Tugeva elektrolüüdi lahuse puhul leitakse katseandmete alusel ekvivalentjuhtivus lõpmatul lahjendusel (piiriline ekvivalentjuhtivus 0). Teoreetiline osa: Lahusekihi takistus, mis asub elektroodide vahel kaugusega l ja pindalaga s, väljendub valemiga l R= (7.1) s Kus on eritakistus. Lahuse erijuhtivus (väike kappa) on eritakistuse pöördväärtus. Tema ühikuks on S m-1 (juhtivuse ühik Siemens) ja ta väljendub valemiga 1 1 l K = = = , (7.2) R s R kus K = l/s on juhtivusnõu konstant. Lahuse ekvivalentjuhtivuseks nimetatakse sellise lahusekihi juhtivust, mis sisaldab 1 g-
ning reohordi abil. Seejärel viiakse lüliti asendisse " ja rehordi lüliti abil sild tasakaalustatakse uuesti; 5) mõõdetav takistus Rx=mR, kus m - reohordi skaala näit ja R - võrdlusõla takistus; 6) mõõtmise lõpul viiakse toitelüliti neutraalasendisse, galvanomeetri lüliti asendisse "K3". Enne katset loputatakse elektroode korduvalt juhtivusmõõtmiseks kasutatava kahekordselt destilleeritud veega (erijuhtivus alla 5·10-4 S·m-1). Elektroodide puhtust saab kõige paremini kontrollida juhtivusvee takistuse mõõtmisega nõus. Seejärel täidetakse nõu veel kord ning mõõdetakse uuesti takistust. Protsessi korratakse, kuni juhtivus jääb ligikaudu püsivaks, mis näitab, et lisandid on kõrvaldatud. Kui nõu on puhas, siis määratakse nõu konstant kindla kontsentratsiooniga (tavaliselt kasutatakse 0,02n) KCl lahuse abil, mis on laboratooriumis valmistatud kahekordselt
FÜÜSIKA 1.Mida nim. elektrivooluks, mis on alalisvool ? Elektrivool on laetud osakeste suunatud liikumine juhis. Alalisvooluks nimetatakse sellist elektrivoolu mille suund ja suurus ei muutu 2.Elektrivoolu tekkimise tingimused ? · Aines peab olema vabu laenguid ( elektronid, ioonid-va. Tahkes aines) · Vabadele laengutele peab mõjuma kindla suunaline jõud. Selle saamiseks tekitatakse juhis elektriväli. 3.Mida nim. juhi takistuseks, takistuse tähis ja mõõtühik ? Takistus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab juhi elektrilisi omadusi. Tähis on R ja mõõtühik . 4.Ohmi seadus vooluringi osa kohta ( valem ja tähiste selgitused ka ) ? Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otsttele rakendatud pingega ja pöördvõrdeline juhi takistusega. I- voolutugevus , U- pinge, R- takistus 5.Millest sõltub juhi takistus (valem ja tähis...
Töö nr. 15 Elektrijuhtivuse määramine Üliõpilane Kood Töö teostatud .................................... märge arvestuse kohta, õppejõu allkiri Töö ülesanne. Töös määratakse elektrolüüdi vesilahuste erijuhtivus ja molaarne elektrijuhtivus real kontsentratsioonidel, milleks mõõdetakse juhtivusnõus elektroodide vahel paikneva lahusekihi takistust. Mõõtmisel kasutatavate elektroodide konstant määratakse kindla kontsentratsiooniga teadaoleva eritakistusega KCl lahuse abil. Katsetulemuste töötlus toimub kahes variandis. Tugeva elektrolüüdi lahuse puhul leitakse katseandmete alusel elektrijuhtivus lahuse lõpmatul lahjendusel nn. piiriline molaarne elektrijuhtivus 0. Nõrga elektrolüüdi
Hapete segu tiitrimisel htivuse mõõteseade;,magnetsegur, bürett ndajalt. Keeduklaasi paigutatakse elektrood . et lahus ülatuks märkeni elektroodil. Lahusesse bürett mõõtelahusega. ahuse erijuhtuvus. Edasi lisatakse uuritavale e lahuse juhtivus. Tiitrimist jätkatakse seni, kuni a võrreldes . Selles töös hapete segu korral ca 15 Kasutatud mõõtelahus 0,1053 M NaOH Nõrga happe lahus 400 Lisatud mõõtelahus Mõõdetud erijuhtivus ml , S/m 350 f(x) = 52.4727272727x - 1 0 29 0.5 23 300 1 30 1.5 38 250 Erijuhtivus, μS/m 2 45 2.5 54
TTÜ Materjaliteaduse instituut füüsikalise keemia õppetool Töö nr 15. Töö pealkiri: Elektrolüüdilahuse elektrijuhtivuse mõõtmine Üliõpilase nimi ja Õpperühm eesnimi : Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev: Töö ülesanne. Töös määratakse elektrolüüdi vesilahuste erijuhtivus ja molaarne elektrijuhtivus real kontsentratsioonidel, milleks mõõdetakse juhtivusnõus elektroodide vahel paikneva lahusekihi takistust. Mõõtmisel kasutatavate elektroodide konstant määratakse kindla kontsentratsiooniga teadaoleva eritakistusega KCl lahuse abil. Katsetulemuste töötlus toimub kahes variandis. Tugeva elektrolüüdi lahuse puhul leitakse katseandmete alusel elektrijuhtivus lahuse lõpmatul lahjendusel nn. piiriline molaarne elektrijuhtivus 0. Nõrga
KYF0280 Füüsikaline keemia Üliõpilase nimi: Rebecca Pärtel Töö nr: FK15 ELEKTRIJUHTIVUSE MÄÄRAMINE Siia tuleb sisestada aparatuuri joonis. keskkonnatehnoloogia Instituut 280 Füüsikaline keemia Õpperühm: EANB31 Töö teostamise kuupäev: 21.10 UHTIVUSE MÄÄRAMINE Töö eesmärk (või töö ülesanne). Töös määratakse elektrolüüdi vesilahuste erijuhtivus ja molaarne elektrijuhtivu milleks mõõdetakse juhtivusnõus elektroodide vahel paikneva lahusekihi takist Katsetulemuste töötlus toimub kahes variandis. Tugeva elektrolüüdi lahuse puh elektrijuhtivus lahuse lõpmatul lahjendusel nn. piiriline molaarne elektrijuhtivu arvutatakse dissotsiatsiooniastmed ja dissotsiatsioonikonstant. Teooria. Töövahendid. juhtivusmõõtja MC226, vesitermostaat, 100- ml mahuga mõõtekolvid, pipetid. Töö käik.
