„Forráspont mérése hitelesített hőmérővel” változatai közötti eltérés
A Fizipedia wikiből
| (2 szerkesztő 3 közbeeső változata nincs mutatva) | |||
| 21. sor: | 21. sor: | ||
* termisztor (félvezető ellenállás) | * termisztor (félvezető ellenállás) | ||
* multiméter | * multiméter | ||
| − | * higanyos hőmérő ( | + | * higanyos hőmérő (0 °C - 80 °C méréstartomány) |
* kemping gázfőző (a szorgalmi feladathoz) | * kemping gázfőző (a szorgalmi feladathoz) | ||
| 28. sor: | 28. sor: | ||
'''1.''' A félvezető ellenálláshőmérő hitelesítése. | '''1.''' A félvezető ellenálláshőmérő hitelesítése. | ||
| − | A félvezető anyagok ellenállása jól közelíthető az $R = A e^\frac{B}{T}$ kifejezéssel, ahol $A$ a $T = \infty$ értékhez tartozó ún. maradékellenállás, és $B > 0$ a félvezető anyagára jellemző állandó ($B = \Delta E / k$, ahol $\Delta E$ a félvezető tiltott sáv szélessége, $k$ pedig a Boltzmann-állandó). | + | A félvezető anyagok ellenállása jól közelíthető az $R = A \text e^\frac{B}{T}$ kifejezéssel, ahol $A$ a $T = \infty$ értékhez tartozó ún. maradékellenállás, és $B > 0$ a félvezető anyagára jellemző állandó ($B = \Delta E / k$, ahol $\Delta E$ a félvezető tiltott sáv szélessége, $k$ pedig a Boltzmann-állandó). |
| − | '''a)''' Kösse a termisztort a multiméterre! Öntsön egy pohárba forró (kb. | + | '''a)''' Kösse a termisztort a multiméterre! Öntsön egy pohárba forró (kb. 80 °C-os) vizet, helyezze bele a higanyos hőmérőt és a termisztort! A víz hűlése közben folyamatosan olvassa le a hőmérő által mutatott hőmérsékletet és a termisztor ellenállását! |
| − | * ''Figyeljen arra, hogy a hőmérő üveggömbje és a termisztor egymáshoz közel legyen, minél inkább azonos hőmérsékletű víz vegye őket körbe! A vizet hurkapálcával kevergetheti is. | + | * ''Figyeljen arra, hogy a hőmérő üveggömbje és a termisztor egymáshoz közel legyen, minél inkább azonos hőmérsékletű víz vegye őket körbe! A vizet hurkapálcával kevergetheti is. Fémkanalat ne használjon, mert eltörheti a hőmérőt! |
| − | * ''A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel | + | * ''A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0 °C-ig mérhet. |
| − | '''b)''' | + | '''b)''' Végezze el a mérést többször is! Ábrázolja a mért adatokat, és a mérési pontokra illesszen az elméletnek megfelelő görbét! Határozza meg az $A$ és $B$ állandókat! |
* ''Az illesztéshez a hőmérsékletet értelemszerűen K-ben kell mérni! | * ''Az illesztéshez a hőmérsékletet értelemszerűen K-ben kell mérni! | ||
| − | '''c)''' A mérési hibák és az illesztés hibája alapján becsülje meg, hogy | + | '''c)''' A mérési hibák és az illesztés hibája alapján becsülje meg, hogy 100 °C környékén milyen pontosan tud hőmérsékletet mérni a termisztorral és a multiméterrel! |
* ''A hibabecslést természetesen számításokkal támassza alá! | * ''A hibabecslést természetesen számításokkal támassza alá! | ||
| 46. sor: | 46. sor: | ||
'''2.''' Vizsgálja meg, hogy különböző körülmények között milyen hőmérsékleten kezd el forrni a víz! | '''2.''' Vizsgálja meg, hogy különböző körülmények között milyen hőmérsékleten kezd el forrni a víz! | ||
| − | '''a)''' Egy edénybe töltsön vizet, helyezze bele a multiméterre kötött termisztort, és kezdje el a vizet melegíteni. Figyelje meg, hogy mikor kezd a víz forrni, azaz | + | '''a)''' Egy edénybe töltsön vizet, helyezze bele a multiméterre kötött termisztort, és kezdje el a vizet melegíteni. Figyelje meg, hogy mikor kezd a víz forrni, azaz mikor kezd el hevesen bugyborékolni! Jegyezze fel az ekkor mért ellenállást, majd ebből a kalibráció alapján határozza meg a hőmérsékletet! |
* ''A termisztor a víz közepén helyezkedjen el! | * ''A termisztor a víz közepén helyezkedjen el! | ||
| 56. sor: | 56. sor: | ||
'''c)''' Végezzen méréseket különböző mintákon, különböző körülmények között. Elemezze a következő tényezők hatását: | '''c)''' Végezzen méréseket különböző mintákon, különböző körülmények között. Elemezze a következő tényezők hatását: | ||
| − | * Friss vizet használ vagy már korábban felforralt és lehűtött vizet forral újra? (Ha eltérést tapasztal, annak mi lehet az oka?) | + | * Friss vizet használ, vagy már korábban felforralt és lehűtött vizet forral újra? (Ha eltérést tapasztal, annak mi lehet az oka?) |
* Desztilált vízzel vagy csapvízzel mér? Szennyezők (pl. só, cukor) hatása. | * Desztilált vízzel vagy csapvízzel mér? Szennyezők (pl. só, cukor) hatása. | ||
| 64. sor: | 64. sor: | ||
* A forralás sebessége. | * A forralás sebessége. | ||
