Klasszikus Fizika Laboratórium V.mérés. Fajhő mérése. Mérést végezte: Vanó Lilla VALTAAT.ELTE. Mérés időpontja:

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

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

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

Fázisátalakulások vizsgálata

Fluidizált halmaz jellemzőinek mérése

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

13. Román-Magyar Előolimpiai Fizika Verseny Pécs Kísérleti forduló május 21. péntek MÉRÉS NAPELEMMEL (Szász János, PTE TTK Fizikai Intézet)

Oktatási Hivatal. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

Mérési útmutató Az önindukciós és kölcsönös indukciós tényező meghatározása Az Elektrotechnika c. tárgy 7. sz. laboratóriumi gyakorlatához

2. Rugalmas állandók mérése

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai fizikából. II.

Gáztörvények. (vázlat)

MUNKAANYAG. Szabó László. Áramlástani alaptörvények. A követelménymodul megnevezése:

2010/2011. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló. FIZIKA II. kategória FELADATLAP ÉS MEGOLDÁS

Bor Pál Fizikaverseny 2016/17. tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

Tiszta anyagok fázisátmenetei

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

XXIII. ÖVEGES JÓZSEF KÁRPÁT-MEDENCEI FIZIKAVERSENY M E G O L D Á S A I ELSŐ FORDULÓ. A TESZTFELADATOK MEGOLDÁSAI (64 pont) 1. H I I I 2.

Az elektromágneses indukció

M13/III. javítási-értékelési útmutatója. Fizika III. kategóriában. A 2006/2007. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny

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

35. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny. III. forduló május 1. Gyöngyös, 9. évfolyam. Szakközépiskola

1. A hőszigetelés elmélete

Szemcsés szilárd anyag porozitásának mérése. A sűrűség ismert definíciója szerint meghatározásához az anyag tömegét és térfogatát kell ismernünk:

Fázisátalakulások vizsgálata

05 SÓK OLDÁSHŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA ANIZOTERM KALORIMÉTERREL Kiegészítő leírás (2019)

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszer méretezése

Fázisok. Fizikai kémia előadások 3. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. Fázisok

SZILÁRD ANYAGOK JELLEMZÉSE FOLYADÉK FÁZISÚ NMR SPEKTROSZKÓPIÁVAL

Általános Kémia. Dr. Csonka Gábor 1. Gázok. Gázok. 2-1 Gáznyomás. Barométer. 6-2 Egyszerű gáztörvények. Manométer

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Szakma Kiváló Tanulója Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR

2012 február 7. (EZ CSAK A VERSENY UTÁN LEGYEN LETÖLTHETŐ!!!)

t [s] 4 pont Az út a grafikon alapján: ρ 10 Pa 1000 Pa 1400 Pa 1, Pa Voldat = = 8, m, r h Vösszfolyadék = 7, m

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A szinuszosan váltakozó feszültség és áram

A nedves levegő és állapotváltozásai

Gimnázium 9. évfolyam

Rugalmas állandók mérése

Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Épületgépészeti Tanszék Fûtéstechnika II Családi ház fûtés hálózatának hidraulikai méretezése

41/1997. (III. 5.) Korm. rendelet. a betéti kamat, az értékpapírok hozama és a teljes hiteldíj mutató számításáról és közzétételérôl

VEGYIPARI ALAPISMERETEK

Hadronzápor hatáskeresztmetszetek nagy pontosságú számítása

Peltier-elemek vizsgálata

Mágneses momentum, mágneses szuszceptibilitás

Kiegészítő leírás 05 (2014)

Rugalmas megtámasztású merev test támaszreakcióinak meghatározása I. rész

Fázisátalakulások vizsgálata

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

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

A földművelésügyi és vidékfejlesztési miniszter. 56/2004. (IV. 24.) FVM rendelete

1. Híg karbamid-oldat fagyáspontcsökkenésének meghatározása. Előkészítő előadás

Oktatási Hivatal. A 2007/2008. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny. első (iskolai) fordulójának. javítási-értékelési útmutatója

OMEGA-3-SAVAKBAN GAZDAG ZSÍROS OLAJOK ZSÍRSAVÖSSZETÉTELE

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

9.1. ábra. Két részecske kölcsönhatási energiája a távolságuk függvényében

33. MIKOLA SÁNDOR ORSZÁGOS KÖZÉPISKOLAI TEHETSÉGKUTATÓ FIZIKAVERSENY HARMADIK FORDULÓ 9. osztály Gyöngyös, május 4-6. Megoldások.

