Fázisátalakulások vizsgálata

Hasonló dokumentumok
Fázisátalakulások vizsgálata

Fázisátalakulások vizsgálata

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

Rugalmas állandók mérése

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Fajhő mérése. (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre február 26. (hétfő délelőtti csoport)

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Jegyzőkönyv. fázisátalakulás vizsgálatáról (6)

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Fajhő mérése. Mérést végezte: Horváth Bendegúz Mérőtárs neve: Olar Alex Mérés ideje: Jegyzőkönyv leadásának ideje:

5. Fajhő mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Fajhő mérése. Mérő neve: Márkus Bence Gábor Mérőpár neve: Székely Anna Krisztina Szerda délelőtti csoport

Rugalmas állandók mérése

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Termodinamika (Hőtan)

Peltier-elemek vizsgálata

Sók oldáshőjének és jég olvadáshőjének meghatározása anizotermés hővezetéses kaloriméterrel

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

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

Hőtan I. főtétele tesztek

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

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

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Modern Fizika Labor Fizika BSC

(2006. október) Megoldás:

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Modern fizika laboratórium

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

Félvezetk vizsgálata

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

2. KRISTÁLYOSSÁG MEGHATÁROZÁSA DSC ÉS SŰRŰSÉGVIZSGÁLATTAL

Légköri termodinamika

5. Sók oldáshőjének meghatározása kalorimetriás módszerrel. Előkészítő előadás

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

2. Rugalmas állandók mérése

Biometria az orvosi gyakorlatban. Korrelációszámítás, regresszió

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Méréselmélet és mérőrendszerek 2. ELŐADÁS (1. RÉSZ)

Halmazállapot-változások vizsgálata ( )

A mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Newton-gyűrűkkel Folyadék törésmutatójának mérése Abbe-féle refraktométerrel

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Hőmérsékleti sugárzás

Termodinamika. 1. rész

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Halmazállapot-változások

Fourier-sorok. Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

17. Diffúzió vizsgálata

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

Numerikus integrálás

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

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

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Méréselmélet és mérőrendszerek

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVI-a, Zalău Proba experimentală, 3 iunie 2013

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

SCHWARTZ 2012 Emlékverseny

Csoportmódszer Függvények I. (rövidített változat) Kiss Károly

Statisztika I. 12. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

Termodinamika. Belső energia

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

100 o C víz forrása 212 o F 0 o C víz olvadása 32 o F T F = 9/5 T C Példák: 37 o C (láz) = 98,6 o F 40 o C = 40 o F 20 o C = 68 o F

Rugalmas állandók mérése (2-es számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Fizika minta feladatsor

Mérési hibák

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VEGYÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

Hőtan 2. feladatok és megoldások

Mikroszkóp vizsgálata és folyadék törésmutatójának mérése (8-as számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Magspektroszkópiai gyakorlatok

Közönséges differenciál egyenletek megoldása numerikus módszerekkel: egylépéses numerikus eljárások

Jegyzőkönyv. fajhő méréséről 5

A mérési eredmény megadása

Átírás:

KLASSZIKUS FIZIKA LABORATÓRIUM 6. MÉRÉS Fázisátalakulások vizsgálata Mérést végezte: Enyingi Vera Atala ENVSAAT.ELTE Mérés időpontja: 2011. szeptember 28. Szerda délelőtti csoport

1. A mérés célja A mérés során egy adott minta viselkedését vizsgáljuk a hőmérséklet függvényében. A megfigyelések alapján látjuk, hogy a minta fázisátalakuláson megy át a megválasztott hőmérséklethatárok között, a mért adatok alapján pedig meghatározhatjuk ezen átalakulások jellemzőit: az olvadás és forráspontot, illetve a hőmennyiséget. A mérést [1] alapján, DTA (Digital Thermal Analysis) módszerrel végezzük. 2. A mérés elmélete és menete A termodinamika vizsgálja az anyagok tulajdonságainak megváltozását hő hatására. Bizonyos hőmérsékleteken az anyagok lassú, folytonos változása ugrásszerűvé válik, szerkezetük átalakul. Ezt fázisátalakulásnak hívjuk. Ebben a mérésben egy fém olvadását és dermedését vizsgáltuk. A mérést a DTA módszerű berendezéssel végezzük. A mintatartó, amibe a mintát helyeztük, egy elektromosan vezérelhető kályhában helyezkedik el. A vízhűtéssel a környezettől elszigetelt tartó, és a kályha hőmérsékletét termoelemekkel mérjük, amely adatokat számítógéppel dolgozzuk fel. Referenciapontként a szintén elektromos vezérléssel állandó hőmérsékleten tartott műjég szolgált. A mérés fontos közelítéssel él, mégpedig azzal, hogy a mintatartót és a kályhát azonos hőmérsékletűnek vesszük, azaz egytest-modellként közelítünk. A h hőátadási tényező jellemzi a mintatartó és a környezet közti hőátadást, a mintatartó hőmérséklete T, a környezeté T k, az átadott hő Q. Ezekkel felírható a Newton-féle hőátadási törvény: dq dt = h(t T k) (1) A kályha hőmérsékletét lineárisan változtatjuk. Ez melegítéskor: T k (t) = T 0 + αt (2) Hűtéskor értelemszerűen a lineárisan változó tag mínusz előjellel szerepel. Először felfűtöttük a mintát, és túlhevítettük az olvadásponton. Erre azért volt szükség, hogy a minta olvadáspontját megbecsülhessük, illetve a minta jobban elterüljön a mintatartó alján, így biztosítva a közelítésünknek még nagyobb pontosságot. Ezután lehűtöttük a rendszert. Ekkor a minta az olvadáspontja alá hűl, de még nem jön létre a fázisátalakulás. Ezt túlhűtésnek nevezzük, ami után hirtelen hőmérsékletemelkedéssel megindul a fázisátalakulás. Ezt követően újra felfűtjük a mintát. Kis kezdeti szakasz után a mintatartó és a kályha hőmérsékletének különbsége beállt egy konstans értékre, ennek egyenesét alapvonalnak nevezzük. Az olvadáskor egy ideig a minta hőmérséklete közel állandó, majd exponenciálisan közelítve újra beállt az alapvonalhoz. A forrásban ([1]) található elméleti levezetés alapján Q f = hf (3) 1