Üliõpilane Kood Töö teostatud 24.02.2014 .................................... märge arvestuse kohta, õppejõu allkiri Teoreetilineosa: Takistus R on võrdeline elektroodidevahelise kaugusega l ja pöördvõrdeline elektroodi pindalaga S R = l / S Koefitsient ( cm) on lahuse eritakistus, tema pöördväärtus on lahuse erijuhtivus (S/m, S/cm). 1 1 K R S R Suurus K nimetatakse juhtivusnõu konstandiks (K = l /S, m1 või cm1). Molaarse juhtivuse (, S m2 mol1 või S cm 2 mol1) = / CM 1/2 = 0 A CM A on Kohlrauschi konstant (sirge tõus teljestikus = ( ), mis sõltub iooni laengust ja on seotud C ioon-ioon tüüpi vastasmõjudega lahuses
ning reohordi abil. Seejärel viiakse lüliti asendisse " ja rehordi lüliti abil sild tasakaalustatakse uuesti; 5) mõõdetav takistus Rx=mR, kus m - reohordi skaala näit ja R - võrdlusõla takistus; 6) mõõtmise lõpul viiakse toitelüliti neutraalasendisse, galvanomeetri lüliti asendisse "K3". Enne katset loputatakse elektroode korduvalt juhtivusmõõtmiseks kasutatava kahekordselt destilleeritud veega (erijuhtivus alla 5 · 10-4 S·m-1). Elektroodide puhtust saab kõige paremini kontrollida juhtivusvee takistuse mõõtmisega nõus. Seejärel täidetakse nõu veel kord ning mõõdetakse uuesti takistust. Protsessi korratakse, kuni juhtivus jääb ligikaudu püsivaks, mis näitab, et lisandid on kõrvaldatud. Kui nõu on puhas, siis määratakse nõu konstant kindla kontsentratsiooniga (0,02n) KCl lahuse abil, mis on laboratooriumis valmistatud kahekordselt kristallitud ning temperatuuril 600 °C
eritakistusega KCl lahuse abil. Katsetulemuste töötlus toimub kahes variandis. Nõrga elektrolüüdi korral arvutatakse dissotsiatsiooniastmed ja -konstant. Tugeva elektrolüüdi lahuse puhul leitakse katseandmete alusel ekvivalentjuhtivus lõpmatul lahjendusel (piiriline ekvivalentjuhtivus 0). Töö teoreetilised alused Lahusekihi takistus, mis asub elektroodide vahel kaugusega l ja pindalaga s, väljendub valemiga , kus r on eritakistus. Lahuse erijuhtivus k on eritakistuse pöördväärtus. Tema ühikuks on S m-1 ja ta väljendub valemiga , kus K = l/s on juhtivusnõu konstant. Lahuse ekvivalentjuhtivuseks nimetatakse sellise lahusekihi juhtivust, mis sisaldab 1 g- ekvivalendi elektrolüüti ja asub elektroodide vahel, mille vahekaugus on 1 m. Ekvivalentjuhtivuse ühikuks on S m2 g-ekv-1 ja ta avaldub valemiga , kus n - normaalne kontsentratsioon (g-ekv l-1); 1000 on üleminekutegur m3 liitritele. Kui määta
eritakistusega KCl lahuse abil. Katsetulemuste töötlus toimub kahes variandis. Nõrga elektrolüüdi korral arvutatakse dissotsiatsiooniastmed ja -konstant. Tugeva elektrolüüdi lahuse puhul leitakse katseandmete alusel ekvivalentjuhtivus lõpmatul lahjendusel (piiriline ekvivalentjuhtivus 0). Töö teoreetilised alused Lahusekihi takistus, mis asub elektroodide vahel kaugusega l ja pindalaga s, väljendub valemiga , kus r on eritakistus. Lahuse erijuhtivus k on eritakistuse pöördväärtus. Tema ühikuks on S m-1 ja ta väljendub valemiga , kus K = l/s on juhtivusnõu konstant. Lahuse ekvivalentjuhtivuseks nimetatakse sellise lahusekihi juhtivust, mis sisaldab 1 g- ekvivalendi elektrolüüti ja asub elektroodide vahel, mille vahekaugus on 1 m. Ekvivalentjuhtivuse ühikuks on S m2 g-ekv-1 ja ta avaldub valemiga , kus n - normaalne kontsentratsioon (g-ekv l-1); 1000 on üleminekutegur m3 liitritele. Kui määta
KYF0280 Füüsikaline keemia Üliõpilase nimi: Franz Mathias Ints Töö nr: FK15 Töö pealkiri: Elektrijuhtivuse Määramine keskkonnatehnoloogia Instituut 280 Füüsikaline keemia Õpperühm: EANB31 Töö teostamise kuupäev: 21.10.2020 Elektrijuhtivuse Määramine Töö eesmärk (või töö ülesanne). Töös määratakse elektrolüüdi vesilahuste erijuhtivus ja molaarne elektrijuhtivu milleks mõõdetakse juhtivusnõus elektroodide vahel paikneva lahusekihi takist Katsetulemuste töötlus toimub kahes variandis. Tugeva elektrolüüdi lahuse puh alusel elektrijuhtivus lahuse lõpmatul lahjendusel nn. piiriline molaarne elektrij korral arvutatakse dissotsiatsiooniastmed ja dissotsiatsioonikonstant. Teooria Dissotsiatsioonikonstant (tähis Kd või K) on suurus, mis näitab elektrolüüdi tugevust. M
kriipsuni), ning 0,025n (3,125ml lahust, dest veega 50 ml kriipsuni). Alustades kõige lahjemast, loputasin juhtivusnõu antud lahusega ja siis täitsin nii, et elektrood sinna sisse ulatus. Vahelduvvoolusilla abil märkisin üles lahusekihi takistused. Katseandmed ja arvutused: A Elektroodide konstandi määramine Mõõdetud takistus 0,02n KCl lahusega 1) 1,205*100 2) 1,175*100 , Keskmine: 1,19*100 0,02n KCl erijuhtivus (temperatuuril 25°C) 0,2767 Nõu konstant: B Nõrga elektrolüüdi lahus Elektrolüüt: HCOOH Piiriline ekvivalentjuhtivus (käsiraamatust) Tabel 1 Jrk nr Kontsent- Takistus R, Elektri- Ekvivalent- Dissotsiatsiooni- Näiline ratsioon C, juhtivus juhtivus , aste dissotsiatsiooni- -2
