1. Opis zastosowanego do wiadczenia.

Opis przeprowadzonego do wiadczenia.

Przy wyznaczaniu równowa nika posługujemy si woltametrem. Najpierw wa ymy starannie oczyszczon katod i podł czamy układ według schematu do ródła napi cia. Po 10

minutach odł czamy układ i ponownie wa ymy katod .

Elektrolitem jest roztwór siarczku miedzi CuSO4. Na katodzie nast puje redukcja miedzi Cu2+ do Cu0. Natomiast na anodzie mied utlenia si .

Wyniki pomiarów.

Lp.

t[s]

I[A] gdzie :

1

120

1,75

 kg 

M

,

0 06354

Cu =





2

240

1,78

 mol 

3

360

1,81

 kg 

4

480

1,83

x(M)=10-5 



 mol 

5

600

1,84 w=2

6

720

1,85 m1=0,080368 [kg]

7

840

1,89 m2=0,081140 [kg]

8

960

1,91

x(m)=2·10-6 [kg]

9

1080 1,92

x(I)=0,015 [A]

10 1200 1,95

x(t)=0,21 [s] ( działka elementarna + refleks operatora) n

1 ∑ I =1,853

i

n = i

1

2. Obliczenia wyznaczonej wielko ci.

Podstawiaj c odpowiednie wielko ci do wzorów roboczych otrzymujemy: Za nat enie I podstawiamy wielko redni ; m

,

0 081140

,

0 080368

2 − m 1

−



7

kg 

k =

=

= ,

3 472 ⋅

−

10 



I ⋅ t

8

,

1 53 ⋅1200

 C 

M

,

0 06354



4

C 

F =

=

= 1,

9 507 ⋅

−

10

7





ω

⋅ k

2 ⋅ ,

3 472 ⋅10

 mol 

3. Szacownie niepewno ci.

Dla k:

n

Lp.

I[A]

[A]

2[A]

2

1

1,75

0,103

0,010609

∑ε i

0,03701

2

1,78

0,073

0,005329

U ( I

i 1

=

−2

) =

=

= 0

,

2 28 ⋅10

A

n( − )

1

10 ⋅ (10 − )

[ ]

A

n

1

3

1,81

0,043

0,001849

4

1,83

0,023

0,000529

x(I)=0,015 [A]

5

1,84

0,013

0,000169

x

∆ ( I)

0

,

0 15

6

1,85

0,003

0,000009

U ( I

−3

) =

=

= 6

,

8 60 ⋅10

B

[ ]

A

7

1,89

-0,037

0,001369

3

3

8

1,91

-0,057

0,003249

U

I

U

U

C ( ) =

2

A +

2

B =

( 0,

2 28 ⋅

−

10 )2

2

+ ( ,8660⋅ −

10 )2

3

=

9

1,92

-0,067

0,004489

=2,205·10-2 [A]

10

1,95

-0,097

0,009409

1

∑ nx 1,853

∑ nε 0,03701

i =

i =

n i=1

i=1

2

Niepewno ci całkowite dla czasu t i masy m to niepewno ci typu B

x

∆ ( m

6

)

2 ⋅10−

x(m)=2·10-6 [kg] U ( m

−6

) =

=

= 1

,

1 547 ⋅10

C

[ kg]

3

3

x

∆ t()

,

0 21

x(t)=0,21 [s] U ( t) =

=

= 1

,

0 212

C

[ s]

3

3

Pochodne:

∂ k

1

1

 1 

=

=

= 4,497 ⋅ −4

10 



∂ m

t I

1200

8

,

1 53

A s

2

⋅

⋅

 ⋅ 

∂ k

−1

−1

 1 

=

=

= −4,497 ⋅ −4

10 



∂ m

t I

1200

8

,

1 53

A s

1

⋅

⋅

 ⋅ 

∂ k

m

m

0

,

0 81140

,

0 080368

kg

2 −

1

−





= −

= −

= −1,874⋅ −7

10

2

2

 2



∂ I

t ⋅ I

1200 ⋅ 8

,

1 53

 A ⋅ s 

∂ k

m

m

0

,

0 81140

,

0 080368

kg

2 −

1

−





= −

= −

= −2,893⋅ −10

10

2

2



2 

∂ t

t ⋅ I

1200 ⋅ 8

,

1 53

 A ⋅ s 

Niepewno całkowita dla c dana jest wzorem: 2

2

2

2

 ∂ k 

 k

∂ 

 k

∂ 

 ∂ k 

U ( k )

2

=

U ( m )

2





+

U ( m )

2





+ 

 U ( I )

2

+ 

 U ( t)

C

C

2

C

1

 m

∂



 ∂ m 

 I

C

∂ 

 ∂ t

C



2

1

Podstawiaj c odpowiednie wielko ci otrzymujemy:

 kg 

UC(k)=4,196·10-9 



 C 

Niepewno rozszerzona dla =95%, k=2

 kg 

U(k)=k·UC(k)= 2·4,196·10-9 =8,393·10-9 



 C 

 kg 

k=(3,472±0,084)·10-7 



 C 

dla F:

 kg 

∆

−

x( M

5

)

10



6

kg 

x(M)=10-5

−



 U ( M ) 7

,

5 74 10

C

=

=

=

⋅







mol 

3

3

 mol 

 kg 

UC(k)= 8,393·10-9 



 C 

Pochodne:

∂ F

1

1



6

A ⋅ s 

=

=

= 1,4402 ⋅

−

10

7





∂ M

ω ⋅ k 2 ⋅ ,

3 472 ⋅10

 kg 

∂ F

M

0

,

0 6354

 A 2

11

⋅ s 2 

=

=

= 2,6357 ⋅10

2

−





∂ k

ω ⋅ k

2 ⋅ ( ,

3 472 ⋅

7

2

10 )

 kg ⋅ mol 

3

Niepewno całkowita dla stałej F dana jest wzorem: 2

2

 ∂ F 

 ∂ F 

U ( F )

2

= 

 U ( M )

2

+ 

 U ( k)

C

 ∂ M

C



 k

C

∂ 

Podstawiaj c odpowiednie wielko ci otrzymujemy:

 C 

UC(F)= 2,212·103 



 mol 

Niepewno rozszerzona dla =95%, k=2

 C 

U(F)=k·UC(F)= 2·2,212·103 =4,424·103 



 mol 

 C 

F=(9,15±0, 44)·104 



 mol 

4. Wnioski.

Przeprowadzone do wiadczenie pozwoliło zapozna si z reakcjami jakie zachodz w elektrolicie podczas przepływu pr du. Przy pomocy badanej metody mo na pokrywa pewien element warstw metalu (niklowanie, chromowanie). Wówczas na anoda musi by wykonana z materiału, którym chcemy pokrywa przedmiot u yty jako katoda.

Obliczony na podstawie wyników do wiadczenia równowa nik elektrochemiczny miedzi nie

 kg 

odbiega od jego rzeczywistej tablicowej, która wynosi 3,294·10-7 

 .. Warto stałej

 C 

 C 

Warto stałej Faradaya równie nie ró ni si od warto ci tablicowej(9,6485·104 

 ).

 mol 

wiadczy to o tym, e do wiadczenie zostało poprawnie wykonane.

4