„Forráspont mérése hitelesített hőmérővel” változatai közötti eltérés
(Új oldal, tartalma: „<wlatex> <!--Kategória:Mechanika--> <!--Kategória:Elektromosságtan--> Kategória:Hőtan <!--Kategória:Kvantummechanika--> <!--Kategória:Statisz…”) |
|||
| 19. sor: | 19. sor: | ||
==Eszközök== | ==Eszközök== | ||
| − | + | * termisztor (félvezető ellenállás) | |
| + | * multiméter | ||
| + | * higanyos hőmérő (0°C - 80°C méréstartomány) | ||
| + | * kemping gázfőző (a szorgalmi feladathoz) | ||
==Mérési feladatok== | ==Mérési feladatok== | ||
| − | '''1.''' | + | '''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). | ||
| + | |||
| + | 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. Fém kanalat ne használjon, mert eltörheti a hőmérőt! | ||
| + | |||
| + | * ''A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0°C-ig mérhet. | ||
| + | |||
| + | Végezz 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! | ||
| + | |||
| + | 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! | ||
| + | |||
| + | 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 víz "gyöngyözése" (amikor az edény oldalán apró buborékok keletkeznek) még nem forrás. | ||
| + | |||
| + | 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? | ||
| + | |||
| + | 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. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
</wlatex> | </wlatex> | ||
A lap 2016. október 19., 17:27-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
![\[R = A e^\frac{B}{T}\]](/images/math/a/5/a/a5a893aed90894212418488a33ed1a75.png)
kifejezéssel, ahol 
a 
értékhez tartozó ún. maradékellenállás, és 
a félvezető anyagára jellemző állandó (
, ahol 
a félvezető tiltott sáv szélessége, 
pedig a Boltzmann-állandó).
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. Fém kanalat ne használjon, mert eltörheti a hőmérőt!
- A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0°C-ig mérhet.
Végezz 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!
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!
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 víz "gyöngyözése" (amikor az edény oldalán apró buborékok keletkeznek) még nem forrás.
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?
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.