ekvivalentjuhtivus 0). Antud laboris määrasime CH3COOH dissotsatsioonikonstanti temperatuuril 25°C kontsentratsioonidel 0,2; 0,1 ja 0,05 mol. Teoreetiline osa Teoreetiline osa: Lahusekihi takistus, mis asub elektroodide vahel kaugusega l ja pindalaga s, väljendub valemiga l R= s (7.1) Kus on eritakistus. Lahuse erijuhtivus on eritakistuse pöördväärtus. Tema ühikuks on S m-1 ja ta väljendub valemiga 1 1 l K = = R s = R, (7.2) kus K = l/s on juhtivusnõu konstant. Lahuse ekvivalentjuhtivuseks nimetatakse sellise lahusekihi juhtivust, mis sisaldab 1 g-ekvivalendi elektrolüüti ja asub elektroodide vahel, mille vahekaugus on 1 m. Ekvivalentjuhtivuse ühikuks on S m2 g-ekv-1 ja ta avaldub valemiga
Mitu ppm-i CO2-te eraldas üks inimene ühes tunnis ? Valem: CO2 = CO2in CO2out Lahendus: CO2in = 1456 ppm CO2out = 350 ppm CO2 = 1456 - 350= 1106 ppm-i. See on see, mida inimesed tekitasid. (1106 / 28) / 3 = 13,2 ppm Vastus: 13,2 ppm CO2 eraldas 1 inimene 1-s tunnis. 5 ÜLESANNE 5 ÜLESANNE 5 Väärtus Ühik Keramsiit ploki (soojus-erijuhtivus) 0,2 W/mK Ploki paksus 150 mm Sisetemperatuur 19 °C Välistemperatuur -20 °C Vaadeldava pinna suurus 4 m2 Leida soojusvoog läbi keramsiitploki, kui materjali soojus-erijuhtivus (= 0,2 W/mK). Keramsiitploki paksus on 0,15 m. Sisetemperatuur on 19 °C ja välistemperatuur on -20 °C. Vaadeldava pinna suurus 4 m2. Valem:
Tug.vent õhkvahe 30 - Laudvooder 25 0,12 Joonis 1 Tabel 1. Leia: a) müüritise korrigeeritud soojus-erijuhtivus (d, W/(m*K) arvestades temperatuuri mõju T1= 10 ning T2= 20 seejärel b) leia välisseina soojusjuhtivus U ( W/m2*K) c) korrigeerida seda õhupiludest tingitud parandiga ((U''=0 ( W/m2*K)) ja külmasillast tingitud parandiga( välisseina välissein = 0,2W/m*K; välissein- põrand = 0,3W/m*K; katus- välissein = 0,2W/m*K) Lahendus: a) d = D * FT d = sooja- erijuhtivus D = Silikaattellise lamda
ekvivalentsega võrreldes (siin töös hapete segu korral ca 15 ml, tugeva ja nõrga happe korral ca 10 ml). Et jooned konduktomeetrilise tiitrimise graafikul oleksid sirged, ei tohi tiitrimise käigus lahuse maht oluliselt muutuda. Seetõttu peab titrant olema kontsentreeritum kui uuritav lahus. Katseandmed koondatakse tabelisse. Kasutatud mõõtelahus .................. M ............................ Lisatud mõõtelahus Mõõdetud erijuhtivus ml , S/m 0 0,5 Märkus: Sellised tabelid koostada eraldi iga mõõdetava lahuse tarvis Katseandmete põhjal joonestatakse mõnes tabelarvutusprogrammis graafik erijuhtivuse sõltuvuse kohta lisatud mõõtelahuse mahust. Graafikule kantud punktid ühendatakse sirgetega, mille lõikepunkt annab mõõtelahuse koguse ekvivalentpunktis. Graafiku töötlemisel kasutada hästi täpse ja tiheda jaotusega telgesid, abijooni (vt. lisatud
enam ei muutu, kuna lisatav alus on nõrgalt dissotsieeruv. Joonis. Konduktomeetrilise tiitrimise kõverad: a) tugeva happe tiitrimine tugeva alusega, b) nõrga happe tiitrimine tugeva alusega, c) tugeva ja nõrga happe segu tiitrimine tugeva alusega Katsetulemused. Nõrga happe tiitrimine tugeva alusega. Kasutatud mõõtelahus NaOH M 0,1010n Lisatud Mõõdetud mõõtelahus erijuhtivus ml , S/m 0 41 0,5 42 1 44 1,5 46 2 55 2,5 64 3 74 3,5 84 4 94 4,5 105 5 117 5,5 143 6 168 6,5 194
Kui lahus juhtivusnõus on saavutanud termostaadi temperatuuri, ühendatakse elektroodid vahelduvvoolusillaga ja mõõdetakse lahusekihi takistus. Tehakse 3 nõrga elektrolüüdi lahust (0,1927 m ja kaks lahjendust 1:2) ning katset korratakse kõigi kolme elektrolüüdi lahusega. Teoreetiline põhjendus ja valemid Lahusekihi takistus, mis asub elektroodide vahel kaugusega l ja pindalaga s, väljendub valemiga: , kus on eritakistus. Lahuse erijuhtivus on eritakistuse pöördväärtus. Tema ühikuks on Sm-1, juhtivuse ühikuks on Siemens, ja ta väljendub valemiga , kus ja on juhtivusnõu konstant. Lahuse ekvivalentjuhtivuseks nimetatakse sellise lahusekihi juhtivust, mis sisaldab 1g- ekvivalendi elektrolüüti ja asub elektroodide vahel, mille vahekaugus on 1 m. Ekvivalentjuhtivuse ühikuks on Sm-1g-ekv-1 ja ta avaldub valemiga , kus n on normaalne kontsentratsioon (g-ekv-1) ja 1000 on üleminekutegur m3-lt liitritele.
