c) reaktsiooni keskkonnast juhtida välja süsinikmonooksiidi – saaduste suunas 3. Kuidas nihkub järgmise reaktsiooni tasakaal 2CO(g) + O2(g)2CO2(g) (∆H < 0 – eksoter.) a) rõhu muutmisel – tõstmisel saaduste, alandamisel lähteainete suunas b) temperatuuri muutmisel – tõstmisel lähteainete, alandamisel saaduste suunas c) CO, O2 ja CO2 kontsentratsioonide muutmisel – saaduste-saaduste-lähteainete 4. Mitu korda kasvab reaktsioonikiirus, kui temperatuuritegur γ = 3 ja temperatuuri tõsta 20 °C võrra? [9 korda] t 2−t 1 10 v t =v t ∗γ 2 1 vt 32= 2 vt 1 5. Milline on reaktsiooni temperatuuriteguri väärtus, kui temperatuuri tõstmisel 20 °C juurest 40 °C-ni kasvas reaktsioonikiirus 16 korda? [γ = 4] 2 γ =16❑ γ =4 ⇒ 6. Arvutada reaktsiooni temperatuuritegur, kui 30 °C juures kulus reaktsiooni toimumiseks 5
Laengukandjate kontsentratsioon suurus, mis näitab laengukandjate arvu ühes ruumalaühikus. Elektrivool laengukandjate suunatud liikumine. Takistus - füüsikaline suurus, mis näitab kui palju aine mõjutab liikuvaid laengukandjaid. (ühik:1 oom) 1 oom juhi takistus on 1 oom, kui juhi otstel rakendatud pinge 1 W tekitab juhis voolu 1 A. eritakistus näitab, kui suur on sellest ainest valmistatud ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga keha takistus. Takistuse temperatuuritegur näitab, kui suur on takistuse suhteline muutus 0°C juures temperatuuri tõusmisel ühe kraadi võrra. Ülejuhtivus metallides - aine oomadus, mis väljendub selles, et aine eritakistus muutub 0 lähedaseks, kui temperatuur langeb alla poole ainele iseloomuliku aine kriitilist piiri. Kriitiline temperatuur temperatuur, millest alates aine muutub ülijuhitavaks. Elektrivoolu töö elektrivälja töö laengukandjate suunatud liikumise tagamisel.(ühik: 1 kWh)
metallitakistuse kogumuutusele vastav mastaap ja teisele pooljuhi takistuse kogumuutusele vastav mastaap. (Konkreetsem tegevuse kirjeldus on lisajuhendi lõpuosas) 6. Järgnev andmetöötlus teostage programmi ,,Lineaarne regressioon" abil. (Kuidas oma andmeid selle programmi jaoks ette valmistada ja kuidas programmi kasutada selle info leiate samuti lisajuhendist.) 7. Metalli takistuse Rm temperatuurisõltuvust kajastava graafiku Rm = f (t ) abil leidke takistuse temperatuuritegur (täpsem info on lisajuhendis). 8. Programmiga ,,Lineaarne regressioon" joonestage pooljuhi takistuse temperatuurisõltuvust 1 iseloomustav graafik ln R p = f , leidke selle tõus ja määrake viimase abil T aktivatsioonienergia W (detailsem info on lisajuhendis). 9. Leidke takistuse temperatuuriteguri ja aktivatsioonienergia W liitmääramatus U c ()
nimimahtuvusest suurem või väiksem. Tolerants on enamasti ±20; ±10 või ±5%. Ühe rea nimiväärtusega kondensaatoreid võidakse toota mitme tolerantsiga. Kuni 10 pF kondensaatorite tolerants antakse absoluutväärtustes ±0,1; 0,25; 0,5; 1 ja 2 pF. Elektrolüütkondensaatorite tolerants võib olla -20 ... +100%. Nimipinge on suurim alalispinge, millel kondensaator võib püsivalt töötada. Mõnedel kondensaatoritüüpidel võidakse anda ka vahelduvpingeline nimipinge. Mahtuvuse temperatuuritegur näitab mahtuvuse suhtelist muutust temperatuuri muutumisel 1K võrra. See tegur võib reaalselt olla kas positiivne (temperatuuri tõustes mahtuvus suureneb), negatiivne (temperatuuri tõustes mahtuvus väheneb) või null, sõltuvalt kasutatava dielektriku materjalist. Kondensaatorite parameetrite tähistussüsteemis võib olla eri valmistajatel erinevusi. Eksimuste vältimiseks on otstarbekas kontrollida alati tähistussüsteemi tootevfirma kataloogist
suurenemist ja temperatuuri langus vähenemist (temperatuuritegur ) · - näitab, millise osa esialgsest takistusest (20 °C juures) moodustab takistuse juurdekasv temperatuuritõusmisel ühe kraadi (kelvini) võrra. · R2=R1*(1+ * ) R2- Takistus temperatuuril 2 oomides R1- Takistus temperatuuril 20 °C (1) oomides - Takistuse temperatuuritegur 1/K = 2 1 Temperatuuri juurdekasv (temperatuuride vahe) kelvinites (K) 8. Elektrimahtuvus füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha võimet salvestada elektrilaengut. (C=q/U; ühik 1F[farad]) 9. Kondensaator kaks dielektrikuga eraldatud elektroodi, kasutatakse voolu ühtlustava seadmena · Homogeenne elektriväli: E=Q/a*s=U/d E-elektrivälja tugevus volti meetri kohta(V/m) Q- laeng kulonites (C)
Ülesanded. 1. Kuidas seletada näitlikult, et temperatuuri tõustes metallide takistus suureneb? 2. Elektromagnet on valmistatud vaskjuhtmest. Vase temperatuuritegur α = 0,004 1/K. Toatemperatuuril 20° C oli elektromagneti mähise takistus 2 Ω. Pärast pikaajalist töötamist aga 2,4 Ω. Millise temperatuurini mähis soojenes? 3. Kui suur on järjestikahela takistus, kui järjestikku on ühendatud viis 4 Ω tarvitit? 4. Kui suur on ahela takistus, kui rööbiti on 12 Ω ja 4 Ω tarviti? Korda mõisted Vahelduvvool - elektrivool, mille tugevus ja suund perioodiliselt muutuvad. Sinusoidaalne vool - vool, mille tugevus muutub siinus või
