Лабораторный практикум / 2-ая физическая лаборатория / Электричество / 74 - Полярные молекулы / Доманская

Доманская А. В.

Лабораторная работа № 74.

Полярные молекулы.

Целью этой работы является определение дипольного момента m этилового спирта.

1. Вычисление m, используя зависимость проницаемости раствора спирта

   в бензоле от содержания в нем спирта.

В стаканчик с бензолом , содержащим V₁=(19,2±0,1) мл, последовательно добавляли по 0,4 мл спирта, фиксируя значение частоты. Для пустого стаканчика n₁=(3575,7±0,1) кГц. Данные помещены в таблице 1.

Таблица 1.

Абсолютная погрешность определения частоты составляет ±0,1 кГц, спирта - ±0,03 мл.

, относительное изменение емкости при наливании бензола. Здесь n₂ - частота чистого бензола..

Определим отношение емкости пустого стаканчика к емкоти стаканчика с бензолом: проницаемость бензола e=2,2533 , .

Проницаемость раствора: ,

где ,n₂^e - частота с раствором.

Для растворов справедливы следующие формулы:

- поляризация раствора, где

и - молярные доли бензола и спирта соответственно,

и - плотность м молярная масса раствора.

Для бензола М₁=78,12 г/моль, r₁=0,879 г/см³; для спирта М₂=46,07 г/моль, r₂=0,789 г/см³.

Таблица 2.

Зная Р12 и Р1=(29,939±0,004) см3/моль, вычисляется поляризация спирта, и величина Р”=Р₂-R, где - рефракция спирта, n=(1,4823±0,0002).

Результаты находятся в таблице 3.

Таблица 3.

Усредняя Р” вычислим дипольный момент m: m=(8,1±0,6)10^-22 Дж/см³.

2. Определение m , используя зависимость диэлектрической проницаемости раствора от температуры.

Производилось нагревание самого концентрированного раствора до кипения.

Расчет ведется по тем же формулам, что и в предыдущем методе.

Для вычислений необходимо учесть зависимость плотности бензола от температуры.

Таблица 4.

Построим график зависимости плотности от температуры. Прямая проведена по методу наименьших квадратов, ее уравнение:

r=(0,9003±0,0002)-(0,001076±0,00005)t.

Таблица 5 содержит полученные данные.

Таблица 5.

Из графика видно, что проницаемость раствора уменьшается с ростом температуры.

Результаты вычислений помещены в таблице 6.

Таблица 6.

Для интерполяции выберем линейный участок диаграммы (область невысоких температур), и проведем прямую по методу наименьших квадратов.

Уравнение прямой: Р₂=(92±3)+(21200±900)Т.

Тангенс угла наклона , где Na - постоянная Авогадро,

k - постоянная Больцмана. Тогда m=(5,9±0,2)10^-22 Дж/см³.

Получившиеся дипольные моменты совпадают с точностью 30%. Среднее значение m=(7±2)10^-22 Дж/см³. Второй метод оказался точнее первого.