Feladat: 2002. évi Nemzetközi Fizika Diákolimpia 4. feladata Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Füzet: 2002/november, 499 - 500. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Faraday-törvények, Elektron (mint elemi részecske), Nemzetközi Fizika Diákolimpia
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2002/október: 2002. évi Nemzetközi Fizika Diákolimpia 4. feladata

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A rész: A kémcsövön lévő önkényes skála kalibrálása
A rendelkezésre álló vékonyabb huzalból és az acélgolyóból ,,matematikai'' ingát lehetett készíteni. Ennek lengésidejét stopperrel megmérve g ismeretében meg lehetett határozni az inga (centiméterben mért) hosszát, majd a huzal segítségével kalibrálni lehetett a kémcsövön lévő ‐ ismeretlen léptékű ‐ skálát.

 
B rész: Az e/kB arány meghatározása
A kémcsövet szájával lefelé fordítva kellett a vízbe helyezni, elhelyezve benne az egyik elektródát. Vezetékekkel lehetett létrehozni az áramkört, amelyben mérhető volt az áramerősség. A víz alatt a vezetéket nehezékkel lehetett rögzíteni. Érdemes volt úgy megválasztani a polaritást, hogy a kémcsőben hidrogén gyűljön össze, mert ennek mennyisége éppen kétszerese a keletkező oxigén mennyiségének.
Az áramerősség és az idő szorzata a töltést adja meg, ezt az elemi töltés kétszeresével leosztva megkapjuk a keletkező hidrogén molekulák számát. Az ideális gáz állapotegyenletét felírhatjuk a részecskeszám és a Boltzmann-állandó segítségével. A nyomás és a hőmérséklet pillanatnyi értékét a verseny szervezői közölték a diákokkal, akiknek így csak a térfogatváltozást kellett mérniük az előző részfeladatban kalibrált skála segítségével. A mért adatokból rövid számolás után meg lehetett határozni az e/kB arányt.
A mérés során az egyenletes elektrolízis érdekében érdemes volt alacsony, 4 mA-nél nem nagyobb áramerősséget választani, és ezzel legalább egy órányit mérni. Ezzel a módszerrel nagyjából 10%-os pontossággal határozható meg az e/kB arány.