tekkimiseks vajali-ku ühendusjuhtmed. aktivatsioonienergia arvutamine. Skeem Töö teoreetilised alused. Küllalt laias temperatuurivahemikus sõltub juhi takistus temperatuurist järgmiselt: R = (1 + t ) [1] Kus Ro on takistus 0 oC juures, t on temperatuur oC ja on takistuse temperatuuritegur 1 1 (punastel metallidel ). 273 K Takistuse temperatuuriteguri leidmiseks on otstarbekas mõõta takistus kahel erineval temperatuuril R 1 = R o (1 + t 1 ) , R 2 = R o (1 + t 2 ) . Viimase avaldise läbijagamisel ja teisendamisel saame R1 - R 2 = [2] R 1t 2 - R 2 t1 Vaatame pooljuhi elektrijuhtivust
7 Aktivatsioonienergia W leidmine pooljuhi korral Graafiku tõus = a 2k 2k W 2ak 2 4597 1.381 10 23 1.270 10 19 J 0.7938 eV 2 1.260 33 0.005698 eV a a 4597 0.794 0.006 eV , usutavusega 0.7 Järeldus Mõõtmiste tulemused: 1 Metalli temperatuuritegur: (4.45 0.07) 10 3 K Pooljuhi aktivatsioonienergia: W 1.26 0.01 eV Järeldused: 1 Puhta metalli takistuse temperatuuritegur on 3.66 10 3 , seega ei ole antud katses K tegemist puhta metaliga. Pooljuhi aktivatsioonienergia on lubatud piirides (1-3 eV).
Kui teki vajadus arvestada isolatsiooni läbivat lekkevoolu, on vaja teada juhtmetevahelist isolatsioonitakistust. Takistite valikul tuleb silmas pidada vajalikku võimsust või voolutugevust, mis selles takistis on vajalik. Takistuse sõltuvust tempist Peale materjali ja suuruse sõltub takisti ja juhtme takistus veel temperatuurist. Temperatuuri tõus põhjustab metalljuhtide takistuse suurenemist ja temperatuuri langus vähenemist. Seda muutust iseloomustab temperatuuritegur Aine takistuse temperatuuritegur näitab, millise osa esialgsest takistusest (20C juures) moodustab takistuse juurdekasv temperatuuri tõstmisel ühe kraadi (kelvini) võrra. Vaskjuhtme temperatuuri muutumiel ühe kraadi võrra muutub tema takistus 0,4% Kuni 100C on metalljuhtmete suhteline takistuse muutumine võrdeline temperatuuri muutusega Kui takistus on 20C juures 1 ja temperatuuri juurdekasv 1C, siis takistuse juurdekasv on
R f ( ) soojenemisel. Joonestada need tunnusjooned millimeetripaberile (ühisele teljestikule). 2. Võtta üles termistori takistuse sõltuvus ajast R f ( t ) jahtumisel ja joones- tada see millimeetripaberile. 3. Leida termistori iseloomustava teguri B väärtused tunnusjoone R f ( ) kolme erineva osa kohta. 4. Leida termistori takistuse temperatuuritegur tööpiirkonna kolmes erinevas osas. 5. Tunnusjoonte R f ( ) ja R f ( t ) alusel joonestada sõltuvus f ( t ) ning leida sellelt anduri ajakonstant T. Metoodilisi juhiseid. Tunnusjoone R f ( ) ülesvõtmiseks paigutada termotakistid termostaati ja tõsta temperatuuri võimalikult aeglaselt (kiirusega mitte üle 0,04 K/s), et saada täpsemaid tulemusi
Juhi takistuse sõltuvus temperatuurist kus materjali eritakistus mingil temperatuuril, 0 materjali eritakistus temperatuuril 0°C (mõlemad /m või ka (·mm2)/m), takistuse kus materjali eritakistus mingil temperatuuril, 0 materjali eritakistus temperatuuril 0°C (mõlemad /m või ka (·mm2)/m), takistuse temperatuuritegur (°C-1 loe pöördkraad), t - juhi temperatuur (°C) temperatuuritegur (°C-1 loe pöördkraad), t - juhi temperatuur (°C) 6. Juhtide jadaühenduse seadused 6. Juhtide jadaühenduse seadused
Arvutada materjali pöördpainde väsimuspiir seosega -1 = 0,5Rm; 6. Arvutada ristlõike B kohalik väsimuspiir , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit, mille väärtus tuleb seosest K = KkKmKpKtKu, kus (vt harjutustunni näide): Kk on koormusliigitegur, Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega Kp on pinnakaredustegur, Kt on temperatuuritegur, mille väärtus valida kõrvaltoodud tabelist, Kp on usaldatavustegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist; 7. Koostada ristlõike B kohalik väsimusgraafik, võttes 1000 pingetsükli tingliku väsimuspiiri väärtuseks -1E3 = 0,9Rm, ning määrata (arvutada) eeldatav pingetsüklite arv purunemiseni; 8. Formuleerida ülesande vastus.
TÄHIS: ÜHIK: m ja m 11. Voltmeetri põhimõtteline ehitus ja ühendamine vooluahelasse. Voltmeeter ühendatakse vooluringi paralleelselt ehk rööbiti. 12. Ampermeetri põhimõtteline ehitus ja ühendamine vooluahelasse. Ampermeeter ühendatakse vooluringi järjestikku ehk jadamisi. 13. Mida näitab takistuse temperatuuritegur? Temperatuuritegur näitab kui suur on takistuse või eritakistuse suhteline muutus 0° juures temperatuuri tõusmisel 1°C võrra. 14. Takistuse arvutamine temperatuuril t. ................................................................................................................................................................................................ ..............................................................................................................................