• Soojajuhtivuse seos tihedusega. Teades materjali tihedust on võimalik arvutada tema eeldatavat soojaerijuhtivust järgmise valemiga: = √𝟎, 𝟎𝟏𝟗𝟔 + 𝟎, 𝟐𝟐𝜸𝟐𝟎 − 𝟎, 𝟏𝟒 SOOJAERIJUHTIVUS Materjali niiskumisel soojaerijuhtivus suureneb. Materjali niiskumisel tõrjub vesi kas osaliselt või täielikult õhu materjali pooridest välja. Vee sooja-erijuhtivus on aga ligikaudu 20 korda suurem kui õhul. Vee külmumisel täituvad poorid jääga, mille soojaerijuhtivus ületab 4 korda vee ja kuni 100 korda õhu soojaerijuhtivust. Näiteks: ▪ Õhu sooja-erijuhtivus +10°C on 0,025 W/m °C ▪ Vee sooja-erijuhtivus +10 °C on 0,58 W/m °C ▪ Jää sooja-erijuhtivus 0°C on 2,2 W/m °C -10°C on 2,5 W/m °C Soojaerijuhtivuse sõltuvus temperatuurist:
ning reohordi abil. Seejärel viiakse lüliti asendisse " ja rehordi lüliti abil sild tasakaalustatakse uuesti; 5) mõõdetav takistus Rx=mR, kus m - reohordi skaala näit ja R - võrdlusõla takistus; 6) mõõtmise lõpul viiakse toitelüliti neutraalasendisse, galvanomeetri lüliti asendisse "K3". Enne katset loputatakse elektroode korduvalt juhtivusmõõtmiseks kasutatava kahekordselt destilleeritud veega (erijuhtivus alla 5 · 10-4 S·m-1). Elektroodide puhtust saab kõige paremini kontrollida juhtivusvee takistuse mõõtmisega nõus. Seejärel täidetakse nõu veel kord ning mõõdetakse uuesti takistust. Protsessi korratakse, kuni juhtivus jääb ligikaudu püsivaks, mis näitab, et lisandid on kõrvaldatud. Kui nõu on puhas, siis määratakse nõu konstant kindla kontsentratsiooniga (tavaliselt kasutatakse 0,02n) KCl lahuse abil, mis on laboratooriumis valmistatud kahekordselt
Kui nõu on puhas, siis määratakse nõu konstant kindla kontsentratsiooniga (tavaliselt kasutatakse 0,02n) KCl lah Edasi mõõdetakse analoogiliselt kõigi uuritavate lahuste takistus. Lahuste kontsentratsiooni määrab praktikumi ju Arvutamine. Katse andmed. A. Elektroodide konstandi määramine: mõõdetud takistus 0,02n KCl lahusega: 1,18*100 0,02n Kcl erijuhtivus (temperatuuril 25°C) tabelist: 0,2767 S/m Nõu konstant K: 29,8836 1/m B. Nõrga elektrolüüdi lahus äädikhape 0,3845n HCOOH (käsiraamatust) 0¯ = 54,6 Sm²/gekv * 10¯ 0+ = 349,8 Sm²/gekv * 10¯ piiriline ekvivalentjuhtivus 0 (ioonjuhtivuste summa): 404,4 Sm²/gekv * 10¯ 0,04044
Selleks mõõdetakse juhtivusnõus elektroodide vahel paikneva lahusekihi takistust. Mõõtmisel kasutatavate elektroodide konstant määratakse kindla kontsentratsiooniga teadaoleva eritakistusega KCl Nõrga elektrolüüdi korral arvutatakse dissotsiatsiooniastmed ja -konstant. Katsetulemused ja arvutused: Elektroodide konstandi määramine: mõõdetud takistus 0.02 n KCl lahusega 1) 119 2) 119 0.02 n KCl erijuhtivus (t= 25oC) 0.2767 0,2767 nõu konstant K=RKCl*KCl= 32,9273 Nõrga elektrolüüdi lahus: Elektrolüüt: äädikhape + = 0,03498 S*m2/mol Piiriline ekvivalentjuhtivus -= 0,00409 S*m2/mol Piiriline ekvivalentjuhtivus 0= 0,03907 S*m2/mol Ekvivalent-
2879ppm. Välisõhu CO2 sisaldus on 311ppm. Klassis oli 41 üliõpilast koos ühe õppejõuga. Mitu ppm-i CO2-te eraldas üks inimene ühes tunnis? Andmed: t= 4h CO2 sisaldus tunni lõpus=2879 ppm CO2 sisaldus välisõhus=311 ppm Inimeste arv = 42 tk Lahendus: ∆CO2 = CO2in – CO2out ∆CO2 =2879-311=2568 (2568/42)/4=15,3 ppm CO2 –te tootis üks inimene tunnis. Ülesanne 5. Leia soojusvoog läbi Aeroc ploki, kui materjali soojus-erijuhtivus (λ =0,071 W/mK). Seina paksus on 0,375m. Sisetemperatuur on 21kraadi ja välistemperatuur on 5 kraadi. Andmed: λ =0,071 W/mK d= 0,375 m T1= 21 ºC T2=5 ºC A= 30 m2 Lahendus: Q= 0,071*(21-5)/0,375=3,03 W/m2 W ∗K m∗K =W /m2 m φ=3,03*30=90,9 W W 2 2 ∗m =W m Ülesanne 6. Leia soojusvool Ф (W) kui soojusvoog U= 0,13(W/m2K), T1=21,9ºC, T2= -2,8ºC ja A= 6,45m2 Andmed: U= 0,13 T1=21,9 T2= -2,8 A= 6,45 Lahendus: Ф= U*A*(T1-T2)
Selleks mõõdetakse juhtivusnõus elektroodidee vahel paikneva lahusekihi takistust. Mõõtmisel kasutatavate elektroodide konstant määratakse kindla kontsentratsiooniga teadaoleva eritakistusega KCl Nõrga elektrolüüdi korral arvutatakse dissotsiatsiooniastmed ja -konstant. Katsetulemused ja arvutused: Elektroodide konstandi määramine: mõõdetud takistus 0.02 n KCl lahusega 1) 1100 2) 1100 0.02 n KCl erijuhtivus (t= 25oC) 0.2767 0,2767 nõu konstant K=RKCl*KCl= 304,37 Nõrga elektrolüüdi lahus: Elektrolüüt: sipelghape Piiriline ekvivalentjuhtivus 0= 0,04044 Ekvivalent- Dissotsiat Mõõdetud Elektrijuhtivus juhtivus Jrk nr
Füüsikalise keemia laboratoorne töö nr. 15 ELEKTRIJUHTIVUSE MÄÄRAMINE Töö teostatud 21.03.2011 Elektroodide konstandi määramine: mõõdetud takistus 0.02 n KCl lahusega R=120 0.02 n KCl erijuhtivus temperatuuril 25ºC (käsiraamatust) (KCl)=0.2765 S/m Arvutan nõu konstandi valemiga K = * R K K=0.2765*120= 33,18 0,2765 Piiriline ekvivalentjuhtivus 120 H+= 349,8*10^-4 0,03498 HCOO-= 54,6*10^-4 0,00546 0= 0,04044 m2 g-ekv-1
