Ćwiczenie Nr 308

Ćwiczenie Nr 308
Temat: Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi oraz stałej Faradaya
1.
Literatura:
a) M.Skorko, Fizyka, PWN, W-wa 1975.
b) B.Jaworski, A.Dietłaf, Kurs fizyki t. II, PWN, W-wa 1979.
c) Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice, praca zbiorowa pod redakcją
T.Rewaja, PWN Szczecin 1993.
d) Praca zbiorowa pod redakcją I. Kruk o J. Typka, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki
cz. II. Wydawnictwo uczelniane Politechniki Szczecińskiej. Szczecin 2007.
e) Instrukcja obsługi suwmiarki: http://labor.zut.edu.pl/INSTRUKCJE/Suwmiarka.pdf
II.
Tematy teoretyczne:
1. Dysocjacja elektrolityczna, prawa elektrolizy Faradaya, sens fizyczny stałej Faradaya.
2. Przewodnictwo elektryczne cieczy i prawo Ohma dla cieczy.
III. Przyrządy:
Zasilacz prądowy F-O3, woltametr z roztworem CuSO 4 , papier ścierny, suwmiarka, suszarka elektryczna
(wypożyczyć pod zastaw legitymacji w pok. 619), waga (ważenie przeprowadzić w pok. 619).
IV. Wykonanie ćwiczenia:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
g)
h)
i)
wyznaczyć masę m1 jednej z elektrod (elektroda powinna być sucha i pozbawiona wszelkich nalotów),
umieścić elektrody w woltametrze i połączyć układ według schematu (tak, aby zważona elektroda była
katodą),
zmierzyć odległość "d" między elektrodami,
włączyć zasilacz prądowy i ustalić natężenie prądu na 1 A (lub inną zbliżoną wartość); odczytać napięcie
U między elektrodami,
po 20 minutach (lub po czasie wskazanym przez prowadzącego ćwiczenia) wyłączyć zasilacz i wyjąć
badaną elektrodę,
zmierzyć wymiany "a" i "b" tej części elektrody, która była zanurzona,
wysuszyć elektrodę za pomocą suszarki,
zważyć ponownie elektrodę wyznaczając masę m2 ,
wyznaczyć masę wydzielonej na katodzie miedzi m = m2 - m1 ,
pomiary z punktów (a) do (h) powtórzyć co najmniej dwukrotnie.
Uwaga!
Po zakończeniu pomiarów należy opłukać elektrody bieżącą wodą. Jedną z nich pozostawić w kuwecie
obok woltametru, drugą przykryć woltametr, aby zmniejszyć parowanie cieczy w czasie, gdy woltametr
jest nieużywany .
V.
Opracowanie wyników pomiarów
wyniki zestawić w tabelach,
k i F w tabeli: Zapis 96488(3)C w kolumnie F u( F ) C  oznaczałby, że F  96488C , a u ( F )  3C )
a)
( Uwaga dotycząca zapisu
t
[s]
Lp
m1
m2
[kg]
[kg]
 kg 
k u (k )   
C 
 kg 
k 
C 
m  m2  m1
kg
F u( F )  C 
1
2
I
[A]
Lp
U
[V]
d
m 
E
U V 
d  m 
a
m
b
m 
j
S
 A
 m 2 
2
[m ]

[  m]
1
2
Niepewności maksymalne: Δm=.........,
ΔI=.........., Δt=..........., Δd=........., Δa=.........., Δb=...........
b) dla każdego pomiaru obliczyć równoważnik elektrochemiczny k ze wzoru
k
m
I t
oraz jego
niepewność:
 u (m)   u ( I )    u (t )  
u (k )  k  



 m   I    t  
2
2
Niepewności standardowe w tym wzorze wyznaczamy jako
c)
u ( x) 
x
2
(x oznacza tu odpowiednio m, I lub t).
3
obliczyć średnią ważoną wartość równoważnika elektrochemicznego i niepewność tej średniej ze wzorów:
k1
k
 2 2
u (k1 ) u (k2 )
k
1
1
 2
2
u (k1 ) u (k2 )
2
u (k ) 
1
1
1
 2
u (k1 ) u (k1 )
2
d) obliczyć stałą Faradaya i niepewność jej wyznaczenia przyjmując wartościowość miedzi w=2 i odczytując
masę atomową miedzi μ z układu okresowego pierwiastków:
F
d)
1 

k w
u( F )  F 
wyznaczyć średnie natężenie pola elektrycznego w elektrolicie E 
u (k )
k
U
, gęstość płynącego prądu
d
I
; ( S  a  b - powierzchnia zanurzonej części elektrody), a następnie średnią oporność właściwą
S
E
elektrolitu   oraz ich niepewności:
j
j
u(S )  S 
u 2 (a) u 2 (b)
 2 ;
a2
b
u( E )  E 
u 2 (U ) u 2 (d )

;
U2
d2
u( j)  j 
u 2 ( I ) u 2 (S )

;
I2
S2
u(  )   
u 2 ( j) u 2 (E)

;
j2
E2