Statisztikus fizika » Grafitceruza nyoma

Jelenség leírása

Határozzuk meg, hány szénatom található különbözõ keménységû grafitceruzákkal húzott vonal 1 mm-es hosszán!

Magyarázat

Hegedûs Ákos (Pécs, Ciszterci Nagy Lajos Gimn., 10. o. t.) a következõ eljárással határozta meg a kérdéses atomszám nagyságrendjét. Henger alakú, 0,5 mm átmérõjû ceruzahegyek hosszát vonalzóval, tömegét mérleggel mérte. (Több száz hegy tömegét egyszerre mérte.) Különbözõ keménységû ceruzákkal 100 db. 30 cm-es vonalat húzott, ezalatt a hegy hossza (nagyítóval) jól megfigyelhetõ mértékben csökkent. A kopás hosszából és az átmérõbõl kiszámította az elfogyott ceruzahegy térfogatát, majd az eredeti hosszból és a tömegbõl meghatározható sûrûség segítségével megadta az elkopott rész tömegét. Innen (feltételezve, hogy a ceruzahegyben a szén mellett megtalálható anyagok tömege elhanyagolható) a szén atomsúlyának és az Avogadro-számnak ismeretében kiszámította a papírra került szénatomok számát. Megfigyelte, hogy a puhább ceruza nyoma hosszegységenként több szénatomot tartalmaz, mint a keményebbé. (A mérési adatok a ceruza és a papír közötti nyomóerõtõl és a papír minõségétõl is függtek, de általában néhányszor 1015 atom/mm nagyságrendbe estek.)

Ivády Balázs (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., 11. o.t.) érzékeny mérleggel közvetlenül mérte a ceruza tömegcsökkenését, s ebbõl számította ki a kérdéses atomszámot. A mérés hibájának becslésekor rámutatott arra, hogy a kiértékelésnél szisztematikus hibát okoz az a tény, hogy ,,grafitceruza'' nem tiszta grafit, hanem csak kb. \frac{2}{3}-a szén, a többi rész agyag. A ceruzahegy keménységét az agyagtartalom növelésével és a gyártási hõmérséklet emelésével lehet fokozni.

Tamás Levente (Marosvásárhely, Bolyai F. Líceum 10. o.t.) megvizsgálta, hogyan függ az egységnyi hosszú ceruzanyomban levõ szénatomok száma a papír minõségétõl (normál írólapon illetve dörzspapíron). Egy tartóállvány és megfelelõ súlyok segítségével olyan berendezést készített, amely a ceruzát egyenletesen, állandó nagyságú és irányú erõvel szorította a papírlaphoz, ilymódon lényegesen csökkentette a kézzel húzott vonalak vastagságának véletlenszerû ingadozását. A tömegméréssel kapott eredményeit megpróbálta egy másik, ettõl független mérési eljárással, a ceruzanyom elektromos ellenállásának mérésével ellenõrizni. A hengeres ceruzabél ellenállásának mérésébõl fajlagos ellenállást számolt, majd a besatírozott papír elektromos ellenállásának mért értékeibõl a grafitréteg vastagságára, ebbõl pedig az atomok számára következtetett. Ezzel a módszerrel kapott adatai azonban nagyságrendekkel eltértek a tömegméréssel kapott eredményektõl. Ebbõl arra következtetett, hogy az elektromos vezetést számottevõen befolyásolja a grafit mellett jelenlevõ adalékanyag, továbbá az a tény, hogy a papírlapon a grafit nem tekinthetõ homogén, összefüggõ rétegnek, hanem csak lazán érintkezõ szemcsék halmazának.


Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Hegedűs Ákos
  • Ivády Balázs
  • Patay Gergely
  • Pénzes Andrea
  • Péterfalvi Csaba
  • Szabó Endre
  • Tamás Levente
  URI STRING  
/show/198/F-F
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
607,840 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0458
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0874
Total Execution Time  0.1332
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0004   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('0592d04acf82dc1a8225c2ae1e633b65''3.87.147.184''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1558854355) 
0.0005   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0004   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '198' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '198' 
0.0003   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '198' 
0.0006   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '198' 
0.0002   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '198' 
0.0003   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '198' 
0.0003   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '198'