GŐZNYOMÁS MÉRÉSE SZTATIKUS MÓDSZERREL

Hasonló dokumentumok
25. Folyadék gőznyomásának meghatározása a hőmérséklet függvényében. Előkészítő előadás

A GŐZNYOMÁS MÉRÉSE SMITH-MENZIES-FÉLE MÓDSZERREL c. mérés

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

Nyomás fizikai állapotjelző abszolút és relatív fogalom

Folyadékok és gázok mechanikája

Elektronikus fekete doboz vizsgálata

FIZIKA II. Egyenáram. Dr. Seres István

NYOMÁS ÉS NYOMÁSKÜLÖNBSÉG MÉRÉS. Mérési feladatok

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

High-Soft nyomásközvetítő membrán

5. Laboratóriumi gyakorlat

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

TANMENET FIZIKA. 10. osztály. Hőtan, elektromosságtan. Heti 2 óra

Vezetők elektrosztatikus térben

MP 210. Nyomás-légsebesség-hőmérsékletmérő. Jellemzők. Kapcsolat. Típusok (további érzékelők külön rendelhetők)

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Mérési hibák

5. gy. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

fojtószelep-szinkron teszter

Sók oldáshőjének és jég olvadáshőjének meghatározása anizotermés hővezetéses kaloriméterrel

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Ideális gáz és reális gázok

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

Folyamatirányítás. Számítási gyakorlatok. Gyakorlaton megoldandó feladatok. Készítette: Dr. Farkas Tivadar

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

A hidrosztatika alapegyenlete vektoriális alakban: p = ρg (1.0.1) ρgds (1.0.2)

3. Az Sn-Pb ötvözetek termikus analízise, fázisdiagram megszerkesztése. Előkészítő előadás

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

Hidrosztatika. Folyadékok fizikai tulajdonságai

Tiszta anyagok fázisátmenetei

ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2. METEOROLÓGIAI MÉRSÉSEK MÉRÉSEK ÉS ÉS MEGFIGYELÉSEK

3. Mérőeszközök és segédberendezések

Spontaneitás, entrópia

Gáztörvények tesztek

Gáztörvények tesztek. 2. Azonos fajtájú ideális gáz különböző mennyiségei töltenek ki két hőszigetelt tartályt. Az egyik

Ismerje meg a természettudomány törvényeit élőben 10 hasznos tanács Tanuljon könnyedén

Fogalma. bar - ban is kifejezhetjük (1 bar = 10 5 Pa 1 atm.). A barométereket millibar (mb) beosztású skálával kell ellátni.

ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2.

PONTSZÁM:S50p / p = 0. Név:. NEPTUN kód: ÜLŐHELY sorszám

Spontaneitás, entrópia

Ventilátor (Ve) [ ] 4 ahol Q: a térfogatáram [ m3. Nyomásszám:

A nyomás. IV. fejezet Összefoglalás

Szupravezető alapjelenségek

6 Ionszelektív elektródok. elektródokat kiterjedten alkalmazzák a klinikai gyakorlatban: az automata analizátorokban

KÖZEG. dv dt. q v. dm q m. = dt GÁZOK, GŐZÖK ÉS FOLYADÉKOK ÁRAMLÓ MENNYISÉGÉNEK MÉRÉSE MÉRNI LEHET:

Hőtan I. főtétele tesztek

Logaritmikus erősítő tanulmányozása

Mérési jegyzőkönyv. M1 számú mérés. Testek ellenállástényezőjének mérése

Termodinamika (Hőtan)

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

Mérés és adatgyűjtés

Hidrosztatika, Hidrodinamika

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Mikroelektronikai és Technológia Intézet

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Fázisátalakulások. A víz fázisai. A nem közönséges (II-VIII) jég kristálymódosulatok csak több ezer bar nyomáson jelentkeznek.

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Méréselmélet és mérőrendszerek 2. ELŐADÁS (1. RÉSZ)

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

FIZIKA. Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása


Mechatronika szigorlat Írásbeli mintafeladat

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

TERMODINAMIKAI EGYENSÚLYOK. heterogén és homogén. HETEROGÉN EGYENSÚLYOK: - fázisegyensúly. vezérlelv:

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

MEMS, szenzorok. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

A BEDOLGOZOTT FRISS BETON LEVEGŐTARTALMA

Folyadékok és gázok mechanikája

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

Elektromos áram, áramkör

MIKROELEKTRONIKAI ÉRZÉKELİK I

FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Mivel foglalkozik a hőtan?

Elektromos áramerősség

Természetvédő 1., 3. csoport tervezett időbeosztás

METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK és MEGFIGYELÉSEK

Egyszerű kísérletek próbapanelen

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Zárt rendszerű napkollektoros melegvízellátó rendszer telepítése

Oszcillátorok. Párhuzamos rezgőkör L C Miért rezeg a rezgőkör?

