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实验测仪器常数采用什么办法

发布时间: 2021-01-22 03:52:10

⑴ 溶液表面张力的测定及等温吸附 本实验为何要测定仪器常数

Δp=2γ/R.LZ所说的仪器常数就是1/R.因为这个实验可以达到的精度很高内,所以应当满足容1/R的精度也要高.但是这个是精密的玻璃仪器,容易受温度影响,所以在进行实验时,都要测定一下仪器常数;且管口半径实在太小,不易直接测量,所以一般采用已知表面张力γ的纯水进行测量仪器常数.

⑵ 光电效应测普朗克常数方法研究

用光电效应测普朗克常数
<大学物理实验>课本P280
[实验目的]
1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论,了解光电效应的基本规律;
2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法;
3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并用以测定普朗克常数。
[实验仪器]
GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成)
光电检测装置包括:光电管暗箱GDX-1,高压汞灯箱GDX-2;高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。
实验主机为:GD-4型光电效应(普朗克常数)实验仪,该仪器包含有微电流放大器和扫描电压源发生器两部分组成的整体仪器。
[实验原理]
1、普朗克常数的测定
根据爱因斯坦的光电效应方程:
(1)
(其中: 是电子的动能, 是光子的能量, 是光的频率, 是逸出功, 是普朗克常量。)
是材料本身的属性,所以对于同一种材料 是一样的。当光子的能量 时不能产生光电子,即存在一个产生光电效应的截止频率 ( )
实验中:将 和 间加上反向电压 ( 接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压 的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当 时,光电流降为零,此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。即
(2)
这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时,截止电压也不同。将(2)式代入(1)式,得
(3)
(其中 )式中 都是常量,对同一光电管 也是常量,实验中测量不同频率下的 ,做出 曲线。在(3)式得到满足的条件下,这是一条直线。
若电子电荷 ,由斜率 可以求出普朗克常数 。由直线上的截距可以求出溢出功 ,由直线在 轴上的截距可以求出截止频率 。如图(2)所示。
2、测量光电管的伏安特性曲线
在照射光的强度一定的情况下,光电管中的电流 与光电管两端的电压 之间存在着一定的关系。
理想曲线与实验曲线有所不同,原因有:
①、光电管的阴极采用逸出电势低的材料制成,这种材料即使在高真空中也有易氧化的趋向,使阴极表面各处的逸出电势不尽相等,同时,逸出具有最大动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增高,光电流不是陡然截止,而是较快降低后平缓的趋近零点。
②、阳极是用逸出电势较高的铂钨等材料做成,本来只有用远紫外线照射才能逸出光电子,因为施加在光电管上的外电场对于这些光电子来说正是一个加速电场,使得发射的光电子由阳极飞向阴极,构成反向电流。
③暗合中的光电管即使没有用光照射,在外加电压下也会有微弱的电流流通,称做暗电流,其主要原因是极间绝缘电阻漏电(包括管座以及玻璃壳内外表面的漏电)、阴极在常温下的热电子辐射等。暗电流与外加电压基本成线性关系。
[实验内容]
1、将仪器的连线接好;
2、经老师确认后,接通电源预热仪器20分钟;
3、熟悉仪器,进行一些简单的操作,并将仪器调零;
4、普朗克常数的测定
选定某一光阑孔径为 的光阑(记录其数值),在不改变光源与光电管之间的距离 的情况下,选用不同滤色片(分别有 为 , , , , ),调节光电管两端的电压 ,使得光电管中的电流为0,将此时光电管两端的电压表示为 (称为截止电压),将其记录下来;
5、测量光电管的伏安特性曲线
观察5条谱线在同一光阑孔径为 (记录其数值),在不改变光源与光电管之间的距离 (记录其数值)的情况下,改变光电管两端的电压 (范围在 ),记录电压 和对应的光电流 。
6、验证饱和电流与入射光强度成正比:
确定入射光波长 (记录其数值)、光源与光电管之间的距离 (记录其数值)以及光电管两端的电压 (一般为50V,这时认为光电管中的电流已达到最大值,即为饱和电流 ),改变光阑孔径 (分别为: , , ),记录对应的饱和光电流 ;
7、整理实验仪器
结束实验时,要将实验仪器按原样摆放好;

[数据的测量与处理]
1、普朗克常数的测定
表一、 关系光阑孔
入射光波长
365.0 404.7 435.8 546.1 577.0
对应频率
8.214 7.408 6.879 5.490 5.196
截止电压

要求:根据表一的实验数据(用最小二乘法处理),得出 直线的斜率 ,即可用 求出普朗克常数,并用普朗克常数的公认值 比较实验相对误差 ,式中 , 。
2、测光电管的伏安特性曲线:
表二、 ,

