A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Az arány meghatározása elektrolízissel Elméleti áttekintés A víz elektrolízisét a következő reakcióval írhatjuk le: | |
A reakció akkor játszódik le, ha elektromos áram folyik a vízbe merülő két elektródán át. Feltehetjük, hogy a reakciókor keletkező mindkét gáz ideális. A reakcióban keletkező egyik gázt egy kémcsőben fogjuk fel, amin önkényes (nem mm beosztású) skála van. A teljes áthaladó töltés és a kémcsőben lévő gáz térfogatának ismeretében az e/kB arány meghatározható, ahol e az elektron töltése és kB a Boltzmann-állandó. Ez a mérési feladat két részből áll: A rész: A kémcsövön lévő önkényes skála kalibrálása dinamikai módszer segítségével. Erre a kalibrálásra szükséged lesz ennek a mérés B részében is, sőt a II. mérési feladatban is. B rész: Az e/kB arány meghatározása a víz elektrolíziséből.
A következő ismereteket felhasználhatod:
‐ A helyi nehézségi gyorsulás: g=(9,78±0,01)ms-2.
‐ A kémcső belső és külső átmérőjének aránya: α=0,82±0,01. A hőmérséklet (T) és a nyomás (P) éppen aktuális értékeit a rendezők fogják megadni.
Az I. mérés (A és B rész) végrehajtásához rendelkezésedre álló eszközök és berendezések:
‐ Egy kémcső, önkényes (nem milliméter beosztású) skálával.
‐ Három különböző átmérőjű, szigetelt rézvezeték: 1. nagy átmérőjű barna, 2. kis átmérőjű barna, 3. kék.
‐ Változtatható feszültségforrás (0‐60 V, max. 1 A).
‐ Egy műanyag tartály és egy üveg víz.
‐ Egy nehezék, melyen műanyag rögzítő található (ezzel lehet az elektródát a víz alatt a helyén tartani a műanyag szigetelés megsértése nélkül).
‐ Egy digitális stopper.
‐ Egy multiméter (ügyelj a helyes használatára).
‐ Egy fából készült kémcsőtartó, amellyel a kémcsövet függőlegesen lehet tartani.
‐ Egy pipetta.
‐ Egy függőleges tartóállvány.
‐ Fehér javító festék, amellyel jeleket tehetsz megfelelő helyekre.
‐ Vágóeszköz (kés).
‐ Olló.
‐ Ragasztószalag.
‐ Egy acélgolyó.
‐ Egy vékony, rozsdamentes acéllap, melyet elektródaként használhatsz.
‐ (Nem)mm-papír. Vedd figyelembe, hogy az összes skála a ,,mm-papírokon'' és a kísérleti eszközökön (például a kémcsövön) ugyanolyan skála-osztású, de nem milliméteres. Mérési feladatok A rész: A kémcsövön lévő önkényes skála kalibrálása
‐ Keress egy olyan, jól ismert (dinamikai) módszert, amivel a kémcsőn lévő önkényes skála átszámítható (kalibrálható) mm skálára.
‐ Add meg azt az egyenletet, ami kapcsolatot teremt a kísérletedben mérhető mennyiségek és a kémcsőre nyomtatott önkényes skála között, és vázold a mérési összeállítást.
‐ Gyűjtsd össze és használd a mérési adataidat az ismeretlen hossz-skála kalibrálására!
B rész: Az e/kB arány meghatározása
‐ Állítsd össze az elektrolízises mérést úgy, hogy abban megfelelő módon legyen a kémcső elhelyezve, hogy a reakcióban keletkező gázok egyikét felfoghasd!
‐ Vezesd le azt az egyenletet, amely kapcsolatot teremt a következő mérendő mennyiségek között: t idő, I áram, Δh vízszintkülönbség.
‐ Gyűjtsd össze és elemezd mérési adataidat! Az egyszerűség kedvéért felteheted, hogy a kémcsőben a gáz nyomása a mérés során állandó marad.
‐ Határozd meg az e/kB arányt! Az A és B részeket, továbbá a II. mérést akármilyen sorrendben, sőt egymással párhuzamosan, szimultán módon is elvégezheted. Vedd figyelembe, hogy az elektrolízis lassú folyamat. |