Kiirus v1 sõltub lähteainete kontsentratsioonidest järgmiselt: v1= x CAp x CBq k1 reaktsiooni kiiruskonstant p reaktsiooni järk aine A suhtes q reaktsiooni järk aine B suhtes p+q reaktsiooni summaarne järk Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on reaktsioonikiirus vt1 - reaktsioonikiirus temperatuuril t1 vt2 reaktsioonikiirus temperatuuril t2 reaktsiooni temperatuuritegur ( 2...4) Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid 1% Na2S2O3 lahus, 1% H2SO4 lahus, büretid, katseklaaside komplekt, kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas, termomeeter, elektripliit Katseandmed Tabel 1. Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist Katseklaaside Na2S2O3 maht H2O maht Na2S2O3 Aeg Reaktsioonikiirus paar cm3 cm3 suhteline v=1/
0,010462d 2 Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega Kp on pinnakaredustegur, 0,0766 Kt on temperatuuritegur, mille väärtus valida kõrvaltoodud tabelist, Kp on usaldatavustegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist; 1 7
K = Kk KmKpKtKu, kus (vt harjutustunni näide): ● Kk on koormusliigitegur, ● Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega ● Kp on pinnakaredustegur, ● Kt on temperatuuritegur, mille väärtus valida kõrvaltoodud tabelist, ● Kp on usaldatavustegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist; 7. Koostada ristlõike B kohalik väsimusgraafik, võttes 1000 pingetsükli tingliku väsimuspiiri väärtuseks σ-1E3 = 0,9Rm, ning määrata (arvutada) eeldatav pingetsüklite arv purunemiseni; 8
Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega d ekv 0,0766 Kp on pinnakaredustegur, Kt on temperatuuritegur, mille väärtus valida kõrvaltoodud tabelist, Kp on usaldatavustegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist; 7. Koostada ristlõike B kohalik väsimusgraafik, võttes 1000 pingetsükli tingliku väsimuspiiri väärtuseks -1E3 = 0,9Rm, ning määrata (arvutada) eeldatav pingetsüklite arv purunemiseni; 8. Formuleerida ülesande vastus.
1. Voolu tekke tingimused 2. Valentselektronid jt 3. Alalisvool 4. Laengukandjate kontsentratsioon. Valem. Ühikud 5. Elektronide triiv 6. Takistus ja eritakistus. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Valem. Ühikud. 7. Elektrimõõteriistad. 8. Juhtide jada-ja rööpühendus . Takistuse kohta valemid ja ühikud.Skeemid. 9. Takistuse temperatuuritegur. Valem. Ühikud 1. Voolu tekke tingimused:*Elektrivoolu, laetud osakeste suunatud liikumise, korral peavada olema täidetud kaks tingimust: Peab eksisteerima see, mis liigub; Peab esinema põhjus, mis tekitab liikumise*Elektrivoolu puhul on see, mis liigub, liikumisvõimeline laetud osake*Voolu puhul on liikumise põhjuseks elektrijõud 2. Valentselektronid jt *Metalli muudab juhiks suure hulga vabade laengukandjate olemasolu *laengukandjateks on metalli aatomi väliskihi
vahelduvvoolu. Samas takistades alalisvoolu (DC) läbipääsu. Kondensaatorite mahtuvust tähistatakse mitmel eri viisil. Kõigepealt tuleks selgeks teha ühikud ja nende teisendused Kondensaatorite tunnussuurused Nimimahtuvus kondensaatorile ettenähtud mahtuvuse suurus Mahtuvushälve ehk tolerants lubatud kõrvalekalle nimimahtuvusest Nimipinge maksimaalne alalispinge, millele kondensaator kestval töötamisel vastu peab Mahtuvuse temperatuuritegur suurus, mis iseloomustab mahtuvuse sõltuvust temperatuurist Isolatsioonitakistus kondensaatori takistus nimipingest madalamale alalispingele Lekkevool kondensaatorit nimipingel läbiv vool Kaonurga tangens suurus, mis iseloomustab kondensaatori võimsuskadusid vahelduvpinge korral Kondensaatorite ehitus ja liigitus Püsikondensaatorid Kilekondensaatorid Keraamikakondensaatorid Kõrgsagedus-keraamikakondensaatorid Senjett-keraamikakondensaatorid Elektrolüütkondensaatorid
8.0725297699 ΔW = (0,4 ± 0,2)eV 8.0294654133 7.9844627323 Järeldus 7.9460866368 Metalli takistuse temperatuuri tegur α = (0,000046 7.9016364835 Pooljuhi aktivatsioonienergia ΔW = (0,4 ± 0,2)eV 7.9016364835 7.9241085168 Puhta metalli takistuse temperatuuritegur on 3,66* 7.9460866368 katses ei olnud tegemist puhta metalliga. 7.9675920887 8.0174064148 8.0725297699 8.124772632 Pooljuhi aktivatsioonienergia on ligikaudu 1eV. See 8.1778809257 oodatud tulemusest väga kaugel. 8.2283103984 8.2763183661 8.316153539 8
