實驗測儀器常數採用什麼辦法
⑴ 溶液表面張力的測定及等溫吸附 本實驗為何要測定儀器常數
Δp=2γ/R.LZ所說的儀器常數就是1/R.因為這個實驗可以達到的精度很高內,所以應當滿足容1/R的精度也要高.但是這個是精密的玻璃儀器,容易受溫度影響,所以在進行實驗時,都要測定一下儀器常數;且管口半徑實在太小,不易直接測量,所以一般採用已知表面張力γ的純水進行測量儀器常數.
⑵ 光電效應測普朗克常數方法研究
用光電效應測普朗克常數
<大學物理實驗>課本P280
[實驗目的]
1、通過實驗深刻理解愛因斯坦的光電效應理論,了解光電效應的基本規律;
2、掌握用光電管進行光電效應研究的方法;
3、學習對光電管伏安特性曲線的處理方法,並用以測定普朗克常數。
[實驗儀器]
GD-4型智能光電效應(普朗克常數)實驗儀(由光電檢測裝置和實驗儀主機兩部分組成)
光電檢測裝置包括:光電管暗箱GDX-1,高壓汞燈箱GDX-2;高壓汞燈電源GDX-3和實驗基準平台GDX-4。
實驗主機為:GD-4型光電效應(普朗克常數)實驗儀,該儀器包含有微電流放大器和掃描電壓源發生器兩部分組成的整體儀器。
[實驗原理]
1、普朗克常數的測定
根據愛因斯坦的光電效應方程:
(1)
(其中: 是電子的動能, 是光子的能量, 是光的頻率, 是逸出功, 是普朗克常量。)
是材料本身的屬性,所以對於同一種材料 是一樣的。當光子的能量 時不能產生光電子,即存在一個產生光電效應的截止頻率 ( )
實驗中:將 和 間加上反向電壓 ( 接負極),它對光電子運動起減速作用.隨著反向電壓 的增加,到達陽極的光電子的數目相應減少,光電流減小。當 時,光電流降為零,此時光電子的初動能全部用於克服反向電場的作用。即
(2)
這時的反向電壓叫截止電壓。入射光頻率不同時,截止電壓也不同。將(2)式代入(1)式,得
(3)
(其中 )式中 都是常量,對同一光電管 也是常量,實驗中測量不同頻率下的 ,做出 曲線。在(3)式得到滿足的條件下,這是一條直線。
若電子電荷 ,由斜率 可以求出普朗克常數 。由直線上的截距可以求出溢出功 ,由直線在 軸上的截距可以求出截止頻率 。如圖(2)所示。
2、測量光電管的伏安特性曲線
在照射光的強度一定的情況下,光電管中的電流 與光電管兩端的電壓 之間存在著一定的關系。
理想曲線與實驗曲線有所不同,原因有:
①、光電管的陰極採用逸出電勢低的材料製成,這種材料即使在高真空中也有易氧化的趨向,使陰極表面各處的逸出電勢不盡相等,同時,逸出具有最大動能的光電子數目大為減少。隨著反向電壓的增高,光電流不是陡然截止,而是較快降低後平緩的趨近零點。
②、陽極是用逸出電勢較高的鉑鎢等材料做成,本來只有用遠紫外線照射才能逸出光電子,因為施加在光電管上的外電場對於這些光電子來說正是一個加速電場,使得發射的光電子由陽極飛向陰極,構成反向電流。
③暗合中的光電管即使沒有用光照射,在外加電壓下也會有微弱的電流流通,稱做暗電流,其主要原因是極間絕緣電阻漏電(包括管座以及玻璃殼內外表面的漏電)、陰極在常溫下的熱電子輻射等。暗電流與外加電壓基本成線性關系。
[實驗內容]
1、將儀器的連線接好;
2、經老師確認後,接通電源預熱儀器20分鍾;
3、熟悉儀器,進行一些簡單的操作,並將儀器調零;
4、普朗克常數的測定
選定某一光闌孔徑為 的光闌(記錄其數值),在不改變光源與光電管之間的距離 的情況下,選用不同濾色片(分別有 為 , , , , ),調節光電管兩端的電壓 ,使得光電管中的電流為0,將此時光電管兩端的電壓表示為 (稱為截止電壓),將其記錄下來;