Azaz a T m (t) T k (t) különbségi hőmérsékletgörbe által bezárt terület (F ) arányos a minta által felvett (a későbbiekben pedig a leadott) Q hővel. Az arányossági tényező h, azaz a hőátadási tényező. Ezt egy hitelesítési görbéről olvassuk le. A fajlagos fázisátalakulási hő ebből kifejezhető (m a minta tömege): q f = hf m (4) 3. Eredmények és hibaszámítások 3.1. A lassú hűtés A túlhűtés után, mikor megindul a dermedés folyamata, hő szabadul fel, az anyag a dermedési hőmérsékletre melegszik, és ezt addig tartja, míg az egész meg nem szilárdult. Ezután a minta hőmérséklete exponenciálisan tart az alapvonalhoz. A 3. ábrán jól látható a túlhűtés jelensége. A T - t grafikonon a rövid konstans szakasz és a hőmérsékleti tengely metszetéből megkapjuk a minta dermedési hőmérsékletét. Ez a mérési adatok alapján T h = 231, 58 C A 4. grafikon a T k T hőmérséklet-különbséget ábrázolja t függvényében. A grafikon által bezárt terület a kiértékelő programmal való numerikus integrálás után az alábbi értéknek számolt: 3.2. A lassú fűtés F h = 69, 2 C min A kihűlt mintát újra felmelegítettük, túl az olvadásponton. A 1. ábrán jól látható az a konstans szakasz, amelynek a hőmérsékletitengelymetszete adja az olvadáspontot, ami a mérésemben: T f = 232, 84 C Az alábbi, 2. grafikonon, a T k T hőmérséklet-különbséget a t függvényében felrajzolva, a területet numerikus integrálással számolva az alábbi értéket kapjuk: F f = 63, 72 C min 2

1. ábra. A fűtés T k - t és T - t grafikonja 2. ábra. A fűtés T k T - t grafikonja 3

3. ábra. A hűtés T k - t és T - t grafikonja 4. ábra. A hűtés T k T - t grafikonja 4

4. A fázisátalakulási hő kiszámítása és hibaszámítás Az általam vizsgált minta tömege: m = 0, 8540 ± 0, 0001g Az olvadáspontot a két mérés során kapott olvadási és dermedési hőmérsékletek átlagaként kapjuk, melynek a hibája a mért adatok átlagtól való eltérése: T o = 232, 2 ± 0, 6 C A laborban található grafikonról leolvasott hőátadási együttható: h = 0, 747 ± 0, 005 J C min A görbe alatti területet szintén a két mérés átlagaként vesszük: F = 66 ± 2, 7 C min A fázisátalakulási hőt ezekből az alábbi értéknek számoltam: A fajlagos fázisátalakulási hő: Q f = 50 ± 2, 4J q = 58 ± 2, 8 J g A mérés hibái az elmélet valóságtól való eltéréséből származtak főleg, hiszen például a minta fajhője hőmérsékletfüggő, és a minta és a mintatartó között sem tökéletes a hőátadás. 5. A minta azonosítása A [1] alapján a minta valószínűleg ón (Sn), amelynek irodalmi adatai a mértekkel összevetve az alábbi táblázatban láthatók: T olv [ C] q[ J g ] Mért adatok 232, 2 ± 0, 6 58 ± 2, 8 Irodalmi érték 231, 9 59, 2 Eltérés 0, 3 1, 1 Hivatkozások [1] Böhönyey - Havancsák - Huhn: Mérések a klasszikus fizika laboratóriumban, Szerkesztette: Havancsák Károly, ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, 2003. 5