Kondensaatoril on olemas kaks põhiliiki: Esimeseks põhiliigiks on püsikondensaator, mis jaguneb omakorda veel neljaks. 1. Kilekondensaatorid 2. Kõrgsagedus 3. Senjett keraamikakondensaatorid 4. Elektrolüütkondensaatorid Teiseks põhiliigiks on muutkondensaatorid, mis jaguneb kolmeks. 1.Häälestuskondensaatorid 2.Seadekondensaatorid 3. Superkondensaatorid Kondensaatori tunnussuurused Nimimahtuvus Mahtuvushälve ehk tolerants Nimipinge Mahtuvuse temperatuuritegur Isolatsioonitakistus Lekkevool Kaonurga tangens . Kilekondensaator Nende materjaliks on metalliseeritud isolatsioonkile . Suure mahtuvuse ja kõrge tööpingega kondensaatorid. Mahtuvus nanofararditest kümnete mikrofararditeni. Kilekondensaatorite monteerimisel ei ole suunal põhimõttelist tähtsust. Keraamikakondensaatorid Senjett Kõrgsagedus Elektrolüütkondensaator Suure mahtuvusega püsikondensaator
ratuurisõltuvuse võrdlemine, poolju- katseklaasides, elektriahi, termomeetrid, hi omajuhtivuse tekkimiseks vajali- autotransformaator, oommeeter, lüliti, ku aktivatsioonienergia arvutamine. ühendusjuhtmed. Töö teoreetilised alused. Küllalt laias temperatuurivahemikus sõltub juhi takistus temperatuurist järgmiselt: R = (1 + t ) [1] Kus Ro on takistus 0 oC juures, t on temperatuur oC ja on takistuse temperatuuritegur 1 1 (punastel metallidel 273 K ). Takistuse temperatuuriteguri leidmiseks on otstarbekas mõõta takistus kahel erineval temperatuuril R 1 = R o (1 + t 1 ) , R 2 = R o (1 + t 2 ) . Viimase avaldise läbijagamisel ja teisendamisel saame R1 - R 2 = R 1t 2 - R 2 t1 [2] Vaatame pooljuhi elektrijuhtivust. Kui pooljuhis elektron saab energia W,
t °C min min-1 1 30 0,5 2 2 40 0,333 3,003 3 50 0,166 6,024 4 60 0,083 12,05 Graafik Reaktsiooni keskmine temperatuuritegur Kõigepealt leian van't Hoffi reegli põhjal temperatuuritegurid kolmele temperatuurivahemikule eraldi: t2 -t1 t2 - t1 vt vt2 = vt1 10 10 = 2 vt1 40 -30 3, 003 1 10 = = 1,5015 2 50 - 40 6, 024 2 10
Mida kõrgem on temperatuur, seda intensiivsem on molekulide soojusliikumine ja suurem nende kineetiline energia. See suurendab molekulide efektiivsete kokkupõrgete tõenäosust ning koos sellega reaktsioonikiirust. Temperatuuri mõju võimaldab ligikaudu hinnata van't Hoffi reegel. Temperatuuri tõstmine 10 °C võrra suurendab reaktsioonikiirust kaks kuni neli korda. Vt - reaktsioonikiirus temperatuuril t Vt - reaktsioonikiirus temperatuuril t - reaktsiooni temperatuuritegur ( 2...4) Katalüsaatorite toime. Katalüsaatorid on ained, mis muudavad reaktsioonikiirust. Osaledes mingis reaktsiooni järgus, taastuvad nad reaktsiooni lõpuks keemiliselt ja endises hulgas. Heterogeensete reaktsioonide korral, kus reageerivad ained on erinevates agregaatolekutes, mõjutab reaktsioonikiirust ka reageerivate ainete kokkupuutepinna suurus. Tahkete ainete reageerimise kiirust saab oluliselt tõsta neid peenestades, vedelikke võib aga pihustada. Eksperimentaalne töö 1
elektrimasinate mähiste valmistamisel. Siia kuuluvad eelkõige vask ja alumiinium, erijuhtudel (kontaktide materjalina) ka hõbe, mis on parim elektrijuht. Teist liiki juhte käsutatakse enamasti reostaa-tide, täppistakistite, elektriküttekehade, hõõglampide jne. valmistamisel. Tuntumad seda liiki materjalid on manganiin, konstantaan ja nikroom. Põhilised elektrijuhte iseloomustavad suurused on eritakistus ρ või selle pöördväärtus - erijuhti-vus γ, eritakistuse temperatuuritegur ε, kontakt-potentsiaalid ja elektromotoorsed jõud, soojusjuh- tivustegur, mehaaniline tugevus ja suhteline pikene- mine tõmbel. Kuna elektrijuhte käsutatakse enamikel juhtudel traadi kujul, siis käsutatakse eritakistuse ühikuks ka ühe meetri pikkuse ja ühe ruutmilli-meetrilise läbilõikega traadi takistust 1 Ωmm2/m = 1*10 -6 Ωm. JUHTMEMATERJALID Juhtmematerjalide hulka kuuluvad eelkõige vask ja alumiinium, teatud erijuhtudel
Ohmi seadus voolutugevus ahela osas on võrdeline pingega ahela otstel ja pöördvõrdeline ahela takistusega. Ohmi seadus (kogu vooluahel) voolutugevus juhis on võrdeline vooluallika elektromotoorjõuga ja päärdvõrdeline vooluahela välis- ja sisetakistuse summaga r=E-IR/I Elektromotoorjõud näitab, kui suur on kõrvaljõudude töö ühiklaengu nihutamisel suletud vooluringi ulatuses. R - takistus() N - võimsus(W) I - voolutugevus(A) A - töö(J) a - temperatuuritegur U pinge(V) q laeng(C) t aeg(s) - eritakistus(m) l - juhi pikkus(m) V - ruumala S - juhi ristlõike pindala(m2) Juhi takistus on võrdeline juhi pikkusega Juhi takistus on pöördvõrdeline ristlõike pindalaga. Juhi takistus sõltub ainest. Mida kõrgem on metalli temperatuur, seda suurem on takistus Tekib laengukandjate põrgetest vastu metalliaatomit Alalisvoolu teke: Peab eksisteerima see, mis liigub(laetud osakesed) ja peab esinema põhjus(elektrijõud), mis tekitab liikumise.