5、測量光電管的伏安特性曲線
觀察5條譜線在同一光闌孔徑為 (記錄其數值),在不改變光源與光電管之間的距離 (記錄其數值)的情況下,改變光電管兩端的電壓 (范圍在 ),記錄電壓 和對應的光電流 。
6、驗證飽和電流與入射光強度成正比:
確定入射光波長 (記錄其數值)、光源與光電管之間的距離 (記錄其數值)以及光電管兩端的電壓 (一般為50V,這時認為光電管中的電流已達到最大值,即為飽和電流 ),改變光闌孔徑 (分別為: , , ),記錄對應的飽和光電流 ;
7、整理實驗儀器
結束實驗時,要將實驗儀器按原樣擺放好;
[數據的測量與處理]
1、普朗克常數的測定
表一、 關系光闌孔
入射光波長
365.0 404.7 435.8 546.1 577.0
對應頻率
8.214 7.408 6.879 5.490 5.196
截止電壓
要求:根據表一的實驗數據(用最小二乘法處理),得出 直線的斜率 ,即可用 求出普朗克常數,並用普朗克常數的公認值 比較實驗相對誤差 ,式中 , 。
2、測光電管的伏安特性曲線:
表二、 ,
要求:在坐標紙上繪出 關系曲線,並描述其特點。
3、驗證飽和電流與入射光強度成正比:
表三、 ( 為光的強度)關系 , ,
光闌孔
2 4 8
要求:作圖分析實驗數據(提示: 與 成正比例)
[實驗總結和誤差分析]
⑶ 什麼是燃燒熱其終極產物是什麼實驗測儀器常數採用什麼樣的辦法
燃燒熱(ΔcH0)是指物質與氧氣進行完全燃燒反應時放出的熱量。它一般用單位物質的量、單位質量或單位體積的燃料燃燒時放出的能量計量。燃燒反應通常是烴類在氧氣中燃燒生成二氧化碳、水並放熱的反應。燃燒熱可以用彈式量熱計測量,也可以直接查表獲得反應物、產物的生成焓(ΔfH0)再相減求得。
定義
在25℃,100kPa時,(舊的標准態壓力為1 atm=101 kPa,即1標准大氣壓,新的標准態壓力改為1 bar=100 kPa。北京大學出版社,《普通化學原理(第四版)》85頁註解1)1 mol純物質完全燃燒生成穩定的化合物時所放出的熱量,叫做該物質的燃燒熱.單位為kJ/mol
折疊要點
1.規定在101 kPa壓強,測出反應所放出的熱量,因為壓強不定,反應熱數值不相同.
2.規定可燃物物質的量為1 mol。(具有可比性)
3.規定必須生成穩定的氧化物的原因是,即使是等量的純物質在等壓強情況下,與不同氣體燃燒釋放出的熱量不同,例如 Mg(s) 在 O2(g)和 Mg(s)在 Cl2(g)燃燒釋放的熱量不同。為了統一標准,規定生成化合物。
4.規定可燃物完全燃燒生成穩定化合物所放出的熱量為標准.(例如:H2S(g)+1/2O2(g)===H2O(l)+S↓; ΔH1,由於生成的S沒有燃燒完全,所以這個反應放出的熱量ΔH1不能作為H2S的燃燒熱,當H2S(g)+3/2O2(g)===H2O(l)+SO2(g);ΔH2,這時水的狀態為穩定的液態,而也生成穩定的氧化物SO2,所以這時的ΔH2就是H2S的燃燒熱。另外,對於水來說,1mol可燃物完全燃燒必須生成液態水時放出的熱量才能稱為燃燒熱,氣態水不可以。)
折疊注意點
1.燃燒熱是以1 mol可燃物作為標准來進行測定的,因此在計算燃燒熱時,熱化學方程式里其他物質的化學計量數常出現分數:如H2(g)+ 1/2O2(g)====H2O(l);ΔH=-285.8 kJ·mol 這時的分數是代表摩爾數(即為參加反應的物質的量)而不是分子個數,所以是合理的。
注:化學方程式系數只為整數,而熱化學方程式可以有分數。
2.熱化學方程式中ΔH表示生成物總焓與反應物總焓之差。
