WIMiC	Płonka Patrycja Rychlicki Sławomir	Rok II	Zespół D
ćwiczenie nr2	Ruchliwość jonów	Grupa 13
Data wykonania: 31.03.2011	Data oddania: 13.04.2011	Zwrot do poprawy:	Data oddania:

Ruchliwość jonów

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ruchliwości oraz przewodnictwa jonowego wędrującego jonu i oszacowanie promienia.

II.Przyrządy i odczynniki:

Do wykonania ćwiczenia wykorzystano:

• U – rurka do pomiaru ruchliwości jonów

• Dwie elektrody grafitowe

• Zasilacz prądu stałego (zakres 0-220V)

• 0,006 KMnO₄

• 0,006 KNO₃

III. Wykonanie ćwiczenia:

Roztworem 0,006 M KMnO4 napełnić lejek aparatu Burtona, otworzyć ostrożnie kran, tak, aby barwny roztwór wypełnił rurkę lejka do prześwitu kranu. Wykorzystując drugie położenie kranu "na wylew", przemyć ramiona U-rurki wodą destylowaną a następnie od góry wlać roztwór 0.006 M KNO3. Ciecz bezbarwna powinna sięgać do około 1/3 wysokości ramion U-rurki. Założyć elektrody grafitowe. Ostrożnie otworzyć kran doprowadzający roztwór KMnO4 z lejka. Szybkość dopływu powinna być tak dobrana, aby granica między roztworami była ostra. Nie można dopuścić do tworzenia się pęcherzyków powietrza. W momencie, gdy elektrody grafitowe zanurzą się w roztworze, zamknąć kran.

Na podkładce za U-rurką przykleić papier milimetrowy i zaznaczyć początkowe położenie granicy roztworów. Elektrody połączyć z zasilaczem, włączyć zasilacz i wybrać żądaną wartość napięcia. Notować w tabeli czas, po którym granica roztworów przesuwa się o kilka milimetrów. Wyniki nanosić na wykres h = f(t). Po skończonych pomiarach zmierzyć

odległość między elektrodami

IV.Opracowanie wyników:

Wyniki pomiarów położenia granicy roztworów dla przyłożonego napięcia

U=70[V]

Czas, t, [min]	Położenie granicy roztworów w ramionach U-rurki
	Prawe, h1, [mm]
5	3
10	5
15	6
20	7

Średnia prędkość przesuwania granicy wyznaczamy ze współczynnika kierunkowego:

v= 0, 37 [$\frac{\text{mm}}{\min}$] = 6*10^-4[$\frac{\text{cm}}{s}$]

Wyniki pomiarów położenia granicy roztworów dla przyłożonego napięcia

U=90[V]

Czas, t, [min]	Położenie granicy roztworów w ramionach U-rurki
	Prawe, h1, [mm]
0	0
5	3
10	5
15	7
20	8

Średnia prędkość przesuwania granicy wyznaczamy ze współczynnika kierunkowego:

v= 0, 53[$\frac{\text{mm}}{\min}$]= 8,83*10^-4$\frac{\text{cm}}{s}$

Wyniki pomiarów położenia granicy roztworów dla przyłożonego napięcia

U=110 [V]

Czas, t, [min]	Położenie granicy roztworów w ramionach U-rurki
	Prawe, h1, [mm]
0	0
5	4
10	5
15	9
20	13

Średnia prędkość przesuwania granicy wyznaczamy ze współczynnika kierunkowego:

v= 0, 69 [$\frac{\text{mm}}{\min}$]=0,00115$\frac{\text{cm}}{s}$

Wyniki pomiarów położenia granicy roztworów dla przyłożonego napięcia

U=130 [V]

Czas, t, [min]	Położenie granicy roztworów w ramionach U-rurki
	Prawe, h1, [mm]
0	0
5	4
10	8
15	13
20	16

Średnia prędkość przesuwania granicy wyznaczamy ze współczynnika kierunkowego:

v= 0, 9 [$\frac{\text{mm}}{\min}$]=0,0015$\frac{\text{cm}}{s}$

Obliczenie natężenia pola elektrycznego:

E=ΔV/Δl

Odległość miedzy elektrodami Δl = 44cm

V=70[V] E=1,59 [$\frac{V}{\text{cm}}$]

V=90[V] E=2,05 [$\frac{V}{\text{cm}}$]

V=110[V] E=2,5[ $\frac{V}{\text{cm}}$]

V=130[V] E=2,95[ $\frac{V}{\text{cm}}$]

Wykres zależności v=f(E):

Ruchliwość jonów wyznaczona metodą najmniejszych kwadratów:

U = dv/dE

U1=0,0006[cm²V⁻¹s⁻¹]

U2=0,0006[cm²V⁻¹s⁻¹]

U3=0,00078[cm²V⁻¹s⁻¹]

Uśr=0,00066[cm²V⁻¹s⁻¹]

Zestawienie wyników:

Napięcie [V]	Natężenie pola elektrycznego [Vcm^−1]	Prędkość wędrówki [cm s^−1]	Ruchliwość jonów [cm^2V^−1s^−1]	[cm^2V^−1s^−1]
70	1,59	0,0006	0,00066	0,0008
90	2,05	0,00088
110	2,5	0,00115
130	2,95	0,0015

V. Wnioski:

Wyznaczona wartość ruchliwości jonów, różni się od wartości tablicowych jest to najprawdopodobniej spowodowane trudnościami wyznaczenia granicy między roztworami, spowodowanymi rozmyciem tej granicy i złym odczytem jej przesuwania się.