Kuum +3 Soe +2 Kergelt soe +1 Mugav 0 Kergelt jahe - 1 Jahe - 2 Külm 3 98. Millest sõltub materjali soojaerijuhtivus? · Materjali soojajuhtivus: materjali soojajuhtivust iseloomustab tema soojaerijuhtivus (), s.o sooja hulk vattides, mis kandub läbi d=1 m paksuse materjali kihi A= 1 m 2 pinna z = 1 tunni jooksul kui tasapindade temperatuuride vahe (t) on 1 kraad. · Ühik [W/mK] või [W/moC]. Valem Q = (ts -tv)*A*z* /d [W] · Sooja erijuhtivus seega = Q* d /(t * A * z) (W/m oC); Sooja erijuhtivus sõltub materjali poorsusest ning pooride suurusest. Seega on sooja erijuhtivus materjali ja õhu soojajuhtivuse summa = 1 +2 (W/moC). Samuti mõjutab soojaerijuhtivust materjalide poorsusest sisalduv vesi, st materjali niiskusesisaldusest niiskumisel sooja erijuhtivus suureneb. Kui see on 1000 kg/m3, siis =0,41 (W/moC), 600 kg/m3, siis =0,21 (W/moC) 400 kg/m3, siis =0,14 (W/moC)
Et jooned konduktomeetrilise tiitrimise graafikul oleksid sirged, ei tohi tiitrimise käigus lahuse maht oluliselt muutuda. Seetõttu peab titrant olema kontsentreeritum kui uuritav lahus. Katsetulemused NaOH M=0,1035 Tiitritud NaOH M=0,1035 Tugeva happe ja nõrga happe segu tiitrimine Tugeva happe tiitrimine tugeva alusega tugeva alusega Lisatud Mõõdetud Lisatud Mõõdetud mõõtelahus erijuhtivus mõõtelahus erijuhtivus ml , µS/m ml , µS/m 0 539 0 411 0,5 500 0,5 366 1 461 1 336 1,5 415 1,5 293 2 377 2 248
Samal viisil määrata ka lahjenduste takistused. Katsete lõpetamisel tuleb elektroodid jätta destilleeritud vette seisma. Valemid Nõu konstant: Elektrijuhtivus: Ekvivalentjuhtivus: Piiriline ekvivalentjuhtivus: Näiline dissotsiatsioonikonstant: Katsetulemused A. Elektroodide konstandi määramine: mõõdetud takistus 0,02 n KCl lahusega 1) 162,5 . 2) 164 ; 0,02 n KCl erijuhtivus (temperatuuril 25 °C) 0,2767 Cm/m; nõu konstant B. Nõrga elektrolüüdi lahus: elektrolüüt HCOOH piiriline ekvivalentjuhtivus 0 = 0,04044 S·m2/gekv Jrk Lahuse Mõõdetud Elektri- Ekvivalent- Dissotsiat- Näiline nr. normaalne takistus juhtivus juhtivus siooniaste dissotsiat- kontsentratsioon siooni-
põhielement Ni ), kroomnikkelterased (leg. põhielement Cr ja Ni ) jne. 3. Üldkasutatavad kummid Pilet nr. 6 1. Elektrijuhtivus. Korrosioonikindlus. Kulumiskindlus. Elektrijuhtivus on aine võime juhtida elektrivoolu, mis on tingitud liikumisvõimeliste laetud osakeste - laengukandjate (elektronide või ioonide) olemasolust aines. Elektrivälja mõjul hakkavad need aineosakesed liikuma. Aineosakeste liikumist ja seega ka ainet iseloomustab erijuhtivus (), mis vastavalt Ohmi seadusele on seotud elektrivälja tugevuse (E) ja voolutihedusega (j). Erijuhtivus on eritakistuse pöördväärtus: = 1 / . Kulumiskindlus on masinaelemendi omadus säilitada etteantud tööea jooksul hõõrduvate pindade vajalikud mõõtmed. Detailide kulumisel võib nende tugevus ristlõike vähenemise või dünaamilise koormuse kasvamise tõttu langeda, samuti võivad detailid täielikult ära kuluda (näiteks mullatöömasinate tööorganid)
VIHIKUS Sõltuv ja sõltumatu gaasilahendus. Gaaslahenduseks nimetatakse elektrivoolu tekkimist gaasis tingituna gaasi ioniseerumisest.[viide?] Lähtudes välistegurite olemasolust või puudumisest jagunevad gaaslahendused vastavalt sõltuvateks gaaslahendusteks ja sõltumatuteks gaaslahendusteks. Mis on pooljuhid, millest sõltub nende elektrijuhtivus? Pooljuht on aine või element, mille elektrijuhtivus on halvem kui elektrijuhil ja parem kui dielektrikul. Pooljuhtide erijuhtivus toatemperatuuril σ = 106...10–8 S/m. Pooljuhtide hulka kuuluvad mõned lihtained (räni, germaanium, seleen, telluur, arseen, fosfor ja teised), palju oksiide, sulfiide, seleniide ja telluriide, mõned sulamid, paljud mineraalid jm. Arendatakse ka pooljuht-nanokristalle (näiteks tuum-kest-struktuuriga pooljuht-nanokristallid). Pooljuhid on enamasti kristallstruktuuriga ained, s.t nende aatomid või molekulid paiknevad kindla korra kohaselt, moodustades kristallivõre
teist liiki energiaks, näiteks soojuseks; reaktiivtakistus ehk reaktants X ‒ iseloomustab elektrienergia perioodilist võnkumist ahelaelementide vahel; induktiivsete ahelaelementide reaktiivtakistus on induktiivtakistus XL ja mahtuvuslike elementide reaktiivtakistus mahtuvustakistus XC. Ohmi seadus vektorkujul Materjalide juhtivusomaduste kirjeldamiseks kasutatakse Ohmi seaduse vektorkuju: kus on voolutiheduse vektor; on erijuhtivus; on elektrivälja tugevuse vektor. Valem kehtib isotroopsete materjalide korral. Isotroopsus ehk isotroopia on ruumi, füüsikalise keha või mõne muu objekti teatud omaduste sõltumatus suunast. Näiteks radioaktiivne kiirgus on isotroopne selles suhtes, et selle intensiivsus on sõltumatu sellest, millisest suunast teda mõõdetakse.
