Áramkörök » Galvánelemek

Jelenség leírása

Készítsünk különbözõ tömegszázalékú konyhasóoldatokat, majd helyezzünk beléjük különbözõ (Fe, Cu, Al stb.) fémelektródákat. Mérjük meg a fellépõ elektromos feszültség kezdeti értékét és idõbeli változását!

Összeállítás

A mérés során lényegében galvánelemeket kellett készíteni, majd a kialakuló elektromos feszültség idõbeli alakulását mérni.

Eszközök

csipeszek, mérleg, multiméter, sóoldat, vizeskád

Magyarázat

A mérési berendezés összeállítása. A fémelektródákat - melyek 2,5 cmx5 cm-es fémlapocskák voltak - egy mûhelybõl szereztem be. A mérések során a következõ fémpárokat használtam: vörösréz-horgany, sárgaréz-alumínium és sárgaréz-szénacél. A fémek felületérõl a szennyezõdéseket dörzspapírral lecsiszoltam. (Ez azért is fontos volt, mert a többször felhasznált fémdarabokra a korábbi mérések alatt másféle fém is kiválhatott. Amikor pl. több napig a sóoldatban hagytam egy szénacéllemezt, azon rézkiválást figyeltem meg.)

A sóoldat készítésénél mindig m0=0,8 liter (vagyis 0,8 kg) vizet használtam, ezt egy konyhai mérõedénnyel mértem ki. Ha t tömegszázalékos oldatra volt szükségem, akkor a só tömegét a t(m_{0}+m_{\text{só}})=m_{\text{só}} képletbõl számoltam, majd konyhai mérlegekkel mértem ki. A só oldódását keveréssel segítettem, de a legnagyobb koncentrációjú (25 százalékos) oldat elkészítése így is hosszú idõt vett igénybe.

A megtisztított fémelektródákat krokodilcsipeszekkel rögzítettem egy 6 cm x 9 cmx15 cm-es téglatest alakú mûanyag edény oldalán, majd beleöntöttem az elkészített sóoldatnak a felét. (A felezés oka: párhuzamosan 2 mérést is végeztem ugyanazzal az oldattal, továbbá a sóoldat elkészítése pontosabb, ha nagyobb mennyiséget mérünk ki.) Az oldat nem érte el a csipeszeket, amelyek fémvezetékét digitális multiméterhez csatlakoztattam. A voltmérõn 1 mV pontossággal tudtam leolvasni a feszültség-értékeket.

A mérés elvégzése. Háromféle fém-párral, ötféle koncentrációnál (5, 10, 15, 20 és 25%-os oldatokkal) és mindegyiknél 5 óra hosszan végeztem a mérést (az elsõ fél órában 5 percenként, ezután negyed óránként olvastam le a feszültséget). Eredményeimet táblázatba foglaltam és grafikusan is ábrázoltam.

Az eredmények kiértékelése. A mérési adatok azt mutatták, hogy mindhárom párnál a feszültség idõbeli változása hasonlóan zajlott: a mérés kezdetekor a feszültség gyorsan növekedett (bizonyos esetekben csökkent), 30-50 perc alatt beállt az egyensúlyi értékre, ami 5 órán keresztül gyakorlatilag szinte semmit nem változott. A vörösréz-horgany pár és 15 százalékos sóoldat esetén érdekes jelenséget tapasztaltam: a feszültség többször viszonylag gyorsan és számottevõen (több száz mV-nyit) csökkent, majd a leesett feszültség néhány perc múlva visszaállt a korábbi értékre. Mivel a többi esetben hasonló feszültség-zuhanást nem tapasztaltam, valószínûleg valamilyen - általam nem ismert - hiba okozhatta ezeket.

A kezdeti változások után stabilizálódott feszültséget a sóoldat koncentrációjának függvényében ábrázolva azt láttam, hogy a feszültség a tömegszázalék növelésével enyhén, lineárisnak tekinthetõ módon csökken.

A mérés hibájának becslése. A sóoldat készítésénél a só tömegének mérési pontatlansága kb. 0,02-0,03 kg-ra becsülhetõ, ez volt a legfontosabb hibaforrás. A mérést csapvízzel végeztem, az ebben levõ ionok is okozhattak hibát. A multiméter mérési hibája elhanyagolhatóan kicsi. Az idõmérés hibája a kezdeti gyors változásnál volt számottevõ, késõbb elhanyagolhatóvá vált, de még ebben a szakaszban is elõfordultak kicsiny feszültségingadozások. Összefoglalva: a mérés (különösen annak az átlagfeszültségre vonatkozó része) igen pontosnak, 1-2 százalékra megbízhatónak tekinthetõ.

Gyenis András (Veszprém, Lovassy L. Gimn., 12. o.t.) dolgozata alapján

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Gyenis András
  • Illés Máté
  • Lantos Judit
  • Varga István
  URI STRING  
/show/259/F-H-F
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
617,344 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0006
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0081
Total Execution Time  0.0087
  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 ('e46f62d97341281850e6dd0a6cedf510''18.232.124.77''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1566731488) 
0.0005   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0005   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '259' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '259' 
0.0003   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '259' 
0.0004   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '259' 
0.0003   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '259' 
0.0005   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '259' 
0.0006   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '259'