3.反應熱中ΔH為負,則為放熱反應;為正,則為吸熱反應,燃燒熱為反應熱的一種,其ΔH為負值。
4. 反應熱化學方程式中ΔH為負值。而在敘述時:
用正值描述可以記憶為燃燒熱為負值,△H有正負,+為吸,-為放,強化記憶有幫助。
5.反應物一般為純凈物
折疊編輯本段熱值
有時燃料的燃燒熱可以被表示成 HHV (高熱值), LHV (低熱值), 或是 GHV (總熱值)。
低熱值 跟以氣態形式被排放出來的水有關,因此那些被用來汽化水的能量不能被視為熱。
總熱值 跟以氣態形式被排放出來的水有關,並包括在燃燒之前存在於燃料中的水。這個值對於像是木材或是煤等燃料來說非常重要,因為這些燃料通常在燃燒之前都包含一定量的水。
高熱值 相等於燃燒熱,因為反應中焓變化假設化合物在燃燒前後都保持在常溫之下,在這種情況燃燒所產生的水為液態水。
⑷ 普朗克常數測定的物理實驗中實驗用什麼方法確定截止電壓的,為什麼要採用此種方法
這個實驗主要是根據愛因斯坦的這個方程來做的 eU=1/2mv^2=hv-hv0
當用頻率為v的光照射時,會有光版電子出來,然後權加上電壓,電子會減速,當觀察不到光電流時說明 eU=1/2mv^2,此時的U就是截止電壓。
⑸ rc電路的時間常數的物理意義是什麼,如何用實驗的方法測
RC電路時間常數反映了電流充放電的快慢。如果按初始速度放電,正好在T秒放完,當然實際放電速度是變化的。實驗錄到電壓或電流的波形,就可以找出T。
⑹ 最大泡壓法測表面張力 儀器常數K
溶液的吸附作用和液體表面張力的測定
一.實驗目的
1.用最大泡壓法測定不同濃度的表面活性物質(正丁醇)溶液在一定溫度下的表面張力;
2.應用Gibbs和Langmuir吸附方程式進行精確作圖和圖解微分,計算不同濃度正丁醇溶液的表面吸附量和正丁醇分子截面積,以加深對溶液吸附理論的理解;
3.掌握作圖法的要點,提高作圖水平。
二.實驗原理
當液體中加入某種溶質時,其表面張力要發生變化。例如在水中溶入醇、醛、酮等有機化合物,水的表面張力要減小;若加入某些無機物,則水的表面張力稍有增大。溶液系統可通過自動調節不同組分在表面層中的量來降低表面Gibbs能,使系統趨於穩定。因此,若加入的溶質能夠降低溶液的表面張力,則該溶質力圖濃集在表面上;反之,則該溶質在表面層中的濃度一定低於溶液的內部,這種表面層中某物質的含量與溶液本體中不同的現象,稱之為表面吸附作用。當表面層中物質的量大於本體溶液中的量,叫做發生了正吸附,反之為發生負吸附,Gibbs用熱力學方法導出了一定溫度下,吸附量的定量公式——Gibbs吸附等溫式:
=-
式中, 為表面吸附量(mol/m2);γ為表面張力(N/m或J/ m2);T為熱力學溫度(K);c為溶液本體的平衡濃度(mol/L);R為氣體常數[J/(mol•K)]。
能使溶劑水的表面張力降低的溶質通常稱為表面活性物質。工業上和生活中所用的去污劑、起泡劑、乳化劑及潤滑劑等都是表面活性物質。表面活性物質的分子是由親水的極性部分和憎水的非極性部分構成的,正丁醇分子為ROH型一元醇,其羥基為親水基,烴基為憎水基,當它溶於水後,在溶液表面層形成羥基朝下,烴基朝上的正丁醇單分子層。當溶液濃度增加時,表面吸附量也增加;當濃度足夠大時,吸附量達極大值 ,表面溶液的表面吸附達飽和狀態。 可近似看成表面上定向排滿單分子層時單位表面積中正丁醇的物質量。
正丁醇溶液的γ-c曲線示於圖一。從曲線可求得不同濃度下的dγ/dc值,將各值待入Gibbs公式可計算不同濃度時表面吸附量 。如果作 -c曲線,可求得飽和吸附量 ,並由下式計算出正丁醇的分子截面積:
S=