Elektrotehniline suurus Mõõtühik Suuruse nimetus Tähis Nimetus Tähis Takistus R oom Eritakistus oommeeter m Juhtivus G siimens S Erijuhtivus siimens/meeter S/m Sagedus F herts Hz Elektrivälja tugevus E volt meetri kohta V/m Absoluutne dielektriline läbitavus farad meetri kohta F/m
olevast tiitritud lahusest selle kvantitatiivsel ja järkjärgulisel lahjendamisel juhtivusveega. Lahuseid tuleb valmistada hoolikalt, vastasel korral läheb katseviga suureks. Samal viisil määrata ka lahjenduste takistused. Katsete lõpetamisel tuleb elektroodid jätta destilleeritud vette seisma. Katsetulemused A. Elektroodide konstandi määramine: mõõdetud takistus 0,02 n KCl lahusega 1)115 Ω. 2) 117 Ω ; keskmine: 116 Ω 0,02 n KCl erijuhtivus (temperatuuril 25 °C) 0,2765 Cm/m; I −1 K= =R ∙ κ=116 ∙ 0,2765=32,074 m nõu konstant s B. Nõrga elektrolüüdi lahus: elektrolüüt HCOOH piiriline ekvivalentjuhtivus λ0 = 0,04044 S·m2/gekv Jrk Lahuse Mõõdetud Elektri- Ekvivalent- Dissotsiat- Näiline nr. normaalne takistus juhtivus juhtivus siooniaste dissotsiat-
50 50 2500,00 30 120,00 50 50 2500,00 21 84,00 B 49,8 49,4 2460,12 21 85,36 85,79 50,2 49,8 2499,96 22 88,00 Tabel 1.4 Katsekehade soojaerijuhtivus Katsekeha Sooja- tihedus, erijuhtivus (kg/m3) (W/m*K) A 14,4 0,038 B 23,8 0,034 4 1.5 Survepinge (koormustaluvuse) määramine kaudse meetodiga. Sel meetodil survepinge määramisel lähtuti katsetatava materjali tihedusest, mis saadi tabelist 1.1. Survepinge arvutati valemiga (5):
Etaanhappe lahustamise algmomendil käivitatakse stopper ja lastakse see seiskamata käia katse lõpuni (kuni püsiva elektrijuhtivuse väärtuse saavutamiseni). Stopperi järgi fikseeritakse lahustumise algus ja lõpp. (Vee lisamisel on selgesti näha kahe vedeliku piir, loksutamisel tekib hägu. Hägu kadumist tuleb lugeda lahustumise lõppmomendiks.) Lahustumise alguse ja lõpu hetkede keskmine loetakse reaktsiooni alguseks. Asutakse elektrijuhtivuse mõõtmisele. Registreeritakse erijuhtivus sõltuvalt reaktsiooniajast. Enne mõõtmist loksutatakse reaktsioonisegu. Kaks-kolm mõõtmist tehakse 30 sekundi järel, neli-viis järgmist mõõtmist 1- minutiste vaheaegadega, kaks-kolm iga 5 minuti järel, edasi tehakse mõõtmisi 10 minuti järel ja lõpuks 1 tunni järel. Reaktsioon on lõppenud, kui juhtivus jääb konstantseks. Juhtivusmõõtja on võimalik ühendada arvutiga ja jälgida juhtivuse muutust monitori ekraanil graafiliselt või tabelina
Hägu kadumist tuleb lugeda lahustumise lõppmomendiks.) Lahustumise alguse ja lõpu hetkede keskmine loetakse reaktsiooni alguseks. See kõik märgitakse protokolli. Katseklaas ja andur loputatakse uuritava lahusega ja seejärel täidetakse sama lahusega. Katseklaas koos anduriga asetatakse termostaati ja loksutatakse selles 2 minutit püsiva temperatuuri saavutamiseks. Seejärel asutakse elektrijuhtivuse mõõtmisele. Registreeritakse erijuhtivus sõltuvalt reaktsiooniajast. Enne mõõtmist loksutatakse reaktsioonisegu. Kaks-kolm mõõtmist tehakse 30 sekundi järel, neli-viis järgmist mõõtmist 1-minutiste vaheaegadega, kaks-kolm iga 5 minuti järel, edasi tehakse mõõtmisi 10 minuti järel ja lõpuks 1 tunni järel. Reaktsioon on lõppenud, kui juhtivus jääb konstantseks. LÕPUKS MÄÄRATAKSE Juhtivusmõõtja on võimalik ühendada arvutiga ja jälgida juhtivuse muutust monitori ekraanil graafiliselt või tabelina
