Meno: Teória Tabuľka Výpočet Zaokrúhľovanie Záver Graf Meranie

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Meno: Teória Tabuľka Výpočet Zaokrúhľovanie Záver Graf Meranie"

Γεώργιος Κομνηνός
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Katedra chemickej fyziky Dátum cvičenia: Ročník: Krúžok: Dvojica: Priezvisko: Meno: Úloha č. 5 MERANIE POMERNÉHO KOEFICIENTU ROZPÍNAVOSTI VZDUCHU Známka: Teória Tabuľka Výpočet Zaokrúhľovanie Záver Graf Meranie 1. Úlohy: a Zmerajte závislosť tlaku vzduchu v banke od teploty vody pri konštantnom objeme. b Vypočítajte pomerný koeficient rozpínavosti vzduchu. c Overte platnosť Gay-Lucasovho zákona. d Nakreslite graf závislosti tlaku vzduchu v banke od teplotného rozdielu vody, t.j. p=f(t-t 0. e Metódou najmenších štvorcov vyhodnoťte závislosť p=f(t-t 0.. Prístroje a pomôcky: (Uveďte aktuálny zoznam prístrojov a pomôcok, ktoré ste použili pri meraní. Aparatúra podľa obrázku, vodný kúpeľ, varič, digitálny teplomer, barometer 3. Teoretický princíp: (V rámci vymedzeného priestoru uveďte základný pojem, fyzikálny zákon, resp. matematicko-fyzikálny vzťah, ktorému sa venuje laboratórna úloha.. Obsahom Gay-Lussacovho zákona je tvrdenie, že závislosť tlaku plynu od teploty t pri konštantnom objeme plynu sa mení lineárne [ β ] [ β ] pt ( = p0 1 + ( t t0 = p0 1 + ( t V = konšt. kde p 0 je tlak plynu pri teplote t 0 = 0 C, β je pomerný koeficient rozpínavosti plynu ( C -1, resp. K Opis aparatúry a postup merania: Digitálny teplomer Banka so vzduchom (uzavretý objem V, ponorená vo vodnom kúpeli 37.5 p atm Výška ortuťového stĺpca h Hg V ľavom ramene udržujeme ortuť na konštantnej hodnote h opt a tým bude objem uzatvoreného množstva plynu konštantný. Tlak plynu v banke je určený atmosférickým tlakom a tlakom ortuťového stĺpca v pravom ramene: p= p + ( h h. ρ. g= p + h. ρ. g atm opt Hg atm Hg Hg p patm hhg g Hg = +. ρ. Optimálna výška h Hg Výška h kde ρ Hg je merná hustota ortuti pri teplote okolia, g je tiažové zrýchlenie rovné hodnote 9,81 m.s - a p atm. predstavuje atmosférický tlak. 1

2 ], teplomer [ tmax ] a používané dĺžkové meradlá [ hmax ]. b Na barometri odčítame počiatočný atmosférický tlak (p atm-1. c Ortuťový stĺpec v ľavom ramene nastavíme na optimálnu výšku h opt (čo najnižšie v zúženej časti rúrky. d Zapneme ohrev vodného kúpeľa. e Dvíhaním zásobníka pridávame ortuť do pravého ramena, tak aby hladina ortuti v ľavom ramene zostala na výške h opt. Pri manipulácii neustále sledujte pohyb zásobníka!! f Na teplomeri sledujeme teplotu vodného kúpeľa, ktorú považujeme za teplotu plynu v banke. Každých cca 3 5 C zaznačíme výšku ortuťového stĺpca h Hg v pravom ramene. g Meranie opakujeme najmenej 10 krát a hodnoty zapisujeme do tabuľky h Na barometri odčítame koncový atmosférický tlak (p atm- a vypočítame priemernú hodnotu atmosferického tlaku p atm = (p atm-1 + p atm- /. a Odhadnime maximálnu chybu merania pre barometer [( p atm max 5. Tabuľka nameraných hodnôt 1 (tabuľka môže mať aj viac riadkov, keď máte nameraných viac údajov: k h Hg t - t 0 p (m / mm* (K (kpa 1-0, ,1-0,059 93,7 3-0, , 4-0, , 5-0, ,9 6-0, ,7 7 0, ,3 8 0, ,4 9 0, ,1 10 0, ,8 *nehodiace škrtnite. h opt = 0,07 m p atm = 101,0 kpa 1 Poznámka: Keď ste niektoré údaje vynechali z ďalšieho vyhodnotenia, zreteľne ich označte, napr. prečiarknutím. Poznámka: Uvádzajte vhodný počet platných číslic. Potrebný počet číslic určuje Váš odhad maximálnej chyby z použitých meracích prístrojov, meradiel, resp. Vaša znalosť odhadnutej neistoty merania. 6. Spracovanie nameraných hodnôt: Vzorový výpočet pre vybraný riadok tabuľky: k = 5 p = p + h. ρ. g atm. Hg Hg

