Mariusz Jaworski 3.12.96.

Laboratorium z fizyki ogólnej

Sprawozdanie z
wiczenia nr 47

Temat
wiczenia :Badanie zale
no
ci przewodnictwa elektrolitów od temperatury

Przebieg
wiczenia :

1. Wyznaczenie zale
no
ci konduktywno
ci od temperatury

2. Wyznaczenie zale
no
ci lepko
ci od temperatury

3. Sprawdzenie prawa Waldena

Wst
p

Przewodnictwo pr
du elektrycznego w elektrolitach odbywa si
za po
rednictwem jonów elektrolitu, które powstaj
w wyniku dysocjacji jego oboj
tnych cz
steczek i staj
si
no
nikami
adunku elektrycznego. Poniewa
s
one stosunkowo masywne, konduktancja jonowa zwi
zana jest z transportem masy. Efektywno

tego transportu zale
y bezpo
rednio od ruchliwo
ci jonów. Zale
no

konduktywno
ci od ruchliwo
ci wyra
a wzór :  = cF (+ + -), gdzie :

 : stopie
dysocjacji,

c : st

enie gramorównowa
nikowe roztworu,

F : sta
a Faradaya,

±: ruchliwo

jonów.

Wed
ug empirycznego prawa Waldena iloczyn konduktywno
ci i lepko
ci dla elektrolitów pozostaje sta
y.

Ró
nica mi
dzy akumulatorem a bateri

Akumulator, w przeciwie
stwie do baterii stanowi ogniwo odwracalne. Oznacza to,
e reakcje towarzysz
ce wytwarzaniu pr
du elektrycznego s
odwracalne i ilo

energii jak
nale
y dostarczy
ogniwu , aby przeprowadzi
proces odwrotny jest równa ilo
ci energii wytworzonej w procesie pierwotnym.(w cyklu
adowania i roz
adowania pozostaje sta
a ilo

elektrolitu).Przyk
adowo dla akumulatora o
owiowego :

- anod
stanowi p
yta z tlenku o
owiu, a katod
p
yta z metalicznego o
owiu; elektrolitem jest roztwór kwasu siarkowego.W trakcie roz
adowania zachodz
nast
puj
ce reakcje :

- na katodzie : Pb=Pb2++2e

- na anodzie: PbO2+4H++2e=Pb2++2H2O,

w procesie
adowania s
to te same reakcje tylko czytane od prawej strony.

Jony Pb2+ wydzielaj
si
jako PbSO4 ( który rozpada si
z powrotem na Pb i (SO4)2- po przy
o
eniu napi
cia
aduj
cego).

Dla baterii, czyli ogniwa suchego mamy :

- katod
z cynku, na której zachodzi reakcja : Zn=Zn2+ + 2e,

- anod
w
glow
, która dostarcza elektronów kationom wodorowym : 2H++2e=H2 .

Elektolitem jest pasta z chlorku amonowego, z dodatkiem chlorku cynkowego lub magnezowego, wody i ziemii okrzemkowej. Wa
n
rol
w tym ogniwie odgrywa depolaryzator MnO2, który wi

e cz
steczki wodorowe zbieraj
ce si
wokó
anody w reakcji: MnO2+H2=2MnO(OH).

Reakcje elektrodowe w baterii nie s
odwracalne.

Opracowanie wyników

T [C]	 [S/m]	 [%]	t [s]	t [%]	 [cP]	[%]	*	*	*[%]
23	0.35	0.31	158	1.26	2.72	5.02	0.96	0.05	5.10
27	0.39	0.28	144	1.38	2.49	4.88	0.97	0.05	5.02
30	0.43	0.25	138	1.45	2.37	4.82	1.02	0.05	5.19
32	0.43	0.25	130	1.54	2.24	4.74	0.98	0.05	4.89
38	0.49	0.22	109	1.83	1.88	4.53	0.94	0.04	4.45
42	0.54	0.20	98	2.04	1.69	4.42	0.91	0.04	4.22
45	0.57	0.19	90	2.22	1.55	4.34	0.89	0.04	4.02
50	0.63	0.17	82	2.45	1.41	4.26	0.89	0.03	3.93

Bezwzgl
dny b

d pomiaru konduktywno
ci wyliczony ze wzoru :

 = 0.5%zakresu+1 cyfra , wynosi :

 = (0.005*2 + 0.001) = 0.0011

Pomiar lepko
ci w wiskozymetrze Hoepplera polega
na pomiarze czasu opadania kulki w polu grawitacyjnym z przeciwdzia
aj
c
si

lepko
ci elektrolitu i przemno
eniu go przez sta

Kw

= Kw*t , Kw= (0.0172±0.0001)cP/s .

Czas t jest ka
dorazowo
redni
z dwóch pomiarów. t przyj
to 2s.

rednia warto

iloczynu <*> = 0.94 ,
rednie odch. std. S = 0.05 .

Wnioski

Zgodnie z tabel
iloczyn * pozostaje zachowany (sta
y), a wi
c prawoWaldena pozostaje s
uszne. Wyst
puje
cis
a zale
no

mi
dzy konduktywno
ci
a ruchliwo
ci
elektrolitu. S
dz
c z wykresu mo
na by postulowa
zale
no

liniow
badanych wielko
ci od temperatury, skad inn
d jednak wiadomo,
e zale
no

(T) jest postaci (T)=Aexp(B/T).

Pomimo,
e obliczenia b

du dla iloczynu * nie obejmuj
b

du ustalenia temperatury, która nie by
a idealnie sta
a w trakcie stosunkowo d
ugiego czasu wykonywania pomiaru lepko
ci
rednie odchylenie standardowe od <*> pozostaje bliskie b

dowi wyliczonemu analitycznie.

---