Hägu kadumist tuleb lugeda lahustumise lõppmomendiks.) Lahustumise alguse ja lõpu hetkede keskmine loetakse reaktsiooni alguseks. See kõik märgitakse protokolli. Katseklaas ja andur loputatakse uuritava lahusega ja seejärel täidetakse sama lahusega. Katseklaas koos anduriga asetatakse termostaati ja loksutatakse selles 2 minutit püsiva temperatuuri saavutamiseks. Seejärel asutakse elektrijuhtivuse mõõtmisele. Registreeritakse erijuhtivus sõltuvalt reaktsiooniajast. Enne mõõtmist loksutatakse reaktsioonisegu. Kaks-kolm mõõtmist tehakse 30 sekundi järel, neli-viis järgmist mõõtmist 1-minutiste vaheaegadega, kaks-kolm iga 5 minuti järel, edasi tehakse mõõtmisi 10 minuti järel ja lõpuks 1 tunni järel. Reaktsioon on lõppenud, kui juhtivus jääb konstantseks. LÕPUKS MÄÄRATAKSE Juhtivusmõõtja on võimalik ühendada arvutiga ja jälgida juhtivuse muutust monitori ekraanil graafiliselt või tabelina
....................... 4 2.UNDI VEEHOIDLA ÜLDANDMED................................................................................ 8 3.SAVIKOJA PAISJÄRVE ÜLDANDMED.......................................................................10 4.VEE KEEMILISED PARAMEETRID.............................................................................11 4.1. Värvus................................................................................................................... 11 4.2. Erijuhtivus............................................................................................................. 11 4.3. Aluselisus ja pH.....................................................................................................12 4.4. Lahustunud hapnik................................................................................................12 5.VEE FÜÜSIKALISED PARAMEETRID........................................................................13 5.1
Kui juht soojeneb (jahtub) temperatuurilt T1 temperatuurini T2, siis: kus R2 [] - juhi takistus temperatuuril T2 R2 = R1 [1 + (T2 - T1)] R1 [] - juhi takistus temperatuuril T1 - takistuse temperatuuritegur Juhtivus - on takistuse pöördväärtus. Erijuhtivus - eritakistuse pöördväärtus. 1 1 kus G [S] - juhtivus G= R [] - takistus = kus [S/m] - erijuhtivus [m] - eritakistus R
Kui juht soojeneb (jahtub) temperatuurilt T1 temperatuurini T2, siis: kus R2 - juhi takistus temperatuuril T2 R2 = R1 1 + (T2 T1) R1 - juhi takistus temperatuuril T1 - takistuse temperatuuritegur Juhtivus - on takistuse pöördväärtus. Erijuhtivus - eritakistuse pöördväärtus. 1 1 kus G S - juhtivus G R - takistus kus S/m - erijuhtivus m - eritakistus
vabade elektronide arv võrdub aukude arvuga, omapooljuhtideks. Elektronide ligikaudne kontsentratsioon n juhtivustsoonis on arvutatav Boltzmanni jaotusseadusest tuleneva valemiga - W n = Ne 2 kT [3] kus N on aatomite arv ruumiühikus, T on absoluutne temperatuur, k on Boltzmanni konstant. W/2 on ühe laengukandja vabastamiseks vajalik energia (aktivatsioonienergia W kulutamisel tekib paar elektron-auk). Pooljuhi erijuhtivus avaldub järgmiselt: - W = n eo ( b + + b - ) = n eo ( b + - b - )e 2 kT [4] kus b+ ja b- on vastavalt augu ja elektroni liikuvus ja eo on elementaarlaeng. Kuna R~1/, siis takistuse temperatuurisõltuvus avaldub kujul - W R = R o e 2 kT [5] kus Ro oleks takistus temperatuuril T. Logaritmides seost [5], saame
kontsentratsioon on astmes, mis vastab tema stöhhiomeetrilisele koefitsiendile dissotsiatsioonivõrrandis. Lahustuvuskorrutis on konstantne suurus antud temperatuuril. Lahuste elektrijuhtivus: Lahusekihi takistus, mis asub elektroodide vahel kaugusega 1 ja pindalaga s, väljendub valemiga , kus on eritakistus. Takistuse pöördväärtus iseloomustab tõepärasemalt lahuses toimuvaid dissotsiatsiooni protsesse. Lahuse erijuhtivus eritakistuse pöördväärtus Erijuhtivuse sõltuvus kontsentratsioonist (tugev elektrolüüt) Lahuse ekvivalentjuhtivus on selise lahusekihi juhtivus, mis sisaldab 1 g-ekv elektrolüüti ja asub elektroodide vahel, mille vahekaugus on 1 m. , kus n-normaalne kontsentratsioon, 1000 on üleminekutegur liitritele. Lahuse lahjendamisel ekvivalentjuhtivus kasvab ja läheneb lõpmatul lahjendusel oma piirväärtusele 0.