JADA-JA RÖÖPÜHENDUS Jadaühendus: 1)U=U1+U2 2)I=const. 3)R=R1+R2 4)U1=R1 U2 R2 Rööpühendus: 1)U=const 2)I=I1+I2+ ... 3)1=1+1 R R1 R2 4)R1=I1 R2 I2 R= I Võrdetegurit nim.antud aine eritakistuseks. Aine eritakistus näitab, kui suur on sellest S ainest valmistatud, ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindala keha takistus. Eritakistuse ühik on 11m2 = 1m 1m Takistuse temperatuuritegur näitab, kui suur on takistuse(või eritakistuse) suhteline muutus 0kraadi juures temperatuuri tõusmisel ühe kraadi võrra. = - 0 0t Elektromootorjõud on maksimaalne pinge, mida antud vooluallikas üldse suudab tekitada. Emj( =Akogu) ; =IR+Ir ; I= q R+r Voolutugevus ahelas on võrdeline emj-ga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega. TÖÖ JA VÕIMSUS U=A ; A= UIt ; A=I2Rt ; A=U2t ; Q=I2Rt ; A=Nt (J=Ws) q R
a ) = a = 4014 =0,01412eV JÄRELDUSED Mõõtmiste tulemused koos määramatustega Metalli temeratuuritegur = (3,63 ± 0,36) · 103 1/K Pooljuhi aktivatsioonienergia W = 0,690 ± 0,014 eV Üldjäreldus Puhta metalli takistuse temperatuuritegur on 3,63 · 103 1/K, seega ei ole antud katses tegemist puhta metalliga. Käesolev meetod on sobilik metallide ja pooljuhtide käitumise analüüsiks temperatuuri muutumisel.
Elekter Elektrijuht ehk juht on materjal, mis sisaltab liikuvaid elektrilaenuga osakesi (kõige sagedamini elektrone) ning mille elektritakistus (täpsemalt eritakistus) on seetõttu väike. Tavaliselt loetakse materjali juhiks, kui selle eritakistus ei ületa 106 m. Elektrijuhtide kohta öeldakse, et nad juhivad elektrit ehk neil on hea elektrijuhtivus. Materjali, mis elektrit ei juhi, nimetatakse isolaatoriks. Kui elektrilised potentsiaalid juhi eri punktides on erinevad, siis vastavalt Ohmi seadusele läbib juhti elektrivool. Juhtide elektrijuhtivust iseloomustatakse tavaliselt eritakistusega. Mida väiksem on eritakistus, seda paremini juht elektrit juhib. Paljud elektrijuhid on metallid, kuid on ka mittemetallilisi elektrijuhte. Metallid on elektronjuhtivusega elektrijuhid. Nende juhtivus tuleneb metalliaatomite elektronkatte väliskihi elektronide ehk valentselektronide nõrgas t sidemest aatomituumaga...
Variant 1 Gaaside läbilöögimehhanism - Kui rakendada dielektrikule pinge ja tõsta seda, siis teatud pinge väärtusel tekib 2. elektroodi vahele suure el. juhtivusega kanal. Läbilöök sõltub pinge rakendumise ajast, el.välja kujust, dielektriku mahust, t-st jpm. Läbilöögi iseloomustamiseks kasutatakse väljatugevuse mõistet El = Ul/h [kV/m] Ühtlases el.väljas iseloomustab materjali El elektriline tugevus. Läbilöögile avaldab tugevat mõju el.välja kuju. Pinge tõusul karoona lahendus (1 osalahenduste liikidest) kasvab üle läbilöögiks. Ekl = Ul/h < El Läbilöögi protsess on erinev gaasides, vedelikes ja tahketes dielektrikutes. El.lahendus võib olla elektriline, soojuslik või elektrokeemiline. Dipoolpolarisatsiooni tekkemehhanism ja põhilised seosed Esineb dipoolsete molekulidega tahketes, vedelates, gaasilistes dielektrikutes. Kui dielektrikule rakendada elektriväli, siis dipoolid püüavad orienteeruda oma t...
Kui takistus iseloomustab mingit keha, siis eritakistus iseloomustab ainet, millest see keha koosneb. Aine eritakistus näitab, kui suur on sellest ainest valmistatud, ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga keha takistus. Eritakistuse ühik on 1 x m. Takistuse sõltuvus temperatuurist Temperatuuri tõusmisel metallkeha takistus suureneb. Temperatuuri tõusmisel triivi kiirus kahaneb. Metalli takistust põhjustab ioonide soojusvõnkumine. Takistuse temperatuuritegur näitab, kui suur on takistuse(või eritakistuse) suhteline muutus 0°C juures temperatuuri tõusmisel ühe kraadi võrra. Ülijuhtivus Metallide ülijuhtivus: ülijuhtivus-elavhõbeda eritakistus langeb jahutamisel 4,1K juures järsult nullini. Kriitiline temperatuur- kindel ja ainele omane temperatuur mille käigus toimub aine siirdumine ülijuhtivasse olekusse. Alalisvoolu töö ja võimsus Võimsus- ajaühikus vabanev energia. Nimipinge pinge, millel elektriseade arendab nimivõimsust
b ttakistus ki t ttemperatuuri t i kasvamisel k i l 1°C võrra Takistuse sõltuvus t temperatuurist t i t · Takistuse juurdekasvu temperatuuri kasvades saab arvutada valemiga R2 - R1 R1 algtakistus = t R2 lõpptakistus lõ t ki t R1 temperatuuritegur t temperatuuri muutus Kasutatud kirjandus · R. Lahtmets,, "Elektrotehnika II vahelduvvool",, Tallinn, 2002 · R. Lahtmets, "Elektrotehnika I alalisvool", T lli 2002 Tallinn · H. Pedusaar, "Elektro- ja raadiotehnika", Tallinn 1967 · T. R. Kuphaldt, "Lessons In Electric Circuits" · L. L Bengtson Bengtson, L. L Bergström, Bergström I. I Ewaldz, Ewaldz E. E
