České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství
Laboratorní cvičení z Fyziky Úloha č. 4: Název úlohy
Vypracoval: Vaše jméno Skupina: Skupina např. č. B16 Datum měření: Datum Pracovní skupina: Jména kolegů, s kterými jste měřili.
Elektrochemický ekvivalent mědi a Faradayova konstanta Úkol měření: 1. Změřit elektrochemický ekvivalent mědi 2. Pomocí elektrochemického ekvivalentu mědi spočítat Avogadrovu a Faradayovu konstantu . 3. Naměřené hodnoty porovnat s tabulkovými hodnotami.
Princip úlohy: Ověříme princip vedení elektrického proudu v elektrolytu. V elektrolytu se průchodem proudu přemisťuje nejenom náboj, ale i hmota. Hmotnost vyloučené látky je přímo úměrná náboji, takže můžeme sledovat hmotnostní změnu anody resp. katody.
Popis soupravy: Souprava se skládá z pružinového vrhacího zařízení, které vystřeluje těleso pod předem nastaveným úhlem ve směru měřidla, na kterém je možno odečítat délku vrhu.
Obr. č. 1: Schéma zapojení soupravy [1]
Teoretický základ úlohy: Roztoky kyselin, zásad a solí, které vedou elektrický proud, se nazývají elektrolyty. Vodivost elektrolytu způsobují kladné a záporné ionty, uváděné do pohybu elektrickým polem, které vzniká mezi elektrodami ponořenými do elektrolytu. Elektrolýza je jev, kdy průchodem proudu elektrolytem dochází na elektrodách k látkovým změnám. Ionty, poté co dorazí k elektrodě, odevzdávají svůj náboj, mění se na atomy nebo molekuly, které se mohou vyloučit na povrchu elektrody. Faradayův zákon: Hmotnost m vyloučené látky je přímo úměrná náboji Q, který prošel povrchem elektrody, elektrický proud I je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství náboje prošlého za jednotku času t, pak může napsat, že tj. , (1)
kde A je elektrochemický ekvivalent. Pro elektrochemický ekvivalent můžeme napsat: [1] ,
(2)
kde M je molární hmotnost, z je počet elementárních nábojů, který nese daný iont, F je Faradayova konstanta[1]. Vypočet elektrochemického ekvivalentu: [1] (3) Faradayova konstanta: [1] (4) Avogadrova konstanta: [1] (5)
Vypracování: Zvážíme osušenou katodu a elektrodu na analytických vahách, před začátkem měření. Následně zapojíme stejnosměrný proudu a nastavíme napětí ampérmetru na požadovanou hodnotu. Katodu s anodou vložíme do elektrolytu po dobu 3 minut o napětí 1.8A, poté obě kovové destičky vysušíme a opět zvážíme. Toto měření opakujeme 3x a hodnoty zapisujeme do tabulky (viz. níže). Tabulka č. 1: Naměřené hmotnosti katody i anody pro jednotlivá měření: Hmotnost m [g] 0. měření 1. měření 2. měření 3. měření 2+ Cu 69,20 69,04 68,94 68,80 2+ C 68,43 68,53 68,66 68,79 Proud I [A] 1,80 1,94 1,80
Ukázka výpočtů: - Vypočet elektrochemického ekvivalentu dle vzorce 3: -3
A tak dál…
0,401.10-6 kg.C-1
6 5
Síla F [N]
4 3 2 1 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
Délka l [mm]
Obr. č. 2: Ukázka grafu včetně popisu os, proložení atd. (pozor grafy dělat bodové a prokládat je spojicí trendu)
Chyby měření: Zpracovat dle [1]. Konečná podoba výsledku je včetně chyby. Například d = (80,06 ± 0,07) mm
Závěr: Vždy se podívat na úkoly co se po mě chtělo. Pak napsat odpověď, kde uvedete, kolik Vám to vyšlo a s jakou chybou pokud se dá počítat. Poté musíte odůvodnit, proč Vám to nevyšlo přesně, jak mělo. A rozebrat, zda jsou výsledky v souladu s učekáváním (teorií). Literatura: [1] KUTÍLEK, Patrik; MIKŠOVSKÝ, Jan. Fyzikální praktikum I, II. Praha : ČVUT, 2009. 121s.
I tento protokol není plně dokonalý, tak se jim neřiďte na 100%. Toto je jen ukázka základního formátování. Není tu úplně vše, co má protokol obsahovat. Co všechno je obsahem protokolu naleznete v literatuře ve skriptech [KUTÍLEK, Patrik; MIKŠOVSKÝ, Jan. Fyzikální praktikum I, II. Praha: ČVUT, 2009. 121s]. Více o formátování naleznete na stánkách http://www.knihovny.cvut.cz/studium/jak-psat-vskp/.
Na co se hlavně zapomíná: popis obrázků a tabulek, grafů (proložení dat – spojnice trendu), číslování vzorců, uvedení jednotek, výpočet chyb (návod lit. [1]), číslování stránek, zarovnání textu do bloku, všechny veličiny mají být kurzívou zbytek ne, krát ve vzorcích je tečka uprostřed (není hvězdička, x, nebo tečka dole).
Důležité je mít uvedenou literaturu k teoretickému základu a převzatým obrázkům. S vytvořením správné citace vám pomůže generátor citací na stránkách http://www.citace.com/.
Protokol se odevzdává v tištěné formě na následujícím cvičení a jsou u něj přicvaknuty podepsané papíry s naměřenými hodnotami.