式中,N0為Avgodro常數(6.02×1023/mol)。
實際上將 -c曲線外推求 比較困難。設氣固單分子層吸附的Langmuir吸附等溫式適用於溶液的表面吸附,並以表面吸附量 (表面超量)代替單位表面上所含正丁醇的物質量,則有:
θ=
或
式中,θ為吸附分數,c為溶液本體的平衡濃度,K為與溶液表面吸附有關的經驗常數。由 ~c作圖可得一直線,由直線斜率求 ,進而可求分子的截面積S。
圖一 γ~c曲線、 ~ c曲線和 ~c曲線
圖二 最大泡壓法測液體表面張力儀器裝置圖
用最大泡壓法測表面張力方法如下:測定液體表面張力的方法很多,如毛細管升高法、滴重法、環法、滴外形法等等。本實驗採用最大泡壓法,實驗裝置如圖二所示。
圖二中A為充滿水的抽氣瓶;B為直徑為0.2~0.3mm的毛細管;C為樣品管;D為U型壓力計,內裝水以測壓差;E為放空管;F為恆溫槽。
將毛細管豎直放置,使滴口瓶面與液面相切,液體即沿毛細管上升,打開抽氣瓶的活栓,讓水緩緩滴下,使樣品管中液面上的壓力漸小於毛細管內液體上的壓力(即室壓),毛細管內外液面形成一壓差,此時毛細管內氣體將液體壓出,在管口形成氣泡並逐漸脹大,當壓力差在毛細管口所產生的作用力稍大於毛細管口液體的表面張力時,氣泡破裂,壓差的最大值可由U型壓力計上讀出。
若毛細管的半徑為r,氣泡從毛細管出來時受到向下的壓力為:
式中,△h為U型壓力計所示最大液柱高度差,g為重力加速度,ρ為壓力計所貯液體的密度。氣泡在毛細管口所受到的由表面張力引起的作用力為2πr•γ,氣泡剛脫離管口時,上述二力相等:
若將表面張力分別為 和 的兩種液體用同一支毛細管和壓力計用上法測出各自的 和 ,則有如下關系:
即
對同一支毛細管來說,K值為一常數,其值可借一表面張力已知的液體標定。本實驗用純水作為基準物質,20.0℃時純水的表面張力為7.275×10-2N/m(或J/m2)。
三.儀器和試劑
表面張力測定裝置(包括恆溫槽)1套;容量瓶100ml1個,50ml5個;1ml刻度移液管1支;吸耳球1個;正丁醇(二級);去離子水。
四.實驗步驟
1.溶液配製
按表分2次配製9份溶液,第一次1~5號,第二次配製6~9號。
表 - 正丁醇表面張力測定溶液配製方法
樣品號數
1
2
3
4
5
6
7
8
9
容量瓶體積/cm3
100
50
50
50
50
50
50
50
50
/cm3
0.10
0.10
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.如圖裝配儀器,恆溫槽溫度調至20.0℃,樣品管內置待測液體,毛細管豎直放置,毛細管口與液面相切。恆溫5min以上,測定液體的表面張力。
3.測定毛細管常數。樣品管內加入一定量蒸餾水(以放入毛細管後管口剛好與液面相切為准),旋動抽氣瓶活栓讓水緩緩滴下,使氣泡從毛細管均勻逸出,以3~5s逸出1個氣泡為宜,記錄壓力計兩側液面之最高和最低讀數各三次,取 的平均值計算毛細管常數K值。
4.同法測定各正丁醇溶液的 值,測量順序由稀到濃,每次測量前用樣品沖洗樣品管和毛細管數次。
五.數據處理
1.計算各濃度正丁醇溶液的表面張力,並作γ-c曲線;
樣品號數
1
2
3
4
5
6
7
8
9
溶液濃度c
2.用雙玻璃棒法求六個以上切點(均勻分布)的 )值;
3.計算 值,並求c/ 值;
4.作c/ ~c圖,得一直線,由直線斜率求 值;
5.計算出正丁醇的分子截面積。文獻記載直鏈醇類的分子截面積約為2.2×10-19m2,並以此求出相對誤差。
⑺ 測量普朗克常數有什麼方法
通過光電效應實驗,驗證愛因斯坦方程,並測定普朗克常量.