· Lähteainete kontsentratsiooni tõstmine suurendab reaktsioonikiirust Kiirus v1 sõltub lähteainete kontsentratsioonidest järgmiselt: k1 reaktsiooni kiiruskonstant p reaktsiooni järk aine A suhtes q reaktsiooni järk aine B suhtes p+q reaktsiooni summaarne järk · Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on reaktsioonikiirus vt1 - reaktsioonikiirus temperatuuril t1 vt2 reaktsioonikiirus temperatuuril t2 reaktsiooni temperatuuritegur ( 2...4) Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid: 1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus, büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas, termomeeter, elektripliit. Kasutatud uurimis-ja analüüsimeetod ning metoodikad: Reaktsioonikiiruse sõltuvust reageerivate ainete kontsentratsioonist ning temperatuurist on hea vaadelda väävelhappe ning naatriumtiosulfaadi vahelise reaktsiooni abil. Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O +SO2 + S
elektrolüütkondensaator, kus kasutatatakse elektroodide vahel elektrit juhtivat elektrolüüti. 2 Kondensaatorite tunnussuurused · Nimimahtuvus kondensaatorile ettenähtud mahtuvuse suurus. · Mahtuvushälve ehk tolerants lubatud kõrvalekalle nimimahtuvusest. · Nimipinge maksimaalne alalispinge, millele kondensaator kestval töötamisel vastu peab. · mahtuvuse temperatuuritegur suurus, mis iseloomustab mahtuvuse sõltuvust temperatuurist. · Isolatsioonitakistus kondensaatori takistus nimipingest madalamale alalispingele. · Lekkevool kondensaatorit nimipingel läbiv vool. · Kaonurga tangens suurus, mis iseloomustab kondensaatori võimsuskadusid vahelduvpinge korral. Kondensaatorite ühendused.
1 A. Juhi takistus on võrdeline tema pikkusega ja pöördvõrdeline ristlõikepindalaga. Võrdeteguriks on eritakistus. Aine eritakistus (roo) näitab, kui suur on sellest ainest valmistatud ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga keha takistus. Eritakistuse ühikuks on üks oom korda meeter. [1 (oom)*m] Kuna ioonide soojuslikumine segab laengukandjate suunatud liikumist, sõltub juhi takistus ja ka tema materjali eritakistus temperatuurist. Takistuse temperatuuritegur (alfa) näitab, kui suur on takistuse või eritakistuse suhteline muutus 0 C juures temperatuuri tõusmisel ühe kraadi võrra. Metallide takistus põhjustab laengukandjate vastastikmõju võnkuvate ioonidega. Ülijuhtivas olekus aine eritakistus on praktiliselt null. Ülijuhtivus on võimalik vaid allpool kriitilist temperatuuri. Elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk on (Q) on võrdeline voolutugevuse (l) ruuduga, juhi takistusega (R) ja voolu kestusega (t): Q=I(ruudus)
arvutamine). Joonis 2. 3. Suurim tööpinge (Umax) väljendab takisti elektrilist tugevust ja on kõrgeim pinge, mida takisti kestvalt talub, ilma et tekiks läbilöök. 4. Kõrgeim lubatav temperatuur (t.max) kõrgeim temperatuur millel võib takisti püsivalt töötada. 5. Takistuse temperatuuri tegur (R) Näitab takistuse suhtelist muutust temperatuuri muutumisel 1 K võrra. Kui temperatuuri tõustes R suureneb on temperatuuritegur positiivne, kui väheneb siis on negatiivne. 6. Takisti müratase (Em) mürataset iseloomustab suhteline müraelektromotoorne jõud, mis on takistil tekkiva müra elektromotoorne jõud V, takistile rakendatud alalispinge 1V kohta. Lisa takistite tabel. Takistite kasutamisel peab järgima põhiparameetrites esitatud nõudeid ja tingimusi, neid ei tohi ületada. Tavaliselt rakendatakse takisti tööle 30 80%'lise võimsusega haruharva
R1 +R2+R3 jne -Rööpühenduse korral on kõigil takistitel sama pinge U, sest ühendusjuhtmetel pinget ei teki. I1+I2 + I3 jne -Rööpühenduse kogutakistuse pöördväärtus võrdub üksikute takistite takistuste pöördväärtuste summaga. Rr = R1R2 : R1 + R2 Takistuse sõltuvus juhi mõõtmisest. -Aine eritakistus näitab, kui suur on sellest ainest valmistatud, ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga keha takistus. Roo = RS : I Takistuse sõltuvus temp. -I = qnvs -Takistuse temperatuuritegur näitab, kui suur on takistuse või eritakistuse suhtleine muutus 0 kraadi C juures temp. Tõusmisel ühe kraadi võrra. Alalisvoolu töö ja võimsus. -võimsus ehk ajaühikus vabanev energia -Pinge mis areneb niisugusest võimsusest ehk nimivõimsusest kutsutakse nimipingeks. -Joulei Lenzi seadus väidab et elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk Q on võrdeline voolutugevuse I ruuduga, juhi takistusega R ja voolu kestusega t. ( Q= I ruudus R t ) Elektriseadme võimsus.
