2 |
1.0
|
3.0
|
1.0
|
|
|
试验3 |
1.0
|
3.0
|
0.5
|
|
|
的意思是
|
1.0
|
3.0
|
0.8
|
|
|
不保密的
|
试验1 |
1.5
|
21.0
|
13.0
|
|
试验2 |
2.0
|
20.0
|
13.0
|
|
|
试验3 |
2.0
|
21.0
|
12.0
|
|
|
的意思是
|
1.8
|
20.7
|
12.7
|
|
|
机油
|
试验1 |
1.0
|
1.0
|
1.0
|
|
试验2 |
1.0
|
1.0
|
1.0
|
|
|
试验3 |
1.0
|
1.0
|
1.0
|
|
|
的意思是
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
|
| 总平均 |
6.2
|
11.3
|
8.3
|
|
模拟风力的影响,油添加到水,空气吹到水。所有油分散最高的最大风速。有风吹的速度每小时19公里,所有油分散共有53厘米直径。风低9.33公里/小时,所有的直径都少37重力油除了重量轻,速度高风速一样。这些结果表明,风,更大的水运动发生,因此更大的石油发生色散。
石油分散直径根据风速(cm) |
||||
|
风速(公里/小时)
|
||||
|
没有空气 |
9.33 |
19.79 |
||
|
37重力
|
试验1 |
18.0
|
53.0
|
53.0
|
|
试验2 |
19.0
|
53.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
17.5
|
53.0
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
18.2
|
53.0
|
53.0
|
|
|
40重力
|
试验1 |
14.0
|
35.0
|
53.0
|
|
试验2 |
14.0
|
53.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
13.5
|
53.0
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
13.8
|
47.0
|
53.0
|
|
|
50重力
|
试验1 |
3.0
|
6.0
|
53.0
|
|
试验2 |
3.0
|
4.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
3.0
|
4.0
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
3.0
|
4.7
|
53.0
|
|
|
不保密的
|
试验1 |
21.0
|
33.0
|
53.0
|
|
试验2 |
20.0
|
31.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
21.0
|
34.0
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
20.7
|
32.7
|
53.0
|
|
|
机油
|
试验1 |
1.0
|
1.0
|
53.0
|
|
试验2 |
1.0
|
1.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
1.0
|
1.0
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
1.0
|
1.0
|
53.0
|
|
| 总平均 |
11.9
|
27.7
|
53.0
|
|
在水里搅动测试中,搅拌越多,越油扩散。的风潮相比27.9厘米的油平均传播传播的控制没有搅拌14.17厘米直径。
石油分散直径(cm)根据水搅拌 |
|||
|
没有激动 |
水搅拌 |
||
|
37重力
|
试验1 |
18.0
|
53.0
|
|
试验2 |
19.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
17.5
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
18.2
|
53.0
|
|
|
50重力
|
试验1 |
3.0
|
30.0
|
|
试验2 |
3.0
|
19.0
|
|
|
试验3 |
3.0
|
27.0
|
|
|
的意思是
|
3.0
|
25.3
|
|
|
不保密的
|
试验1 |
21.0
|
2.5
