„Forráspont mérése hitelesített hőmérővel” változatai közötti eltérés

A Fizipedia wikiből
(egy szerkesztő 2 közbeeső változata nincs mutatva)
30. sor: 30. sor:
 
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 $R = A e^\frac{B}{T}$ 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!
+
'''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. Fém kanalat ne használjon, mert eltörheti a hőmérőt!
 
* ''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!
36. sor: 36. sor:
 
* ''A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0°C-ig mérhet.
 
* ''A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0°C-ig mérhet.
  
Végezz el a mérést többször is!
+
'''b)''' 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!
 
+
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!
  
A mérési hibák és az illesztés hibája alapján becsülje meg, hogy 100°C környékén milyen pontosan tud hőmérsékletet mérni a termisztorral és a multiméterrel!
+
'''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!
48. 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!
  
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)''' 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!
54. sor: 52. sor:
 
* ''A víz "gyöngyözése" (amikor az edény oldalán apró buborékok keletkeznek) még nem forrás.
 
* ''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?
+
'''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?
  
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?)
66. 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 2016. október 19., 16:59-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 \setbox0\hbox{$R = A e^\frac{B}{T}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% kifejezéssel, ahol \setbox0\hbox{$A$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% a \setbox0\hbox{$T = \infty$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% értékhez tartozó ún. maradékellenállás, és \setbox0\hbox{$B > 0$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% a félvezető anyagára jellemző állandó (\setbox0\hbox{$B = \Delta E / k$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%, ahol \setbox0\hbox{$\Delta E$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% a félvezető tiltott sáv szélessége, \setbox0\hbox{$k$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% 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. Fém kanalat ne használjon, mert eltörheti a hőmérőt!
  • A szobahőmérséklethez közeledve gyorsíthatja a hűlést jeges víz hozzáadásával. Így közel 0°C-ig mérhet.

b) Végezz el a mérést többször is! Ábrázolja a mért adatokat, és a mérési pontokra illesszen az elméletnek megfelelő görbét! Határozza meg az \setbox0\hbox{$A$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% és \setbox0\hbox{$B$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% 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 \setbox0\hbox{$\Delta p=\Delta h \varrho(T)g$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% aerosztatikai nyomás képlet alapján, ahol a levegő \setbox0\hbox{$\varrho(T)$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% 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?