Magnetism (takistuse- ja temperatuuritegur) näitab, kui suure osa võrra oma väärtusest 0°C juures muutub keha takistus temperatuuri tõustes 1°C võrra. 1T on sellise homogeense magnetvälja magnetiline induktsioon, mille korral vooluraamile pindalaga 1m 2 ja voolutugevusega 1A mõjub max pöördemoment 1Nm. Ampere'i jõuks F nim magnetväljas vooluga juhile mõjuvat jõudu. Jõu suunda määratakse vasaku käe reegli abil: kui induktsioonijooned suubuvad peopessa ja väljasirutatud sõrmed näitavad voolusuunda juhis, siis pöial näitab Ampere'i jõu suunda. F = BIl sin F = I ( d l × B) Lorentzi jõuks FL nim elektriväljas liikuvale kehale mõjuvat jõudu. (vasaku käe reegel) FL = qBv sin Magnetiline induktsioon B on vektoriaalne suurus, mis on arvuliselt võrdne vooluraamile mõjuva max ...
võnguvad ja takistavad elektrone. Temperatuuri tõustes takistus kasvab. Seda nähtust kasutatakse takistustermomeetri ja termoandurite töös. 1911. aastal avastati, et elavhõbeda jahutamisel -269 kraadini kaob selle elektritakistus. Nähtust hakati nimetama ülijuhtivuseks. See on väga kasulik nähtus, sest kui takistus puudub, siis juhtmed ei soojene ja kadusid ei teki. R=R0·(1+·t) R- takistus (), R0- takistus 0 kraadi juures (), - takistuse temperatuuritegur (1/°C), t temperatuuri muutus (°C) 3. Elektrivoolu soojuslik toime ja töö. Joulie'i-Lenzi seadus Selle avastasid teineteisest sõltumatult J. Joulie ja E. Lenz. Soojusliku toime seadust nimetatakse Joulie'i-Lenzi seaduseks. See seadus ütleb, et elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk on võrdeline voolutugevuse ruudu juhitakistuse ja voolukestusega. Q=I2RT A=Q
purunemata enam, kui 106 pingetsükli vältel. 6. Ristlõike B kohalik väsimuspiir , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit Väsimuspiiri alanemise tegur: Kkon koormusliigitegur, mille saab valida alltoodud tabelist. Antud juhul . Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega Mastaabitegur Kp on pinnakaredustegur. Selle vajalikud andmed järgnevast tabelist Astme pinnakaredustegur: Kt on temperatuuritegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist. Antud juhul Ku on usaldatavustegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist. Antud juhul Väsimuspiiri alanemise tegur: 7.Ristlõike B kohalikväsimusgraafik, võttes 1000 pingetsüklitinglikuväsimuspiiriväärtuseks. Eeldatavpingetsüklitearvpurunemiseni. Tingliku väsimuspiiri väärtus: Astme kohalik väsimuspiir: Kohalik paindepinge amplituudväärtus: Kohalik paindepinge keskväärtus: Ristlõike A väsimusgraafik
Temperatuuri mõju reaktsiooni kiirusele Na2S2O3 + H2SO4 S + Na2SO4 + H2O + SO2 Teen neli katset, kus igas on lahuse temperatuur erinev, määrates reaktsiooni kiiruse sõltuvuse temperatuurist. Katseks kasutan 4cm3 1% Na2S2O3 ja 4 cm3 1% H2SO4 iga katse puhul. Lahuste kokkuvalamisel käivitan stopperi, mille panen kinni, kui mõõteskaalat gradueeritud koonilisel katseklaasil enam ei paista. v t +10 o ¿ vt o Katse Temperatu Aeg v=1/t Temperatuuritegur nr. o o ur t ( C) (s) (1/s) 1 23 122 0,0082 1,671 2 33 73 0,0137 1,781 3 43 41 0,0244 1,414 4 53 29 0,0345 keskmine=1,622 Tabeli põhjal teen graafiku c. Vaadates graafikut on selgelt näha, et suurem temperatuur tõstab antud reaktsiooni kiirust. Chart Title 0.04 0.04 0.03
1. Algandmed Materjal: Teras E295 DIN EN 10025-2 Voolepiir: Re =295 MPa Tugevuspiir: Rm=470 MPa Töötemperatuur: T =120 ° C Tulemuse usaldatavus: 99% Pinnakaredus: Ra=3,2 μm Varuteguri väärtus: [S]=4 L= 260 mm D = 1,10d F = 2300 N Koostan Fmax paindemomendi epüüri M B=F∗L=2300∗0,26=598 Nm Ohtlik Lõige on M B=598 Nm Painde tugevustingimus: M σe σ max = ≤ , kus W on telg tugevusmoment W [S] M 598∗4 [ W ]= [ S ]= ≈ 8,1cm3 σe 295∗10 6 Tugevustingimus paindel tugevusmomendi kaudu W= π d3 32 ≥ [ W ] =¿ d= √3 32∗[ W ] π d≥ √ 3 π = √ ...
2 reaktsiooni kiirus 2 kuni 4 korda v2 (t2 t1 ) /10 v1 See tähendab, temperatuuride vahe jagatud kümnega läheb astendajasse Tegemist on eksponentsiaalse sõltuvusega ja temperatuuri muutmine muudab kiirust väga tugevalt. Vant`Hoffi reegel on väga ligikaudne ja kasutatav vaid väikeste temperatuurivahede korral Näiteks:Kuidas muutub keemilise reaktsiooni, mille temperatuuritegur on 3, kiirus, kui temperatuuri tõsta 300 -lt kuni 500 -ni. γ = 3 ja (t2 - t1)/10 = (50 - 30)/10 =2 kiirus suureneb 32 korda see on 9 korda. Näiteks:Kuidas muutub keemilise reaktsiooni, mille temperatuuritegur on 2,5, kiirus,kui temperatuuri alandada 600 -lt kuni 300 -ni. Ý = 3 ja (t2 - t1)/10 = (30 - 60)/10 =-3 kiirus suureneb 2,5-3 korda see on 1/12,5 korda. Seega kiirus väheneb 12,5 korda
suurima veel mõõdetava voolu ja viiks osuti skaala lõppu. 7. Mida teeb oommeeter jne Oommeetri korral kasutatakse testri sees paiknevat vooluallikat. Juht, mille takistust soovitakse mõõta, ühendatakse seda allikat ja galvanomeetrit sisaldavasse vooluringi. Konstantsel pingel on voolutugevus Ohmi seaduse kohaselt pöörvõrdeline takistusega. Seega võib galvanomeetrit läbiva voolu põhjal leida uuritava juhi takistuse. 8. Takistuse temperatuuritegur St. mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on takistus 9. Madalatemperatuuriline ülijuhtivus Avastati 1911a. Kui elavhõbeda eritakistus langeb jahtumisel 4,1 K juures järsult nullini 10. Kõrgtemperatuuriline juhtivus Avastati 1986a. Ained, mille ülijuhtivuse kriitiline temperatuur on tunduvalt kõrgem kui 25 K. 11. Joule-Lenzi seadus Väidab, et elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk on võrdeline voolutugevuse ruuduga, juhi takistusega ja voolu kestusega.