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Folyadékok és gázok áramlása

A nyomás mérés alapvető eszközei

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

PFM 5000 mérőberendezés

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

KS-502-VS ELŐNYPONTOK

Átírás:

GŐZNYOMÁS MÉÉSE SZTATIKUS MÓDSZEEL (Takács Mihály Bencze László) A gyakorlaton a dietil-éter folyadék gőz egyensúlyi görbéjének egy szakaszát határozzuk meg, és az ln p = f(t -1 ) függvény meredekségéből kiszámítjuk az éter Δ pár H értékét. Nyomás egységek: SI: Pascal(Pa), 1 Pa 1 N/m 2 A standard nyomás (IUPAC 1985): 1 bar = 10 5 Pa 1 bar = 750,06 mmhg A tengerszinten mérhető normális nyomás: 1 atm = 760 mmhg = 760 Torr = 101 325 Pa Az izolált rendszerben: a komponensek száma: 1 a fázisok száma: 2 az intenzív változók: p és T a szabadsági fokok száma: 1

A módszer elve: Az éter folyadék-gőz rendszer hőmérsékletét termosztálás segítségével állandósítjuk, és addig követjük a rendszer nyomásváltozását, amíg már nem észlelünk változást. A mérőberendezés

A mérés lépései. - A berendezés összeállítása. - Ellenőrizzük, hogy száraz-e a készülék belseje és a forraló lombik. - A csiszolatos forraló lombikot félig töltjük éterrel. - A függőleges üvegcső csiszolatát csapzsírozzuk.

- A csiszolatos lombikot a függőleges cső csiszolatához csatlakoztatjuk és gumigyűrűkkel biztosítjuk.

I. Nullázás. A rendszer teljes lezárása előtt a nyomásmérőt nullázzuk a baloldali és középső gombok egyidejű lenyomásával.

II. Légtelenítés. A lombikot szobahőmérsékletű desztillált vízzel termosztáljuk.

Kezdetben a folyékony dietil-éter feletti gőzfázis étert és levegőt tartalmaz. Vízlég-szivattyúval egy puffer-palackon keresztül több ciklusban a rendszerből levegőt és étert távolítunk el. A folyamat során a levegő mennyisége egyre csökken, míg az éter a folyadékból párolgással pótlódik. A szívatás hatására a differenciál-barométer digitális kijelzőjén megjelenik a rendszer össznyomása és a külső légnyomás közötti különbség. A szívatást változatlanul hagyva a leválasztó csapot elzárjuk és megvárjuk, amíg a nyomás állandósul.

A leválasztó-csap lassú kinyitásával újabb ciklust indítunk. Ha szivárgásmentes a rendszerünk, az előző nyomásértéknél kisebbet (nagyobb abszolút értékű negatív számot) figyelhetünk meg a kijelzőn. Az össznyomás közelít a gőznyomáshoz, a komponensek száma pedig az egyhez.

III. Egyensúly. Kellő számú légtelenítést végezve azt tapasztaljuk, hogy a nyomás értéke a rendszerben nem csökken tovább, elértük a folyadék-gőz egyensúlyi állapotot. Nyomás és hőmérséklet adatainkat az előre nyomtatott adattáblába jegyezzük fel. A nyomás csak akkor állandósulhat, ha a hőmérséklet már állandó. Gondoljuk meg: - a fürdőt igen, de a dietil-étert nem keverjük - a hőmérsékletet nem a lombik belsejében mérjük! Várjunk elegendő időt, míg az éter hőmérséklete megegyezik a termosztáló folyadékéval. Ezt az állandósuló hőmérséklet és nyomáskülönbség-adatok jelzik. A lombikot 4 5 különböző hőmérsékletű termosztáló-folyadékkal hozzuk érintkezésbe. IV. Hőmérsékletfüggés. A mérőberendezés sajátossága az, hogy szobahőmérsékletnél nagyobb hőmérsékleteken csak az egész berendezés termosztálásával lehetne mérni. Ezért a hőmérsékletfüggés felvételéhez a következő termosztáló folyadékokat használjuk: a) szobahőmérsékletű desztillált víz, b) áramló csapvíz, c) olvadó jég/víz egyensúlyi hőmérséklet (0 o C), d, e, f): 2 3 különböző NaCl-tartalmú jeges hűtőkeverék.

Összességében ez 5 6 adatpontot jelent a fázisdiagramon, a 25-15 o C tartományban, melyek segítségével a párolgási entalpiaváltozás meghatározható. Alternatív sorrend: a) olvadó jég/víz egyensúlyi hőmérséklet (0 o C), b) szobahőmérsékletű desztillált víz, c) áramló csapvíz, d, e, f): 2 3 különböző NaCl-tartalmú jeges hűtőkeverék. Csak a lombikban levő folyadékot termosztáljuk. A lombik feletti zárt tér térfogata a lombik térfogatának nagyságrendjébe esik. A gőzben az anyag elhanyagolhatóan kis része nincs termosztálva.

