Физические методы определения атомной массы химического элемента

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Физические методы определения атомной массы химического элемента

Щербакова А.И. 1
1МБОУ Школа № 129 г.о.Самары
Абрамова М.В. 1
1МБОУ Школа № 129 г.о.Самары


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Цель работы: Определить экспериментальноотносительную атомную массу химического элемента неизвестного вещества в условиях школьной лаборатории.

Задачи:

Экспериментально определить относительную атомную массу химического элемента вещества с помощью физических методов измерения.

ИспользуякалькуляторCASIO CLASSWIZ, оценить границы случайнойпогрешности.

Сделатьвыводы.

Теоретический материал

1. Повторите основные понятия и термины, используемые в работе.

Относительная атомная масса – показывает во сколько раз масса данного атома химического элемента больше 1/12 массы изотопа12С.

Изотопы атомы одного химического элемента, имеющие разное количество нейтронов и одинаковое число протоновв ядре, следовательно, имеющие разные относительные атомныемассы.

Удельная теплоемкость вещества это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты необходимо сообщить телу массой 1кг, чтобы изменить его температуру на10С.

Масса Эквивалента - такая масса вещества, которая вступает в реакцию или замещает 1 моль«H».

В 181 Дюлонг совместно с Пти, установили закон теплоёмкости твёрдых тел, согласно которому произведение удельных теплоёмкостей простых твёрдых тел на относительную атомную массу образующих элементов есть величина приблизительно постоянная.

В современных единицах измерения эта величина примерно равна 25,12Дж/(г •0С) .

Значит Ar = 25,12/c,где с- удельная теплоемкость вещества.

2. Практическая часть

Оборудование: рычажныевесы, наборгирь, мензурка, лабораторный стаканчик сводой, электрическийчайник, калориметр, исследуемое цилиндрическое твердое тело, термометр, калькулятор CASIO CLASSWIZ.

3. Порядок выполнения работы:

1. С помощью рычажных весов определите массу твердого тела цилиндрической формы.

2. Определите начальную температуру твердого тела (т.к. тело длительное время находилось в классе, то его температура равна температуре воздуха в помещении)

3. Определите с помощью мензурки объем горячей воды.

4. Зная плотность воды (1000кг/м³), рассчитайте ее массу.

5. Перелейте воду в калориметр и определите ее начальную температуру.

6. Привяжите к телу нить и опустите его в калориметр с горячей водой.

7. Определите установившуюся температуру (как только показания

термометра более изменяться не будут)

8. Составьте уравнение теплового баланса.

Q1=c1m1(t-t1), где Q1- количество теплоты, отданное водой в результате теплообмена, с1 –удельная теплоемкость воды (табличная величина),

m1 – масса воды, t –конечная температура, t1 – начальная температура воды,

Q2=c2m2(t-t2), где Q2- количество теплоты, полученное твердым телом в результате теплообмена, с2 –удельная теплоемкость вещества (нужно определить), m2 – масса вещества, t2 – начальная температура исследуемого тела.

Потерями энергии на обмен с окружающей средой пренебрежем.

Следовательно, уравнение теплового баланса в данном случае имеет вид:

Q1 + Q2 = 0 ,

следовательно c2 = c1m1(t-t1) /(- m2(t-t2))

Результаты измерений и вычислений, запишите в таблицу:

Результаты вычислений запишем в таблицу:

4. Воспользуемся калькулятором для оценки границ случайной погрешности

Результаты измерений вносим в калькулятор:

1. Включим калькулятор, клавиша «ON».

2. Нажмем клавишу «MODE». Войдем в режим статистики.

На дисплее видно указание « 2: STAT».

3. Для входа в режим статистики нажмем клавишу с цифрой «2».

4. На дисплее найдем указание о расчете параметров экспериментов, в которых проводятся многократные измерения одной и той же величины «1: 1-VAR», нажмем клавишу с цифрой «1».

5. Откроется таблица с одной колонкой.

Внесем в таблицу результаты опытов:

набираете результат 25,12

нажимаете клавишу «=»

набираете результат 25,33

нажимаете клавишу «=»

набираете результат 23,03

нажимаете клавишу «=»

Расчет погрешности измерения

1. Входим в режим расчетов, нажимаем клавишу «АС».

2. Для входа в режим статистических расчетов нажимаем сначала «OPTN», затем нажимаем клавишу с цифрой «2» (функция этой клавиши - статистика).

3. На дисплее видим:

 

Округлим до сотых

Среднее значение = 24,50 а.е.м. (верхняя строчка)

С реднеквадратичное отклонение = 1, 04 а.е.м.

Среднеквадратичное отклонение измеряется в единицах измерения самой случайной величины и используется при расчёте стандартной ошибки среднего арифметического.

Рассчитаем погрешностьсреднего

n=3

?=1,04 / 1,73= 0,60

Вывод: относительная атомная масса исследуемого вещества равна

Аr = 24, 50 ± 0,60 (а.е.м.)

Список литературы:

1. alhimik.ru

2. alhimikov.net

3. av-physics.narod.ru

4. chemisttry.ucoz.ru

5. ru.wikipedia.org

6. techemy.com

7. znanija.com

8. Хомченко И.Г. Общая химия, М, Химия, 1990;

9. Энциклопедический словарь юного химика. Сост Крицман В.А., Станцо В.В., М, Педагогика, 1996

Просмотров работы: 77