Лабораторная работа по физике "Определение относительной атомной массы химического элемента"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение  средняя общеобразовательная школа № 129 г.о. Самара  Лабораторная работа: «Определение относительной  атомной массы химического элемента неизвестного  вещества физическим  методом» Урок №1. (8класс) Автор методической  разработки урока :учитель физики                     высшей категории                                                  Абрамова Маргарита Валентиновна                                                     МБОУ «ШКОЛА № 129» г.о.Самара

Цель:             Определить  экспериментально  относительную  атомную  элемента  неизвестного  вещества  в  условиях  школьной  лаборатории.  химического  массу   Задачи: 1.    Экспериментально  определить  относительную  атомную  массу  химического  элемента  вещества    с  помощью    физического метода. 2.    Используя  калькулятор  CASIO    CLASSWIZ,  оценить  границы случайной погрешности. 3.    Сделать выводы.

 Относительная  атомная  масса  –  показывает  во  сколько  раз  масса  данного  атома  химического  элемента больше 1/12 массы изотопа 12С.  Изотопы  –  атомы  одного  химического  элемента,  имеющие  разное  количество  нейтронов  и  одинаковое  число  протонов  в  ядре,  следовательно,  имеющие  разные относительные атомные массы.  Удельная  теплоемкость  вещества  –  это  физическая  величина,  которая  показывает,  какое  количество  теплоты необходимо сообщить телу массой 1кг, чтобы  изменить его температуру на 10С.  Теплоемкость­это  теплоемкости вещества и его массы. произведение  удельной   Масса  Эквивалента  ­  такая  масса  вещества,  которая  вступает в реакцию или замещает 1 моль «H».

Приборы и материалы:  Рычажные весы  Набор гирь  Мензурка  Лабораторный стаканчик  с водой  Электрический чайник  Калориметр  Термометр  Исследуемое  цилиндрическое твердое   тело  Калькулятор CASIO   CLASSWIZ

В  1819г.  Дюлонг  совместно  с  Пти,  установил  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  равная  примерно 25,12 Дж/(г•0С) Значит       Ar=25,12/c, где с­ удельная теплоемкость вещества.

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(t­t1), 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(t­t2), 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(t­t1) /(­ m2(t­t2))

Результаты измерений : № m1,  кг t1,  0C m2, кг t2,  0C t, 0C ∆t1,  0C c1,  Дж/  (кг0С) ∆t2,  0C c2,  Дж/ (кг0С) 1 2 3 0,1 0,1 0,1 93 0,072 24 83 10 4200 59 94,4 0,072 24,2 84,2 10,2 4200 60 86,2 0,072 24 76,4 9,8 4200 52,4

Вычисления: c2 =  c1m1(t­t1) /(­ m2(t­t2))= c1m1∆t1 /m2∆t2 Алгоритм работы с калькулятором  1. Включите калькулятор, клавиша «ON»  2. Используя таблицу со значениями  физических параметров, производим  вычисления на калькуляторе и, после ввода  всех математических операций, нажимаем  клавишу  3. Удельная теплоемкость исследуемого  твердого тела  равна в первом случае 4. Аналогично рассчитываем для  2­го и 3­го случая 5. Результаты вычислений запишем в таблицу и  по формуле Ar=25,12/c2  рассчитаем относительную атомную массу ХЭ

Результаты вычислений запишем в таблицу: № m1,  кг t1, 0C m2, кг t2, 0C t,0C c2,  Ar=25,12/c2 Дж/ (кг0С) 1 0,1 93,0 0,072 24,0 83,0 998,70 25,15 2 0,1 94,4 0,072 24,2 84,2 991,67 25,33 3 0,1 86,2 0,072 24,0 76,4 1090,97 23,03

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:  3.  Для входа в режим статистики нажмем клавишу с цифрой  STAT». «2».  4. На дисплее найдем указание о расчете параметров  экспериментов, в которых      проводятся многократные  измерения одной и той же величины «1:  1­VAR»,   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 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. Среднеквадратичное отклонение               = 1, 04 а.е.м. Среднеквадратическое отклонение измеряется в  единицах измерения самой случайной величины и  используется при расчёте стандартной ошибки  4. Погрешность среднего. среднего арифметического.  n=3               ср. =  ср.= 1,04 √3 =  n 0,60 Вывод:  относительная атомная масса исследуемого вещества  равна Аr = 24, 50 ± 0,60   (а.е.м.)