|
|
试验2 |
20.0
|
13.0
|
|
|
试验3 |
21.0
|
6.0
|
|
|
的意思是
|
20.7
|
7.2
|
|
|
40重力
|
试验1 |
14.0
|
53.0
|
|
试验2 |
14.0
|
53.0
|
|
|
试验3 |
13.5
|
53.0
|
|
|
的意思是
|
13.8
|
53.0
|
|
|
机油
|
试验1 |
1.0
|
1.0
|
|
试验2 |
1.0
|
1.0
|
|
|
试验3 |
1.0
|
1.0
|
|
|
的意思是
|
1.0
|
1.0
|
|
|
总平均
|
14.2
|
27.9
|
|
油的粘度是决定。万有引力37原油是最粘性和旅行需要36秒5厘米。40重力是下一个最粘性和需要14秒5厘米。然而,至少粘性油机油,只需要1.4秒5厘米。
|
油的粘度
|
||
所需时间(秒)为一个石油降至5厘米 |
||
|
37重力
|
试验1 |
39.2
|
|
试验2 |
36.0
|
|
|
试验3 |
33.2
|
|
|
的意思是
|
36.1
|
|
|
50重力
|
试验1 |
10.4
|
|
试验2 |
9.8
|
|
|
试验3 |
9.2
|
|
|
的意思是
|
9.8
|
|
|
不保密的
|
试验1 |
3.5
|
|
试验2 |
3.2
|
|
|
试验3 |
3.1
|
|
|
的意思是
|
3.3
|
|
|
40重力
|
试验1 |
14.2
|
|
试验2 |
14.4
|
|
|
试验3 |
13.6
|
|
|
的意思是
|
14.1
|
|
|
机油
|
试验1 |
1.5
|
|
试验2 |
1.4
|
|
|
试验3 |
1.3
|
|
|
的意思是
|
1.4
|
|
|
总平均
|
12.9
|
|
每一个油的密度测量。所有密度在0.06克。最高的石油是不保密的油的密度.88点g / cm3最密集的石油是37重力密度为0.82克/厘米3。
|
37重力
|
0.82
|
|
40重力
|
0.85
|
|
50重力
|
0.85
|
|
不保密的
|
0.88
|
|
机油
|
0.86
|
分析与结论
这是假设水搅拌会极大地影响了大部分石油分散。结果完全不支持这一假说。尽管水风潮导致色散率,19.79公里/小时的风速引起的色散的最大数量增加了212%到9.33公里/小时风速。
石油在5°C水传播的速度要比油41.5% 17°C水。35°C也是37.1%低于17°C .当水搅拌添加它增加了96.5%没有传播——风潮。
从分析数据,中期范围温度17 ^ (0)C,高风速、搅拌会最影响油的扩散。
可能的改进,可以包括进行实验的35 ^ (0)C使用不同的热水源水。使用的水似乎沉积物颗粒的热水箱可能影响了石油的色散。除了这个实验会包含不同的盐解决方案到水里,模拟海洋的盐。
通过这个实验,我知道温度会显著差异的速度色散的石油。此外,在水中运动越多,增加石油的色散。这些知识可以让我们保证当人们处理离岸钻井泄漏时环境伤害最大的水是17 ^ (0)C,高风速、和水搅拌。在我实验时,我惊讶于直径只有一滴石油扩散和我使我思考的数百万加仑已经泄漏到海洋和石油必须传播多远。
石油泄漏是石油公司的环境灾难,政府官员和社会必须共同努力,防止和纠正时尽快发生。
确认
我要感谢艾登夫人对她的鼓励和指导,帮助虽然出这个项目的生命周期。我还想感谢我的父母他们给的支持在过去的几个月里通过奉献他们的时间和精力来帮助我。
引用
- 卡琳娜Hamalainen,开采石油,科学世界(卷67 2)pg.8 (2010)
- 卡琳娜Hamalainein、石油需要收费,超级科学(22第二卷)Pg 4。(2010)
- 塞缪尔·T皮、石油历史,通过设计,从万维网检索www.bydesign history.html化石燃料/油/油,2/12/10
- 贾斯汀鳃,滚滚石油低于表面筹集新问题,《纽约时报》2010年
- 迪克·吉布森,石油统计,吉布森咨询、检索从万维网http://www.gravmag.com12/15/10
- 作者不明,原油、雪佛龙、检索从万维网http://www.cheveron.com/refingproducts/whatiscrudeoil.aspk1/25/10
- 罗宾·尼克松,石油钻探:风险和回报,生活科学从万维网检索http://www.livescience.com/499-oil-drilling-risk-rewards.html 12/15/10
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