A differenciál nyomásmérő működése A differenciál nyomásérzékelő különbséget mér. A mérés kezdetén, mivel a rendszer nyitott, a nyomás a Si-membrán két oldalán azonos, p környezet = p rendszer = p éter + p levegő a rendszer nyomása pedig az éter és a levegő parciális nyomásából áll. A kijelző által mutatott nyomáskülönbség, Δp Δp = p rendszer - p környezet ezért a p rendszer kiszámításához le kell olvasnunk p környezet értékét egy másik, abszolút nyomást mérő barométerről. Ez ugyanaz a digitális barométer, amelyet a Hőmérőkalibrálás c. méréshez használtunk. Hiba jelenségek H1. A rendszer nyomása nem állandósul. A rendszer szivárog valahol, a két csiszolatnál vagy a barométer csatlakozási helyén. Ekkor az étert gyűjtőbe öntjük, a csapzsírt acetonnal kimossuk, majd újból csapzsírozunk. H2. Elfogyott a folyadék fázis. Az étert teljesen elpárologtattuk a légtelenítés során. Levegőztessük be a rendszert, töltsünk újból, most már megfelelő mennyiségű étert a lombikba (1/2 2/3 lombik térfogatnyi)! H3. Víz került a rendszerbe a vízlégszivattyú helytelen működtetése okán. Levegőztessük be a rendszert, távolítsuk el a vizet és újra állítsuk össze a készüléket!

Munkavédelem. Ennél a kísérletnél használjunk védőszemüveget. Vigyázat az éter gyúlékony és mérgező folyadék, bánjunk vele elővigyázattal! Használat után az étert öntsük gyűjtőbe! Nyomásérzékelő: piezorezisztív nyomásmérő http://www.scribd.com/doc/43422430/handbook-of-modern-sensors http://folk.ntnu.no/andberge/sensors.pdf Piezoelektromos effektus: a kristályos anyagban mechanikai feszültség által keltett elektromos töltés. Az x-tengely irányú mechanikai deformáció hatására az egyébként elektromosan semleges kvarckristály töltötté válik. A kvarc kristály piezoelektromos effektusa a (helix modell, Meissner)

Technológia A szilícium egykristály jó nyomásátalakító deformálhatósága ideális, tökéletesen elasztikus. A nyomásérzékelő membránt kémiai maratással készítik. A pl. 7x7 mm-es lapkán kialakított szenzor vastagsága 5 50 μm, a mérendő nyomástól függően. A lapka vastagsága ideálisan 100-szorosa a diafragma vastagságának.

A diafragma elhajlása a nyomásviszonyoktól függ. Az A ábrán a p2 referencia nyomás egyenlő valamekkora vákuummal, a készülék abszolút nyomást mér: barométer. A B ábrán a referencia p2 pl. a külső légnyomás: differenciál nyomásmérő, ez a mi nyomásdetektorunk a mérésnél. A piezo-rezisztív működést doppolással alakítják ki, és az így keletkező félvezető ellenállások orientációja a megfelelő kristálytani iránnyal párhuzamos ill. merőleges arra. Pl. körlemez alakú diafragmán az orientáció radiális és tangenciális. Az ellenállások nagysága közel azonos mértékben nő illetve csökken a nyomás alkalmazásakor az orientációtól függően.

4 3 3 2 1 1 be ki U U Méréstechnika Az ellenállásokat gyakran Wheatstone-hídba kapcsolják. Ha V 1 és V 2 pont nem ekvipotenciális, akkor a kimenő feszültségjel arányos az ellenállásokkal és a bemenő feszültséggel.

Ha a félvezető ellenállások közel azonosak a diafragma feszítetlen állapotában és azonos Δ ellenállással változnak orientációtól függően, akkor fenti összefüggés helyett: egyszerűbb kifejezéshez jutunk: U ki U be 2 2 U be A kimenő feszültségjel nagysága arányos a hídra kapcsolt feszültség nagyságával és a relatív ellenállás-változással.

V. A MÉÉSI EEDMÉNYEK MEGADÁSA -t/ o C (4 értékes jegyre), T/K (5 értékes jegyre), T -1 /K -1 (5 értékes jegyre), p/pa (5 értékes jegyre), lg(p/pa) (5 értékes jegyre) adatok táblázatosan; - p/pa t/ o C grafikon; -lg(p/pa) T -1 /K -1 grafikon, az illesztett egyenes meredeksége (5 értékes jegyre) és a meredekség szórása (3 értékes jegyre); pár H értéke (kj/mol egységben) a hibahatárokkal, a hibahatárok számítása a megadott minta alapján.