要求:在坐标纸上绘出 关系曲线,并描述其特点。

3、验证饱和电流与入射光强度成正比:
表三、 ( 为光的强度)关系 , ,
光阑孔
2 4 8

要求:作图分析实验数据(提示: 与 成正比例)
[实验总结和误差分析]

⑶ 什么是燃烧热其终极产物是什么实验测仪器常数采用什么样的办法

燃烧热(ΔcH0)是指物质与氧气进行完全燃烧反应时放出的热量。它一般用单位物质的量、单位质量或单位体积的燃料燃烧时放出的能量计量。燃烧反应通常是烃类在氧气中燃烧生成二氧化碳、水并放热的反应。燃烧热可以用弹式量热计测量,也可以直接查表获得反应物、产物的生成焓(ΔfH0)再相减求得。
定义
在25℃,100kPa时,(旧的标准态压力为1 atm=101 kPa,即1标准大气压,新的标准态压力改为1 bar=100 kPa。北京大学出版社,《普通化学原理(第四版)》85页注解1)1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热.单位为kJ/mol
折叠要点
1.规定在101 kPa压强,测出反应所放出的热量,因为压强不定,反应热数值不相同.
2.规定可燃物物质的量为1 mol。(具有可比性)
3.规定必须生成稳定的氧化物的原因是,即使是等量的纯物质在等压强情况下,与不同气体燃烧释放出的热量不同,例如 Mg(s) 在 O2(g)和 Mg(s)在 Cl2(g)燃烧释放的热量不同。为了统一标准,规定生成化合物。
4.规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准.(例如:H2S(g)+1/2O2(g)===H2O(l)+S↓; ΔH1,由于生成的S没有燃烧完全,所以这个反应放出的热量ΔH1不能作为H2S的燃烧热,当H2S(g)+3/2O2(g)===H2O(l)+SO2(g);ΔH2,这时水的状态为稳定的液态,而也生成稳定的氧化物SO2,所以这时的ΔH2就是H2S的燃烧热。另外,对于水来说,1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热,气态水不可以。)
折叠注意点
1.燃烧热是以1 mol可燃物作为标准来进行测定的,因此在计算燃烧热时,热化学方程式里其他物质的化学计量数常出现分数:如H2(g)+ 1/2O2(g)====H2O(l);ΔH=-285.8 kJ·mol 这时的分数是代表摩尔数(即为参加反应的物质的量)而不是分子个数,所以是合理的。
注:化学方程式系数只为整数,而热化学方程式可以有分数。
2.热化学方程式中ΔH表示生成物总焓与反应物总焓之差。
3.反应热中ΔH为负,则为放热反应;为正,则为吸热反应,燃烧热为反应热的一种,其ΔH为负值。
4. 反应热化学方程式中ΔH为负值。而在叙述时:
用正值描述可以记忆为燃烧热为负值,△H有正负,+为吸,-为放,强化记忆有帮助。
5.反应物一般为纯净物
折叠编辑本段热值
有时燃料的燃烧热可以被表示成 HHV (高热值), LHV (低热值), 或是 GHV (总热值)。
低热值 跟以气态形式被排放出来的水有关,因此那些被用来汽化水的能量不能被视为热。
总热值 跟以气态形式被排放出来的水有关,并包括在燃烧之前存在于燃料中的水。这个值对于像是木材或是煤等燃料来说非常重要,因为这些燃料通常在燃烧之前都包含一定量的水。
高热值 相等于燃烧热,因为反应中焓变化假设化合物在燃烧前后都保持在常温之下,在这种情况燃烧所产生的水为液态水。

⑷ 普朗克常数测定的物理实验中实验用什么方法确定截止电压的,为什么要采用此种方法

这个实验主要是根据爱因斯坦的这个方程来做的 eU=1/2mv^2=hv-hv0
当用频率为v的光照射时,会有光版电子出来,然后权加上电压,电子会减速,当观察不到光电流时说明 eU=1/2mv^2,此时的U就是截止电压。

⑸ rc电路的时间常数的物理意义是什么,如何用实验的方法测

RC电路时间常数反映了电流充放电的快慢。如果按初始速度放电,正好在T秒放完,当然实际放电速度是变化的。实验录到电压或电流的波形,就可以找出T。

⑹ 最大泡压法测表面张力 仪器常数K

溶液的吸附作用和液体表面张力的测定

一.实验目的

1.用最大泡压法测定不同浓度的表面活性物质(正丁醇)溶液在一定温度下的表面张力;

2.应用Gibbs和Langmuir吸附方程式进行精确作图和图解微分,计算不同浓度正丁醇溶液的表面吸附量和正丁醇分子截面积,以加深对溶液吸附理论的理解;