3 p = [Pa] 0,019 [m] [kg.m -3 ]. 9,81 [m.s - ] = Pa = 98,9 kpa Metódou lineárnej regresie (metódou najmenších štvorcov sme získali tieto hodnoty pre smernicu, úsek a ich príslušné odchýlky (uveďte tiež jednotky: y = a+ bx a = a = x y x x y i i i i i N xi ( xi ( y a bx x i i i N N xi ( xi N x y x y b = N x x b = i i i i i ( i ( yi a bxi N N N xi ( xi p= a+ bt. a = = 3 87 kpa!a = 0,91959 = 0,9 kpa 4 b = = 3 0,30 kpa. C -1!b = 0,05058 = 0,05 4 kpa. C -1 R (regresný koeficient = 0, Poznámka: Číslo zaokrúhlite podľa príslušnej odchýlky. 4 Poznámka: Odchýlku zaokrúhlite na 1. platnú číslicu. Výpočet pomerného koeficienta rozpínavosti vzduchu (pri výsledku uveďte tiež jednotky: -1 b 0, 987 kpa. C β = = = 0,00341 C -1 a kpa [ ] 7. Rozbor presnosti merania: A. Odhad chyby merania z meracích prístrojov a meradiel Dĺžka h je meraná s presnosťou!h max = 0,001 m. Teplota t je meraná s presnosťou!t max = 0,1 ºC. Atmosferický tlak je je meraný s presnosťou (!p atm max = 0,1 kpa. B. Odhad maximálnej chyby pre pomerný koeficient rozpínavosti vzduchu: β β b 1 βmax = a+ b= a+ b a b a a 3-1 0,3.10 Pa. C βmax = 0,9.10 [ Pa] + 0,05.10 Pa. C = 0, Pa [ Pa] C -1 Chybu zaokrúhlite na 1. platnú číslicu smerom nahor ( β max = 0,7.10 C -1 a nameranú veličinu zaokrúhlite na rovnaký rád ako je 1. platná číslica v chybe ( β = 3, 4.10 C -1. Relatívna odchýlka (zaokrúhlite na dve platné číslice η 0, 7.10 C =.100% =.100% = 1% β 3,4.10 C -1 βmax max -1 3

4 8. Konečná hodnota nameranej veličiny β ( = 3, 4 ± 0, 7.10 K -1 max 1 % η = 9. Zhodnotenie práce a presnosti merania (záver (Uveďte tabuľkovú hodnotu pre nameranú veličinu. Porovnajte Váš nameraný údaj s tabuľkovou hodnotou. Uveďte, či sa tabuľková hodnota nachádza v intervale hodnôt špecifikovaným v zápise konečnej nameranej veličiny. Tento interval vypíšte v tvare <minimálna hodnota; maximálna hodnota>. Posúďte spoľahlivosť použitej metódy merania. Uveďte, či ste museli vylúčiť niektoré namerané údaje z vyhodnotenia. Ďalej uveďte, či platí alebo neplatí Gay-Lussacov zákon. Diskutujte tento problém vzhľadom na linearitu závisloti p=f(t. Na záver spomeňte zdroje chýb pri meraní ako aj možnosti vylepšenia experimentu. Tabuľková presnejšia hodnota meranej veličiny je C tab = 0,0037 C -1. Pretože tabuľková hodnota sa nachádza v intervale vymedzenom priemernou hodnotou a smerodajnou odchýlkou <,7; 4,1> 10-3 C -1, vidíme, že použitú metodiku možno považovať za správnu. Z grafu závislosti p=f(t vidieť, že prvé meranie je zaťažené chybou, preto bolo vypustené z ďalšieho spracovania údajov. Závislosť tlaku od teploty vykazuje lineárny charakter, pretože regresný koeficient R je číslo blízke hodnote 1. Týmto je dokázaná platnosť Gay-Lussacovho zákona pre daný teplotný interval. Významná chyba pri meraní je vnášaná zlou možnosťou určenia vstupných dát, t.j.: - chybou vzniknutou pri určení výšky ortuťového stĺpca h Hg, - chybou barometra (p atm, - chybou teplomera (t. Rovnako aj chyba metódy merania (napr. nemeriame teplotu plynu, ale teplotu vody v danom mieste; nemerajú sa ustálené hodnoty ovplyvňuje významne samotný výsledok. 10. Graf (Nezabudnite na popis osí, názov grafu, nastavte vhodné delenie osí, zakreslite aj hodnoty vylúčené z ďalšieho vyhodnotenia, napr. nevyplneným symbolom. Do grafu tiež zakreslite regresnú priamku podľa vypočítaného úseku a a smernice b. Pozri príklad: 4

Σχετικά έγγραφα

Priezvisko: Ročník: Katedra chemickej fyziky. Krúžok: Meno: Dátum cvičenia: Dvojica:

Priezvisko: Ročník: Katedra chemickej fyziky. Krúžok: Meno: Dátum cvičenia: Dvojica: Katedra chemickej fyziky Dátum cvičenia: Ročník: Krúžok: Dvojica: Priezvisko: Meno: Úloha č. 7 URČENIE HUSTOTY KVPLÍN Známka: Teória Tabuľka Výpočet Zaokrúhľovanie Záver Meranie 1. Úlohy: a) Určte hustotu