Elektronide ligikaudne kontsentratsioon n juhtivustsoonis on arvutatav Boltzmanni jaotusseadusest tuleneva valemiga - W [3] n = Ne 2 kT kus N on aatomite arv ruumiühikus, T on absoluutne temperatuur, k on Boltzmanni konstant. W/2 on ühe laengukandja vabastamiseks vajalik energia (aktivatsioonienergia W kulutamisel tekib paar elektron-auk). Pooljuhi erijuhtivus avaldub järgmiselt: - W = n eo ( b+ + b - ) = n eo ( b+ - b - )e 2 kT [4] kus b+ ja b- on vastavalt augu ja elektroni liikuvus ja eo on elementaarlaeng. Kuna R~1/, siis takistuse temperatuurisõltuvus avaldub kujul - W R = Ro e 2 kT [5] kus Ro oleks takistus temperatuuril T>. Logaritmides seost [5], saame
Hägu kadumist tuleb lugeda lahustumise lõppmomendiks.) Lahustumise alguse ja lõpu hetkede keskmine loetakse reaktsiooni alguseks. See kõik märgitakse protokolli. Katseklaas ja andur loputatakse uuritava lahusega ja seejärel täidetakse sama lahusega. Katseklaas koos anduriga asetatakse termostaati ja loksutatakse selles 2 minutit püsiva temperatuuri saavutamiseks. Seejärel asutakse elektrijuhtivuse mõõtmisele. Registreeritakse erijuhtivus sõltuvalt reaktsiooniajast. Enne mõõtmist loksutatakse reaktsioonisegu. Kaks-kolm mõõtmist tehakse 30 sekundi järel, neli-viis järgmist mõõtmist 1- minutiste vaheaegadega, kaks-kolm iga 5 minuti järel, edasi tehakse mõõtmisi 10 minuti järel ja lõpuks 1 tunni järel. Reaktsioon on lõppenud, kui juhtivus jääb konstantseks. LÕPUKS MÄÄRATAKSE Juhtivusmõõtja on võimalik ühendada arvutiga ja jälgida juhtivuse muutust monitori ekraanil graafiliselt või tabelina
tahked). 3.pooljuhid ehk muutuva eritakistusega materjalid(kasutatakse elektrotehnikas) 4.eriomadustega(küttekehade sulamid, milkroobid, romaanid jne) termopaarid, juhtivad polümerid, pieeso elektrikud, ülijuhid Nende liikide määramisel kasutatakse järgmiseid põhilisi elektrilisiparameetred. Elektrimaterjalide Põhiomadused, parameetrid 1)Eritakistus roo- =R*s/l( 2/cm)ehk v- mahu eritakistus s- pinna eritakistus 2)Erijuhtivus =1/ ( *cm-1) 1/ *cm v- mahu erijuhtuvus s pinna erijuhtivus Nede parameetrite abil saame määrata vahemiku kus on materjal kõlbulik juhina: 1. juhid 2.pooljuhid 3.isolaatorid 3) Eritakistuse temperatuuri tegur 100c= 0+(1+ 0(t100c-t20c) 4)Dielektriline läbitavus - võimaldab määrata kondensaatori mahtuvust ehk valida selle materjali. 5)Dielektriline tugevus Elä=Umax/h (kV/cm) 6)Voolukadu tan 6.1 Alalisvoolu ahelas Ini- nihkevool Iab absorbsioonvool Ijuh- juhtvool 6
Paljud elektrijuhid on metallid, kuid on ka mittemetallilisi elektrijuhte. POOLJUHID Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal. Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Pooljuhtide erijuhtivus toatemperatuuril on 10...106 S/m. Pooljuhid on enamasti kristalsed ained, aga leidub ka vedelikke ja amorfseid. Pooljuhtide hulka kuuluvad mõned lihtained (räni, germaanium, seleen, telluur, arseen, fosfor ja teised), palju oksiide, sulfiide, seleniide ja telluriide, mõned sulamid, paljud mineraalid. DIELEKTRIK Dielektrik on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu. Dielektrikud võivad olla nii tahked, vedelad kui gaasilised
liikumise suund (plussilt miinusele). Elektronid liiguvad juhis tegelikult vastupidises suunas (miinuselt plussile). 1.3 Elektrijuhtivus Elektrijuhtivus on aine võime juhtida elektrivoolu, mis on tingitud liikumisvõimeliste laetud osakeste - laengukandjate (elektronide või ioonide) olemasolust aines. Elektrivälja mõjul hakkavad need aineosakesed liikuma. Aineosakeste liikumist ja seega ka ainet iseloomustab erijuhtivus ( ), mis vastavalt Ohmi seadusele on seotud elektrivälja tugevuse (E) ja voolutihedusega ( ). Elektrijuhtivuse mõõtühik on siimens. Erijuhtivus on eritakistuse pöördväärtus: . Ainete elektrijuhtivust liigitatakse vastavalt aines olemasolevate laengukandjate liigile: · elektronjuhtivus metallid; · elektron- ja aukjuhtivus - pooljuhid; · ioonjuhtivus elektrolüüdid; · elektron-ioonjuhtivus plasma.
Valentstsoon - on viimane elektronidega täielikult täidetud lubatud tsoon Juhtivustsoon -valentstsoonile järgnev elektronidega täitmata või osaliselt täidetud lubatud tsoon. Elektrijuhtivus on aine võime juhtida elektrivoolu, mis on tingitud liikumisvõimeliste laetud osakeste - laengukandjate (elektronide või ioonide) olemasolust aines. Elektrivälja mõjul hakkavad need aineosakesed liikuma. Aineosakeste liikumist ja seega ka ainet iseloomustab erijuhtivus, mis vastavalt Ohmi seadusele on seotud elektrivälja tugevuse (E) ja voolutihedusega . Aukjuhtivus on pooljuhtide elektrijuhtivus kus laengukandjateks on augud, milleks nimetatakse lahkunud elektronide kohti kovalentsidemetes. Omajuhtivus -tähendab nii n kui ka p tüüpi juhtivust,ilma lisandita.Juhtivustsoonis liiguvad neg laengukandjad.Valetstsoonis liiguvad pos laengukandjad. Pooljuht-kihiline pirukas. Pn siire-kahekihilne pooljuht. p-poolmes augud ülekaalus.
Vilgu töötlemisel tekkiva puru ja kergestisulava klaasi pressimisel saadakse mikaleks. Tänapäeval tehakse ka sünteetilist vilku, mis talub õhuniiskuse kokkupuute välistamisel hästi kuumust (kuni 1100...1200 C). Klaas on anorgaaniline termoplastne amorfne materjal, mis saadakse erinevate oksiidide kiirel jahutamisel. Kõikide klaaside põhikoostisosaks on kvartsliiv. Klaaside omadused sõltuvad koostisesse lisatavatest oksiididest. Leelisklaasidel on suur erijuhtivus, elektrotehnikas kasutatakse harva. Raskmetallide oksiidide lisamine parandab omadusi, ent parimate omadustega on leelisvabad kvartsklaasid. Klaasi tootmise juurde kuulub termiline töötlemine. Enamus klaase lõõmutatakse, et eemaldada sisepinged. Lõõmutatakse ka keskpingetel kasutatavaid isolaatoreid, sest lõhenenult ei kaota need oma isoleerivaid omadusi täielikult. Mõningaid klaase aga karastatakse, näiteks kõrgepinge klaasrippisolaatoreid. Karastatud klaas ei lõhene, vaid
annaabi.ee 