1准備
點燃汞燈預熱.
用專用電纜將微電流放大器的輸入端與光電管輸出端連接好,將光電管的加速電壓輸入端和放大器的加速電壓輸出端也連接好,接通電源,使放大器充分預熱(一般為20min左右).
2調整
(1) 將測量范圍旋鈕調到「短路」,除去遮光孔罩,打開暗箱的觀察窗,調整光源及物鏡位置,使汞燈清晰地成像在光電管陽極圈中央部位,然後將遮光蓋蓋好.
(2) 先將功能鍵撥至「A」,旋轉「調零」旋鈕使放大器短路電流顯示為「0.00」,再將「測量范圍」旋鈕轉至「滿度」,旋轉「滿度」旋鈕使電流值顯示為「100.00」.然後將「測量范圍」旋鈕轉至所需測量檔,再用調零電位器調整為「0.00」.
3 測定光電管暗電流特性曲線
將電表功能鍵撥至「2V」檔,轉動電壓調節旋鈕,使電表顯示為-2V,將電表功能鍵撥至「A」,轉動「測量范圍」旋鈕至10-12檔,這時數字表顯示出該電壓下的暗電流值.按上述方法從-2V至0V之間每隔0.2V測量,並將相對應的電壓和電流值作暗電流特性曲線.
4 確定截止電壓-U0′
(1) 除去遮光孔蓋,裝上波長為404.7nm的濾光片,從-2V開始,轉動「加速電壓」調節旋鈕,按步驟3的方法每隔0.1V記一次相對應的電壓和電流值,作出光電流特性曲線(在特性曲線的轉彎處,可每隔0.05V記一次數據),找出光電流特性曲線與暗電流特性曲線的交點-U0′,即為波長404.7nm時的截止電壓.
(2) 按以上方法分別測得波長為435.8nm、546.1nm、577.0nm時的光電流特性曲線,並求得相應的截止電壓-U0′.
5 計算普朗克常量h
利用上面所得的數據,根據直線擬合(線性回歸)的方法或圖解法求出擬合直線的斜率b和普朗克常量h.最後作I-U特性曲線.
注 意 事 項
(1) 應注意不使光照在光電管陽極上.
(2) 測試時,如遇環境濕度大,應將光電管和微電流放大器進行乾燥處理,以減少漏電流的影響.
(3) 測定截止電壓時,電壓的調節應平穩、緩慢,並以光電流為零時反向電壓的最小值為該波長的截止電壓.如果所用光電管暗電流的測定值均很小,即暗電流可視為零,只要在電流檔測試時,漫漫調節加速電壓,使光電流顯示為零,再將功能鍵撥至「2V」,所顯示的電壓值即為該單色光照射時的截止電壓-U0′.
(4) 平時應將光電管保存在乾燥暗箱內,實驗時也應盡量減少光照,實驗後用遮光蓋將進光孔蓋住.
(5) 對精密儀器應注意防震、防塵、防潮.
⑻ 玻爾茲曼常數還可以用什麼方法測量
P=nkT=(m/(M×V))×kT
由此可以推導出玻爾茲曼常數k值為
k=P×M×V÷m÷T (M為相對分子質量)
由公式可知版只要測出壓強 容器體權積 氣體溫度及質量就可求出k,不過此種方法對儀器精度要求高,所以不實用。
知識都是一個系統,實驗與理論結合,大物學的理論要與實驗相結合。
⑼ 介電常數是用什麼儀器檢測的有專用檢測儀器嗎能否推薦一下檢測標准!
理論上凡是能夠測定電容的儀器都可以檢測介電常數。
我們使用的是LCR+專用夾具專
市場上也有屬標稱XX專用檢測儀的,本質上都是測電容!自己可以去搜一搜!免得推薦有廣告之嫌!
常用的檢測方法標准有:GB/T 1409 測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內)下電容率和介質損耗因數的推薦方法
GB/T 1693 硫化橡膠 介電常數和介質損耗角正切值的測定方法
GB/T 21216 絕緣液體 測量電導和電容確定介質損耗因數的試驗方法
ASTM D150 固體電絕緣材料的交流損耗特性及介電常數的試驗方法