| + | '''+ (szorgalmi) feladat''' Végezzen mérést egy kemping gázfőzővel! Ismételje meg a mérést egy (minél magasabb) hegyen! Határozza meg a két mérési helyszín közötti magasságkülönbséget a mérési adatok alapján! | ||
| + | * ''A mérés egyéb paraméterei lehetőleg legyenek változatlanok! | ||
| + | * ''A víz forráspontjának nyomásfüggését táblázati adatok alapján határozza meg! | ||
| + | * ''A légnyomás magasságfüggését nem túl nagy magasságok esetén számíthatja egyszerűen a $\Delta p=\Delta h \varrho(T)g$ aerosztatikai nyomás képlet alapján, ahol a levegő $\varrho(T)$ sűrűségét a hőmérséklet és a légnyomás ismeretében az ideális gáz állapotegyenletéből fejezheti ki. | ||
| + | |||
| + | * ''Hasonlítsa össze az eredményt a földrajzi adatokból ismert magasságokkal! | ||
| + | |||
| + | * ''Mennyire befolyásolja a mérést az időjárás (és így a légnyomás) változása? Adott magasságon végzett forráspontmérésekből lehet-e időjáráselőjelzéshez használható pontossággal a légnyomásváltozásra következtetni? | ||
</wlatex> | </wlatex> | ||
A lap jelenlegi, 2023. december 14., 11:12-kori változata
Eszközök
- termisztor (félvezető ellenállás)
- multiméter
- higanyos hőmérő (0 °C - 80 °C méréstartomány)
- kemping gázfőző (a szorgalmi feladathoz)
Mérési feladatok
1. A félvezető ellenálláshőmérő hitelesítése.
A félvezető anyagok ellenállása jól közelíthető az 
kifejezéssel, ahol 
a 
értékhez tartozó ún. maradékellenállás, és 
a félvezető anyagára jellemző állandó (
, ahol 
a félvezető tiltott sáv szélessége, 
pedig a Boltzmann-állandó).
a) Kösse a termisztort a multiméterre! Öntsön egy pohárba forró (kb. 80 °C-os) vizet, helyezze bele a higanyos hőmérőt és a termisztort! A víz hűlése közben folyamatosan olvassa le a hőmérő által mutatott hőmérsékletet és a termisztor ellenállását!
- Figyeljen arra, hogy a hőmérő üveggömbje és a termisztor egymáshoz közel legyen, minél inkább azonos hőmérsékletű víz vegye őket körbe! A vizet hurkapálcával kevergetheti is. Fémkanalat ne használjon, mert eltörheti a hőmérőt!
- A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0 °C-ig mérhet.
b) Végezze el a mérést többször is! Ábrázolja a mért adatokat, és a mérési pontokra illesszen az elméletnek megfelelő görbét! Határozza meg az és 
állandókat!
- Az illesztéshez a hőmérsékletet értelemszerűen K-ben kell mérni!
c) A mérési hibák és az illesztés hibája alapján becsülje meg, hogy 100 °C környékén milyen pontosan tud hőmérsékletet mérni a termisztorral és a multiméterrel!
- A hibabecslést természetesen számításokkal támassza alá!
2. Vizsgálja meg, hogy különböző körülmények között milyen hőmérsékleten kezd el forrni a víz!
a) Egy edénybe töltsön vizet, helyezze bele a multiméterre kötött termisztort, és kezdje el a vizet melegíteni. Figyelje meg, hogy mikor kezd a víz forrni, azaz mikor kezd el hevesen bugyborékolni! Jegyezze fel az ekkor mért ellenállást, majd ebből a kalibráció alapján határozza meg a hőmérsékletet!
- A termisztor a víz közepén helyezkedjen el!
- A víz "gyöngyözése" (amikor az edény oldalán apró buborékok keletkeznek) még nem forrás.
b) Ismételje meg a mérést többször! Mekkora szórást tapasztal, ha ugyanolyan körülmények között mindig ugyanolyan mintát (pl. friss csapvizet vagy palackos desztilált vizet) forral? Mennyire reprodukálható a mérés?
c) Végezzen méréseket különböző mintákon, különböző körülmények között. Elemezze a következő tényezők hatását:
- Friss vizet használ, vagy már korábban felforralt és lehűtött vizet forral újra? (Ha eltérést tapasztal, annak mi lehet az oka?)
- Desztilált vízzel vagy csapvízzel mér? Szennyezők (pl. só, cukor) hatása.
- A hőmérő elhelyezése az edényben.
- A forralás sebessége.
+ (szorgalmi) feladat Végezzen mérést egy kemping gázfőzővel! Ismételje meg a mérést egy (minél magasabb) hegyen! Határozza meg a két mérési helyszín közötti magasságkülönbséget a mérési adatok alapján!
- A mérés egyéb paraméterei lehetőleg legyenek változatlanok!
- A víz forráspontjának nyomásfüggését táblázati adatok alapján határozza meg!
- A légnyomás magasságfüggését nem túl nagy magasságok esetén számíthatja egyszerűen a
aerosztatikai nyomás képlet alapján, ahol a levegő 
sűrűségét a hőmérséklet és a légnyomás ismeretében az ideális gáz állapotegyenletéből fejezheti ki.
- Hasonlítsa össze az eredményt a földrajzi adatokból ismert magasságokkal!
- Mennyire befolyásolja a mérést az időjárás (és így a légnyomás) változása? Adott magasságon végzett forráspontmérésekből lehet-e időjáráselőjelzéshez használható pontossággal a légnyomásváltozásra következtetni?
