Przeglądaj wersję html pliku:
LABOLATORIUM Z FIZYKI
GRUPA 3
Bartosz Bechta
TEMAT 308 Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi i
stałej Faraday'a
I Opis ćwiczenia :
W ćwiczeniu użyłem układu pomiarowego składającego się z
woltametru zawierającego elektrolit w którym zostały umieszczone
elektrody wykonane z blachy miedzianej przez które został
przepuszczony prąd z autotransformatora i prostownika poprzez
amperomierz.
Rys. schematyczny układu
Układ został podłączony na 30 minut, podczas których co 3 minuty
odczytywałem i wpisywałem do tabeli wartość natężenia prądu
podczas elektrolizy.
Natężenie średnie
Iśr [A] Masa początkowa
m1 [g] Masa końcowa
m2 [g] Różnica mas
Dm [g]
0.606 86.55 86.9 0.35
II Obliczenia :
Pierwsze prawo elektrolizy Faraday'a stwierdza, że ilość masy m
wydzielona na elektrodzie jest równa iloczynowi natężenia prądu I,
czasu trwania elektrolizy t oraz równoważnika elektrochemicznego k :
Korzystając z tego prawa możemy obliczyć wartość równoważnika
elektrochemicznego k w omawianym ćwiczeniu, będzie on równy :
po podstawieniu wartości z wykonanego ćwiczenia otrzymujemy
równoważnik elektrochemiczny k :
Stałą Faraday'a można obliczyć korzystając z drugiego prawa
Faraday'a, które ma postać :
gdzie m1, m2 to wydzielone masy, R1, R2 - równoważniki chemiczne.
, czyli po przekształceniu prawo drugie przyjmuje postać :
pod warunkiem, że ładunek przeniesiony w trakcie obu tych elektroliz
jest jednakowy. Można więc zapisać, że :
gdzie a jest współczynnikiem proporcjonalności zapisywanym również
w postaci a = 1/F. Ostatecznie powyższe równanie można zapisać w
postaci :
natomiast pierwsze prawo Faraday'a :
skąd możemy obliczyć stałą Faraday'a :
która po podstawieniu danych otrzymanych w ćwiczeniu wynosi :
III Obliczenie i dyskusja błędów :
Błąd bezwzględny wagi Dm = 0.02 g
Błąd bezwzględny pomiaru czasu Dt = 2 s
Błąd bezwzględny amperomierza DI = 0.00375 A
Do obliczenia błędu równoważnika elektrochemicznego skorzystam ze
wzoru różniczkowego na wartość błędu bezwzględnego wyników
złożonych, którego ogólna postać to:
w przypadku obliczania błędu równoważnika elektrochemiczenego k
wzór ten wykorzystujemy podstawiając pochodne cząstkowe użytych
wielkości mierzonych bezpośrednio, czyli m, t, oraz I. Po wyliczeniu
pochodnych cząstkowych, oraz uproszczeniu wzór przyjmuje postać :
Natomiast wyliczona wartość błędu bezwzględnego to :
ma postać :
która w tym przypadku po zlogarytmowaniu do postaci :
zróżniczkowaniu i obliczeniach da nam wartość błędu względnego
z którego stosując wzór :
obliczam ostatecznie wartość błędu bezwzględnego :
IV Wnioski :
W przeprowadzonym ćwiczeniu korzystając z praw elektrolizy Faraday'a
na podstawie danych otrzymanych w doświadczeniu wyznaczyłem wartość
równoważnika elektrochemicznego dla miedzi dwuwartościowej, który
wynosi :
oraz stałą Faraday'a :
zaś wartość tablicowa wynosi:
F=(9,6490)*104C/g
308Barti
LABOLATORIUM Z FIZYKI
GRUPA 3
Bartosz Bechta
TEMAT 308 Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi i
stałej Faraday'a
I Opis ćwiczenia :
W ćwiczeniu użyłem układu pomiarowego składającego się z
woltametru zawierającego elektrolit w którym zostały umieszczone
elektrody wykonane z blachy miedzianej przez które został
przepuszczony prąd z autotransformatora i prostownika poprzez
amperomierz.
Rys. schematyczny układu
Układ został podłączony na 30 minut, podczas których co 3 minuty
odczytywałem i wpisywałem do tabeli wartość natężenia prądu
podczas elektrolizy.
Natężenie średnie
Iśr [A] Masa początkowa
m1 [g] Masa końcowa
m2 [g] Różnica mas
Dm [g]
0.606 86.55 86.9 0.35
II Obliczenia :
Pierwsze prawo elektrolizy Faraday'a stwierdza, że ilość masy m
wydzielona na elektrodzie jest równa iloczynowi natężenia prądu I,
czasu trwania elektrolizy t oraz równoważnika elektrochemicznego k :
Korzystając z tego prawa możemy obliczyć wartość równoważnika
elektrochemicznego k w omawianym ćwiczeniu, będzie on równy :
po podstawieniu wartości z wykonanego ćwiczenia otrzymujemy
równoważnik elektrochemiczny k :
Stałą Faraday'a można obliczyć korzystając z drugiego prawa
Faraday'a, które ma postać :
gdzie m1, m2 to wydzielone masy, R1, R2 - równoważniki chemiczne.
, czyli po przekształceniu prawo drugie przyjmuje postać :
pod warunkiem, że ładunek przeniesiony w trakcie obu tych elektroliz
jest jednakowy. Można więc zapisać, że :
gdzie a jest współczynnikiem proporcjonalności zapisywanym również
w postaci a = 1/F. Ostatecznie powyższe równanie można zapisać w
postaci :
natomiast pierwsze prawo Faraday'a :
skąd możemy obliczyć stałą Faraday'a :
która po podstawieniu danych otrzymanych w ćwiczeniu wynosi :
III Obliczenie i dyskusja błędów :
Błąd bezwzględny wagi Dm = 0.02 g
Błąd bezwzględny pomiaru czasu Dt = 2 s
Błąd bezwzględny amperomierza DI = 0.00375 A
Do obliczenia błędu równoważnika elektrochemicznego skorzystam ze
wzoru różniczkowego na wartość błędu bezwzględnego wyników
złożonych, którego ogólna postać to:
w przypadku obliczania błędu równoważnika elektrochemiczenego k
wzór ten wykorzystujemy podstawiając pochodne cząstkowe użytych
wielkości mierzonych bezpośrednio, czyli m, t, oraz I. Po wyliczeniu
pochodnych cząstkowych, oraz uproszczeniu wzór przyjmuje postać :
Natomiast wyliczona wartość błędu bezwzględnego to :
ma postać :
która w tym przypadku po zlogarytmowaniu do postaci :
zróżniczkowaniu i obliczeniach da nam wartość błędu względnego
z którego stosując wzór :
obliczam ostatecznie wartość błędu bezwzględnego :
IV Wnioski :
W przeprowadzonym ćwiczeniu korzystając z praw elektrolizy Faraday'a
na podstawie danych otrzymanych w doświadczeniu wyznaczyłem wartość
równoważnika elektrochemicznego dla miedzi dwuwartościowej, który
wynosi :
oraz stałą Faraday'a :
zaś wartość tablicowa wynosi:
F=(9,6490)*104C/g