keha takistus. RS = l 3. Mida kõrgem temperatuur, seda suurem on metalli takistus. Ioonid võnguvad sõlmpunktides rohkem ning segavad nii juhtivuselektronide suunatud liikumist ning nende kiirus ja voolutugevus väheneb. Ohmi seaduse kohaselt tähendab takistuse suurenemine muutumatu pinge juures voolutugevuse vähenemist. = 0 (1 + * t ) t temperatuur Celsiuse skaalas o eritakistus 0°C juures takistuse temperatuuritegur 4. Ülijuhtivus kui teatul K kraadil olev aine eritakistus langeb järsult nullini. Ülijuhtivas olekus aine on praktiliselt null. Ülijuhtivus on võimalik ainult allpool kriitilist Temperatuuri Tk Kõrgtemperatuurilised ülijuhid on ained, mille ülijuhtivuse kriitiline temperatuur on tunduvalt kõrgem, kui 25K. Aine siirdumine ülijuhtivasse olekusse toimub alati ühel ja kindlal ja ainult sellele ainele omasele kriitilisel temperatuuril Tk. 5. Elektrivoolu töö: A = I*U*t A = Ameh + Q
kui 106 pingetsükli vältel. 6 Ristlõike B kohalik väsimuspiir , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit Väsimuspiiri alanemise tegur: Kk on koormusliigitegur, mille saab valida alltoodud tabelist 1. Antud juhul . Tabel Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega Mastaabitegur Tabel Kp on pinnakaredustegur. Selle vajalikud andmed tabelist 3 Tabel Astme pinnakaredustegur: Kt on temperatuuritegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist 4. Antud juhul Tabel Ku on usaldatavustegur, mille väärtus valida alltoodud tabelist 5. Antud juhul Tabel Väsimuspiiri alanemise tegur: 7 Ristlõike B kohalik väsimusgraafik, võttes 1000 pingetsükli tingliku väsimuspiiri väärtuseks . Eeldatav pingetsüklite arv purunemiseni. Tingliku väsimuspiiri väärtus: Astme kohalik väsimuspiir: Kohalik paindepinge amplituudväärtus: Kohalik paindepinge keskväärtus:
Kõige enam sobib neist omakorda plaatina, mis on keemiliselt inertne ning millel on lineaarne tun-nusjoon. 21 Plaatina korral mõõdetav temperatuur on kuni 1200 °C (kõrgemal temperatuuril algab metalli aurustumine). Vask on termotakistustajuris kasutatav kuni 180 °C (kõrgematel temperatuuridel vask oksüdeerib väga kiiresti ning tal on vähene keemiline vastupidavus agressiivsele keskkonnale. Vase eeliseks on hea töödeldavus, odavus ning kättesaadavus. Niklil on suur takistuse temperatuuritegur α = 0,0064, alates temperatuurist +370 °C toimuvad niklis struktuursed muutused, mistõttu taksituse temperatuurisõltuvus on oluliselt mittelineaarne. Raua (terase) takistuse temperatuuritegur on samuti suur, α = 0,0065 ning sõltub vähesel määral lisanditest. Nii raua kui ka terase peamiseks puuduseks tuleb lugeda keemilist aktiivsust, sest temperatuuridel üle 100 °C korrodeerub raud väga kiiresti [7]. 2.1.3. Termistor
Aktivatsioonienergia W leidmine pooljuhi korral W = 2ak = 2 (3976.64) 1.38 10 -23 = 1.10 10 -19 J 2 a W a 1.10 10 -19 27.31 (W ) = W = = = 7.5 10 - 22 J a a 3976.64 -19 -22 W = 1.10 10 ± 7.5 10 J , usutavusega 0.7 Järeldus Mõõtmiste tulemused: 1 Metalli temperatuuritegur: = 0.0042 ± 0.00013 K Pooljuhi aktivatsioonienergia: W = 1.10 10 -19 ± 7.5 10 -22 J
4 60 0,3 3 Leida van´t Hoffi reegli põhjal temperatuuritegurid kolmele temperatuurivahemikule eraldi. t 2 -t1 vt2 = vt1 * 10 vt1 - reaktsioonikiirus temperatuuril t1 vt2 - reaktsioonikiirus temperatuuril t2 - reaktsiooni temperatuuritegur ( 2...4). t 2 -t1 vt 2 10 = vt1 40- 30 1,25 2. 3. 1 10 = 0,82 1. 1 = 1,52 1,935 50- 40 60- 50 3 2 10 = 3 10 =
3. vt2 - reaktsioonikiirus temperatuuril t2 1,935 Object 9 4030 1,25 50 40 6050 3 - reaktsiooni 2 10 ( 1 10 temperatuuritegur 3 10 0,82 1,25 1,935 ≈ 2...4). 1 1,52 2 1,548 3 1,55 Arvutan reaktsiooni keskmise temperatuuriteguri γk 1,52 1,548 1,55 n 1,54 3
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