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

8. Termikus reaktorok

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája

Hálózatmérés gyakorlat: Önálló hálózat mérése és kiegyenlítése, a hálózat bekapcsolása az országos koordinátarendszerbe

A megnyúlás utáni végső hosszúság: - az anyagi minőségtől ( - lineáris hőtágulási együttható) l = l0 (1 + T)

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

5. Sók oldáshőjének meghatározása kalorimetriás módszerrel. Előkészítő előadás

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Jegyzőkönyv Térfogat, Tömeg

Az egyenletes körmozgás

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

2010/2011. tanév Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny II. forduló január 31.

Tornyai Sándor Fizikaverseny Megoldások 1

100772WR2141 alpha innotec LWV 82R1/3-WR 2.1-1/ kw kw db 44 db

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

M12 RADIÁLIS VENTILÁTOR VIZSGÁLATA

Milyen erőtörvénnyel vehető figyelembe a folyadék belsejében a súrlódás?

Vízműtani számítás. A vízműtani számítás készítése során az alábbi összefüggéseket használtuk fel: A csapadék intenzitása: i = a t [l/s ha]

1. Az adott kifejezést egyszerűsítse és rajzolja le a lehető legkevesebb elemmel, a legegyszerűbben.

Abszolút és relatív aktivitás mérése

Szakács Jenő Megyei Fizikaverseny

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

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

Modern Fizika Labor Fizika BSC

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Szakma Kiváló Tanulója Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR MEGOLDÁSA

A hajlított fagerenda törőnyomatékának számításáról II. rész

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

Műszaki hőtantermodinamika. Műszaki menedzsereknek. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

KÖRNYEZETVÉDELMI- VÍZGAZDÁLKODÁSI ALAPISMERETEK

Folyadékok és gázok áramlása

Hatvani István Fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

Kazánlefúvatás: lehetőségek az elvesző energia visszanyerésére

ÉLELMISZER-IPARI ALAPISMERETEK

EGYENES VONALÚ MOZGÁSOK KINEMATIKAI ÉS DINAMIKAI LEÍRÁSA

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

1. forduló (2010. február

a) Az első esetben emelési és súrlódási munkát kell végeznünk: d A

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

Algoritmus a csigahajtások f7paramétereinek meghatározására. Dr. Antal Tibor Sándor, Dr. Antal Béla. Kolozsvári Mszaki Egyetem.

Átírás:

Klasszikus Fizika Laboratóriu V.érés Fajhő érése Mérést égezte: Vanó Lilla VALTAAT.ELTE Mérés időpontja: 2012.10.11.