3.掌握作图法的要点,提高作图水平。

二.实验原理

当液体中加入某种溶质时,其表面张力要发生变化。例如在水中溶入醇、醛、酮等有机化合物,水的表面张力要减小;若加入某些无机物,则水的表面张力稍有增大。溶液系统可通过自动调节不同组分在表面层中的量来降低表面Gibbs能,使系统趋于稳定。因此,若加入的溶质能够降低溶液的表面张力,则该溶质力图浓集在表面上;反之,则该溶质在表面层中的浓度一定低于溶液的内部,这种表面层中某物质的含量与溶液本体中不同的现象,称之为表面吸附作用。当表面层中物质的量大于本体溶液中的量,叫做发生了正吸附,反之为发生负吸附,Gibbs用热力学方法导出了一定温度下,吸附量的定量公式——Gibbs吸附等温式:

=-
式中, 为表面吸附量(mol/m2);γ为表面张力(N/m或J/ m2);T为热力学温度(K);c为溶液本体的平衡浓度(mol/L);R为气体常数[J/(mol•K)]。

能使溶剂水的表面张力降低的溶质通常称为表面活性物质。工业上和生活中所用的去污剂、起泡剂、乳化剂及润滑剂等都是表面活性物质。表面活性物质的分子是由亲水的极性部分和憎水的非极性部分构成的,正丁醇分子为ROH型一元醇,其羟基为亲水基,烃基为憎水基,当它溶于水后,在溶液表面层形成羟基朝下,烃基朝上的正丁醇单分子层。当溶液浓度增加时,表面吸附量也增加;当浓度足够大时,吸附量达极大值 ,表面溶液的表面吸附达饱和状态。 可近似看成表面上定向排满单分子层时单位表面积中正丁醇的物质量。

正丁醇溶液的γ-c曲线示于图一。从曲线可求得不同浓度下的dγ/dc值,将各值待入Gibbs公式可计算不同浓度时表面吸附量 。如果作 -c曲线,可求得饱和吸附量 ,并由下式计算出正丁醇的分子截面积:

S=
式中,N0为Avgodro常数(6.02×1023/mol)。

实际上将 -c曲线外推求 比较困难。设气固单分子层吸附的Langmuir吸附等温式适用于溶液的表面吸附,并以表面吸附量 (表面超量)代替单位表面上所含正丁醇的物质量,则有:

θ=


式中,θ为吸附分数,c为溶液本体的平衡浓度,K为与溶液表面吸附有关的经验常数。由 ~c作图可得一直线,由直线斜率求 ,进而可求分子的截面积S。

图一 γ~c曲线、 ~ c曲线和 ~c曲线
图二 最大泡压法测液体表面张力仪器装置图

用最大泡压法测表面张力方法如下:测定液体表面张力的方法很多,如毛细管升高法、滴重法、环法、滴外形法等等。本实验采用最大泡压法,实验装置如图二所示。

图二中A为充满水的抽气瓶;B为直径为0.2~0.3mm的毛细管;C为样品管;D为U型压力计,内装水以测压差;E为放空管;F为恒温槽。

将毛细管竖直放置,使滴口瓶面与液面相切,液体即沿毛细管上升,打开抽气瓶的活栓,让水缓缓滴下,使样品管中液面上的压力渐小于毛细管内液体上的压力(即室压),毛细管内外液面形成一压差,此时毛细管内气体将液体压出,在管口形成气泡并逐渐胀大,当压力差在毛细管口所产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时,气泡破裂,压差的最大值可由U型压力计上读出。

若毛细管的半径为r,气泡从毛细管出来时受到向下的压力为:

式中,△h为U型压力计所示最大液柱高度差,g为重力加速度,ρ为压力计所贮液体的密度。气泡在毛细管口所受到的由表面张力引起的作用力为2πr•γ,气泡刚脱离管口时,上述二力相等:

若将表面张力分别为 和 的两种液体用同一支毛细管和压力计用上法测出各自的 和 ,则有如下关系:


对同一支毛细管来说,K值为一常数,其值可借一表面张力已知的液体标定。本实验用纯水作为基准物质,20.0℃时纯水的表面张力为7.275×10-2N/m(或J/m2)。

三.仪器和试剂

表面张力测定装置(包括恒温槽)1套;容量瓶100ml1个,50ml5个;1ml刻度移液管1支;吸耳球1个;正丁醇(二级);去离子水。

四.实验步骤

1.溶液配制

按表分2次配制9份溶液,第一次1~5号,第二次配制6~9号。

表 - 正丁醇表面张力测定溶液配制方法

样品号数
1
2
3
4
5
6
7
8
9

容量瓶体积/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.如图装配仪器,恒温槽温度调至20.0℃,样品管内置待测液体,毛细管竖直放置,毛细管口与液面相切。恒温5min以上,测定液体的表面张力。

3.测定毛细管常数。样品管内加入一定量蒸馏水(以放入毛细管后管口刚好与液面相切为准),旋动抽气瓶活栓让水缓缓滴下,使气泡从毛细管均匀逸出,以3~5s逸出1个气泡为宜,记录压力计两侧液面之最高和最低读数各三次,取 的平均值计算毛细管常数K值。

