Metodologia wykonania ćwiczenia:
Łączymy obwód jak na rysunku:
Zamykamy obwód i ustalamy prąd o zadanej wartości (gęstość prądu nie może przekraczać 0,5 $\frac{A}{dm^{2}}$). Rozłączamy obwód.
Wyjmujemy katodę, czyścimy papierem ściernym, opłukujemy, ważymy na wadze analitycznje (masa m1).
Umieszczamy katodę w elektrolicie, włączamy prąd uruchamiając jednocześnie zegar. Utrzymujemy stałą wartość prądu przez t=40min.
Po upływie tego czasu przerywamy dopływ prądu. Płuczemy katode, osuszamy ważymy na wadze analitycznej. (masa m2).
Wartości zmierzone zapisujemy w tabeli.
Przyrządy: szklane naczynie, elektrody miedziane, zasilacz, amperomierz, miernik czasu, waga analityczna.
Obliczenia:
I [A] | m1 [g] | m2 [g] | t [s] | m [g] | k +/- u(k) [kg/c] | F +/- u(F)[C] |
---|---|---|---|---|---|---|
0,2 | 71,7473 | 71,9982 | 2400 | 0,2509 | (0,523 +/- 0,004) * 10−6 | (6,08 +/- 0,17) * 107 |
$$k = \frac{m}{I*t} = \frac{0,2509}{0,2*2400} = 0,523*10^{- 3}\left\lbrack \frac{g}{C} \right\rbrack = 0,523*10^{- 6}\lbrack\frac{\text{kg}}{C}\rbrack$$
$$F = \frac{\mu_{\text{Cu}}}{k*w} = \frac{63,546}{2*0,523*10^{- 6}} = 6,08*10^{7}\lbrack\frac{C}{\text{mol}}\rbrack$$
Błędy pomiarowe u(m) u(I) u(t) wyznaczamy metodą typu B:
$$u\left( m \right) = \frac{1}{\sqrt{3}} = 0,57735\ g$$
$$u\left( I \right) = \frac{1}{\sqrt{3}} = 0,57735\ mA$$
$$u\left( t \right) = \frac{1}{\sqrt{3}} = 0,57735\ s$$
Błędy pomiarowe u(F) i u(k) obliczamy za pomocą niepewności złożonej:
$$u\left( k \right) = \sqrt{{(\frac{\partial k}{\partial m_{2}})}^{2}*{(u(m))}^{2} + {(\frac{\partial k}{\partial m_{1}})}^{2}*{(u(m))}^{2} + {(\frac{\partial k}{\partial I})}^{2}*{(u(I))}^{2} + {(\frac{\partial k}{\partial t})}^{2}*{(u(t))}^{2}}$$
$$u(k) = \sqrt{{(\frac{2}{I*t})}^{2}*{(u\left( m \right))}^{2} + {( - \frac{m}{I^{2}*t})}^{2}*{(u\left( I \right))}^{2} + {( - \frac{m}{I*t^{2}})}^{2}*{(u\left( t \right))}^{2}} = 0,003915$$
$$u\left( F \right) = \sqrt{{(\frac{\partial F}{\partial k})}^{2}*{(u\left( k \right))}^{2}} = \sqrt{{( - \frac{m}{w*k^{2}})}^{2}*{(u\left( k \right))}^{2}} = 0,1795$$