1. Mérés röid leírása A érés során egy inta fajhőjét kellett eghatározno. Ezt legkönnyebben hőközléssel tehetjük eg. A érés során egy speciális űszert, az elektroos izoperibol kaloriétert használta (teroszba helyezett réztöb, fűtőtesttel és hőérőel), elynek az a tulajdonsága, hogy a saját hőérsékletáltozása közben ne áltozik a környezetének a hőérséklete. Először eghatározta a kaloriéter ízértékét, agyis a hőkapacitását. Majd ennek felhasználásáal kétféle ódszerrel is kiszáította a inta fajhőjének értékét. Az első ódszernél a környezettel egyensúlyban léő kaloriéterbe beleejtette a intát, és így izsgálta a rendszer áltozásait. A ásik ódszernél a inta égig a kaloriéterben olt, így árta eg az egyensúlyi hőérséklet beállását, ajd együtt fűtötte fel a kettőt. Az általa használt fűtőtest ellenállása =7,07±0,01 Ω olt. A kaloriéter hűtését körülbelül állandó hőérsékletű íz keringetéséel értük el. 2. Mérőeszközök elektroos izoperibol kaloriéter 1-es száú inta hőkulcs terosztát hőérőel digitális feszültségérő tápegység száítógépes érő- és kiértékelőprograok 3. A kalioéter ízértéke 3.1 A érés elélete A kaloriéter ízértékének eghatározásához egárjuk, íg az üres kaloriéter beáll egyensúlyi hőérsékletre, ajd t f ideig fűtjük. A fűtés kikapcsolása után izsgáljuk a lehűlését. A Q hőközlés ΔT hőérsékletáltozást hoz létre. Ekkor U fűtőfeszültség és ellenállású fűtőszál esetén: U2 Q = tf Az innen kapott hőennyiségből ár kiszáolhatjuk a ízértéket. = Q ΔT

Viszont a kaloriéter és a környezetének kapcsolata, a köztük léő hőcsere ne elhanyagolható a érés során. Így néileg áltoztatni kell a ízértékre onatkozó összefüggésen. Ehhez felhasználjuk, hogy a rendszerre igaz a Newton-féle lehűlési törény. dt dq = h (T T k ), dt dt ahol T a kaloriéter hőérséklete, T k a környezet hőérséklete, h pedig a kaloriéter és a környezet közötti hőátadási együttható. Az egyenletet átrendeze beezethetjük a korrigált hőérsékletet ( T ). t T (t)=t (t ) ε 0 (T (t ') T k ) dt ', 0 ahol ε 0= h az utószakaszra illesztett eponenciális függényben szereplő együttható, T k pedig a környezet hőérséklete, ai egegyezik az előszakasz hőérsékletéel. ε 0 tehát eghatározható az utószakaszra illesztett eponenciális függényből. T =T k C e ε0 t Mindezek segítségéel a ízértéket a köetkezőképp lehet kiszáítani: = Q Q = ΔT T T k 3.2 Mérési adatok és kiértékelés Először berakta a hőkulcsot a kaloriéterbe, és egárta, aíg a hőérséklete nagyjából beáll egy konstans értékre. Utána kiette a hőkulcsot, ajd elindította a érés rögzítését a száítógépen. 2-3 perces előszakasz után bekapcsolta a fűtést, ait 23 C hőérséklet eelkedés után kikapcsolta. Ez a főszakasz. Végül az utószakaszt is rögzítette nagyjából 10 percig. A ért értékek: =7,07 Ω U =1519 V =1,519 V t f =171,813 s A érési progra rögzítette az adatokat, és ábrázolta a hőérsékletet az idő függényében. Az adatokat kiértékelte a kiértékelőprograban (például illesztette az utószakaszt).

A progra által rajzolt grafikon: A kiértékelés és az illesztés során kapott értékek: 1 in T =19,487 C T k =16,92 C ε 0=0,073569 A hőérséklet adatokat ne szükséges átáltani K-be, hiszen csak a két hőérséklet érték különbségét fogjuk felhasználni. Tehát a kaloriéter által felett hő: 2 U Q = t f =56,073 Ebből a ízérték: = Q =21,844 C T T k A ízérték hibáját a köetkezőképp száolhatjuk ki: ΔU Δ ΔT k ΔT Δ= (2 ) U T T k