4.同法测定各正丁醇溶液的 值,测量顺序由稀到浓,每次测量前用样品冲洗样品管和毛细管数次。

五.数据处理

1.计算各浓度正丁醇溶液的表面张力,并作γ-c曲线;

样品号数
1
2
3
4
5
6
7
8
9

溶液浓度c
2.用双玻璃棒法求六个以上切点(均匀分布)的 )值;

3.计算 值,并求c/ 值;

4.作c/ ~c图,得一直线,由直线斜率求 值;

5.计算出正丁醇的分子截面积。文献记载直链醇类的分子截面积约为2.2×10-19m2,并以此求出相对误差。

⑺ 测量普朗克常数有什么方法

通过光电效应实验,验证爱因斯坦方程,并测定普朗克常量.
1准备
点燃汞灯预热.
用专用电缆将微电流放大器的输入端与光电管输出端连接好,将光电管的加速电压输入端和放大器的加速电压输出端也连接好,接通电源,使放大器充分预热(一般为20min左右).
2调整
(1) 将测量范围旋钮调到“短路”,除去遮光孔罩,打开暗箱的观察窗,调整光源及物镜位置,使汞灯清晰地成像在光电管阳极圈中央部位,然后将遮光盖盖好.
(2) 先将功能键拨至“A”,旋转“调零”旋钮使放大器短路电流显示为“0.00”,再将“测量范围”旋钮转至“满度”,旋转“满度”旋钮使电流值显示为“100.00”.然后将“测量范围”旋钮转至所需测量档,再用调零电位器调整为“0.00”.
3 测定光电管暗电流特性曲线
将电表功能键拨至“2V”档,转动电压调节旋钮,使电表显示为-2V,将电表功能键拨至“A”,转动“测量范围”旋钮至10-12档,这时数字表显示出该电压下的暗电流值.按上述方法从-2V至0V之间每隔0.2V测量,并将相对应的电压和电流值作暗电流特性曲线.
4 确定截止电压-U0′
(1) 除去遮光孔盖,装上波长为404.7nm的滤光片,从-2V开始,转动“加速电压”调节旋钮,按步骤3的方法每隔0.1V记一次相对应的电压和电流值,作出光电流特性曲线(在特性曲线的转弯处,可每隔0.05V记一次数据),找出光电流特性曲线与暗电流特性曲线的交点-U0′,即为波长404.7nm时的截止电压.
(2) 按以上方法分别测得波长为435.8nm、546.1nm、577.0nm时的光电流特性曲线,并求得相应的截止电压-U0′.
5 计算普朗克常量h
利用上面所得的数据,根据直线拟合(线性回归)的方法或图解法求出拟合直线的斜率b和普朗克常量h.最后作I-U特性曲线.
注 意 事 项
(1) 应注意不使光照在光电管阳极上.
(2) 测试时,如遇环境湿度大,应将光电管和微电流放大器进行干燥处理,以减少漏电流的影响.
(3) 测定截止电压时,电压的调节应平稳、缓慢,并以光电流为零时反向电压的最小值为该波长的截止电压.如果所用光电管暗电流的测定值均很小,即暗电流可视为零,只要在电流档测试时,漫漫调节加速电压,使光电流显示为零,再将功能键拨至“2V”,所显示的电压值即为该单色光照射时的截止电压-U0′.
(4) 平时应将光电管保存在干燥暗箱内,实验时也应尽量减少光照,实验后用遮光盖将进光孔盖住.
(5) 对精密仪器应注意防震、防尘、防潮.

⑻ 玻尔兹曼常数还可以用什么方法测量

P=nkT=(m/(M×V))×kT
由此可以推导出玻尔兹曼常数k值为
k=P×M×V÷m÷T (M为相对分子质量)
由公式可知版只要测出压强 容器体权积 气体温度及质量就可求出k,不过此种方法对仪器精度要求高,所以不实用。
知识都是一个系统,实验与理论结合,大物学的理论要与实验相结合。

⑼ 介电常数是用什么仪器检测的有专用检测仪器吗能否推荐一下检测标准!

理论上凡是能够测定电容的仪器都可以检测介电常数。
我们使用的是LCR+专用夹具专
市场上也有属标称XX专用检测仪的,本质上都是测电容!自己可以去搜一搜!免得推荐有广告之嫌!
常用的检测方法标准有:GB/T 1409 测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长在内)下电容率和介质损耗因数的推荐方法
GB/T 1693 硫化橡胶 介电常数和介质损耗角正切值的测定方法
GB/T 21216 绝缘液体 测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法
ASTM D150 固体电绝缘材料的交流损耗特性及介电常数的试验方法

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