A felhasznált ennyiségek hibái: ΔU =0,0005V Δ=0,01 Ω ΔT k =0,005 C ΔT =0,0005 C Tehát a kaloriéter ízértéke: ± Δ =21,8±0,09 C 4. Beejtéses ódszer 4.1 A érés elélete Az előzőleg a teroszban T 0 hőérsékletre felelegített intát a érés során ejtjük bele a kaloriéterbe, iután az beállt egy egyensúlyi hőérsékletre. A kiértékelés során itt is egállapítjuk korrigált hőérsékletet ( T ), illete a főszakaszra eponenciális függényt illesztünk. Legyen ε ' az ebben az illesztett eponenciális függényben szereplő együttható, ε 0 pedig toábbra is az utószakaszra illesztett eponenciális függényben szereplő együttható. A intára is be kell ezetnünk egy korrigált hőérsékletet, hiszen ne csak a inta beejtése előtt, hane utána is figyelebe kell enni a környezettel aló hőcserét. A inta T korrigált hőérsékletét a köetkezőképp száolhatjuk ki: T =T k ε' (T T k ) ε ' ε 0 Mindezen adatok segítségéel ár ki tudjuk száolni a inta fajhőjét. T T k c= T 0 T 4.2 Mérési adatok és kiértékelés Miután egárta, hogy a kaloriéter beálljon egy állandó hőérsékletre, kiette a hőkulcsot, és elindította a érési prograot. 2-3 percet árta, eközben nagyjából konstans olt a hőérséklet, ajd beleejtette a kaloriéterbe az 1-es száú intát. A inta hőérséklete jó közelítéssel egegyezett a elegítőberendezés hőérsékletéel, iel ár jóal korábban betette a teroszba. A érést 15 perc körül állította le.

A ért adatok: =4,7811 g, T =30,8 C=265,95 K 0 ahol a inta töege. A érési progra isét elentette a hőérsékletértékeket a érés során. A kiértékelőprogra segítségéel ost is egállapította a szükséges ennyiségeket, illete illesztette a fő- és az utószakaszt is. A rögzített hőérsékletadatok az idő függényében: A inta beejtésének időpontja, illete annak közetlen környezete ráközelíte:

A kiértékelés és az illesztések során kapott értékek: T k =16,612 C =236,762 K 1 ε 0=0,084718 in T =19,489 C =254,639 K 1 ε ' =3,5424 in Ezen adatokból ár ki tudjuk száolni a inta korrigált hőérsékletét. T =T k ε' (T T k )=255,077 K ε ' ε 0 Illete a fajhőjét: c= T T k =751,2 0 T T A fajhő hibáját a köetkező képlet adja eg: 0 Δ Δ Δ(T T k ) Δ(T T ) Δc=c ( ) T T k T 0 T A fajhő kiszáításához felhasznált ennyiségek hibái: K Δ=0,00005 g ΔT k =0,00005 K ΔT =0,0005 K ΔT 0 =0,025 K Δ=0,09 Tehát az 1-es száú inta fajhője: c± Δc=751±7 5. Közös fűtéses ódszer 5.1 A érés elélete Ennél a ódszernél a inta égig benne olt a kaloriéterben a érés során, és együtt fűtötte fel őket.

Ekkor a inta fajhőjét a köetkező összefüggés adja eg: c= 1 Q (T T k ), T T k ahol Q az a hőennyiség, aiel fűtjük a intát és a kaloriétert, és aelyet a fűtőberendezés teljesíténye alapján száolhatunk a érés elején is használt képlettel. Q = U2 tf Miel ezen érés kiértékelése során ne illesztünk a főszakaszra eponenciális függényt, így ne kaptunk ε ' -t, elyből ki tudnánk száolni T -ot. Ezért a inta korrigált hőérsékletének kiszáítására két lehetőség an. Vagy az előző érési feladat során kapott ε ' értéket használjuk fel, agy elhanyagolhatónak tekintjük a inta és a kaloriéter közti hőérséklet különbséget. Ekkor feltesszük, hogy T =T. Ez utóbbi persze plusz hibát fog okozni. 5.2 Mérési eredények és kiértékelés Megárta, íg a kaloriéter (benne a intáal) beáll egyensúlyi hőérsékletre, ajd elindította a érési prograot. Várta ég 2-3 percet, ezután bekapcsolta a fűtést. Miután a rendszer hőérséklete 2-3 C-t eelkedett, lekapcsolta a fűtési feszültséget, és ég agy 10-15 percig rögzítette az adatokat. Ezután leállította a érést. Ennél a érésnél a inta kezdeti hőérséklete azonosnak tekinthető a kaloriéter kezdeti hőérsékletéel. A progra rögzítette és ábrázolta a hőérsékleteket az idő függényében. Ezt a köetkező ábrán láthatjuk:

A ért adatok: =7,07 Ω U =1,519 V t f =202,4 s =4,7811 g A kiértékelőprograal eghatározta a kaloriéter kezdő- illete korrigált hőérsékletét ( T k és T ), és eponenciális függényt illesztette az utószakaszra (az eponenciális függényben szereplő együttható ε ' ). A kiértékelés során kapott értékek: T k =17,016 C =252,166 K 1 ε 0=0,066505 in T =19,522 C =254,62 K A fűtés során közölt hő: Q= U2 t =66,055 f 5.2.1 Első ódszer Először a beejtéses ódszernél kapott ε ' értéket felhasznála kiszáítjuk a T -ot. T =T k ε' (T T k )=257,121 K =21,97 C ε ' ε 0 Ezt isszahelyettesíte a fajhő képletébe, egkaphatjuk a inta fajhőjét. 1 Q (T T k ) c= =525,5 T T k A fajhő hibája: Δ Δ Δ(T T k ) Δ(T T k ) ΔU Δ Δt f Δc=c ( 2 ) U tf T T k T T k

A hiba száításához felhasznált ennyiségek hibái: C Δ=0,00005 g ΔT k =0,00005 K ΔT =0,0005 K ΔU =0,0005 V Δ=0,01 Ω Δt f =0,005 s Δ=0,09 Tehát a inta fajhője hibáal együtt: c± Δc=526±3 5.2.2 Második ódszer A ásik esetben T -ot egyenlőnek tekintjük T -al. Tehát T =T =19,522 C =254,62 K. Ennek iseretében a fajhő képlete: c= 1 Q (T T k ) 1 Q (T T k ) 1 Q = = =944,3 T T k T T k T T k A fajhő hibája: Δ Δ Δ(T T k ) ΔU Δ Δt f Δc=c ( 2 ) U tf T T k A felhasznált ennyiségek hibái: C Δ=0,00005 g ΔT k =0,00005 K ΔT =0,0005 K ΔU =0,0005 V Δ=0,01 Ω Δt f =0,005 s Δ=0,09 Mindezek alapján a inta fajhője ezzel a ódszerrel: c± Δc=944±6

Látható, hogy a fajhőre háro elég különböző érték jött ki., de nagyságrendileg indegyik egfelel a alóságnak. A hiba alószínű érési pontatlanságból ered, hiszen például ne a inta, hane a kaloriéter hőérsékletét értük, illete a beejtéses ódszernél a beejtés során egbontottuk a zárt rendszert, így nöeltük a kaloriéter környezettel aló hőcseréjét. 6. Hőátadási tényezők A érés és a kiértékelés során kapott ennyiségekből ki tudjuk száolni a rendszert jellező hőátadási együtthatókat (k és h). h=ε 0 =1,637±0,007 k =ε ε ' W K w, ε0 ahol w a inta hőkapacitása. (T T k ) w= ε' T 0 T k (T T k ) ε' ε 0 h Illete ε = w ε' ε ' ε 0 A k értékére háro különböző értéket fogunk kapni, hiszen háro ódszert használtunk a fajhő kiszáítására. beejtéses ódszer közös fűtéses, első ódszer közös fűtéses, ásodik ódszer A k értékét egkapjuk, ha a háro esetben kapott k-knak esszük az átlagát. Δ A egfelelő értékeket behelyettesíte egkapjuk a k-tényezőt: k ± Δk=13,8±0,01 C in Mint láthatjuk, a k értéke nagyobb, int a h, ai azt utatja, hogy jó a kaloriéter, ait használtunk. Ezt a érést ne sikerült befejeznünk időben, ezért a köetkező héten csináltuk eg az utolsó érési feladatot, így kaptunk egy hét haladékot a jegyzőköny leadására.