Laboration om ”Densitet och okänt ämne”

Inledning

I dagens laboration skulle vi bestämma ett okänt ämne genom att mäta dess densitet.

Teori

Densitet eller tätheten hos ett material är ett mått på hur tätt materialen är packad. Det betecknas med ρ. Teorin baserade på att om vi vet massan m och volymen v hos ett föremål av ett visst ämne, får vi det ämnets densitet genom detta samband: 
                     Densitet =Massa/Volym

               ρ = m/v         enhet: 1kg/m³ eller 1 g/cm³

För att då kunna lösa problemet krävs det att vi tar reda på samband och medelvärde av en mängd massor och tyngd och volym som metallen åstadkom i ett mätglas med vatten.

Experiment

Innan vi startade experimentet så vägde vi mätglaset fyllt med vatten(100ml) för att få en ”startmassa”. Vi fick ut att den vägde 301,5g. Sedan delade vi upp metallnitarna i 5 högar med ungefär lika mycket i varje. För att efteråt hälla i en hög i taget som vi mätte deras volym och massa samtidigt.

(Bilden visar mätglaset fyllt med nitar och vatten)

Mätresultat och analys

Vi antecknade vårt resultat. Utifrån de siffror ritade vi en graf med hjälp av Excel som visade alla högars volym och massa När alla högar syntes till på grafen kunde vi ta reda på proportionellkonstanten, k, med hjälp av Excel verktyg.

massa (g)	volym (cm3)
0	0
10	27,8
22	61,1
34	95,5
46	120,5
58	158,5

Tabellen ovan visar mätdata, värdena utifrån mättning av olika högs massa(g) och volym(cm³)

(Grafen visar sambandet mellan ämnets massa(g), volym(cm3) och dess proportionalitetskonstant = y)

Grafen ovan visar en linjär linje, trendlinje över vart ungefär alla högar hade för volym och massa och vi ser att trendlinjen går genom origo. Det inkluderar även proportionalitetskonstantenk, som vi ser på grafen uträknades till 2,7154 g/cm3.

Slutsats

Med hjälp av proportionalitetskonstanten från grafen, kunde vi ta reda på vad för slags metall det var. I en jämförelse med ”densitetstabell” kunde man hitta flera alternativ som hade en proportionellkonstant på ca 2,7. Men den mest rimligaste av alla var aluminium. Så slutsatsen i dagens laboration kunde vi bestämma att det okända ämnet var ”aluminium” genom att mäta dess densitet utifrån vårt resultat.  

Protokoll, skapande av strömkälla(batteri)

Inledning:

Syftet med dagens experiment var att lära oss att skapa en energikälla genom att skapa ett batteri i en serie eller ett parallellkopplat kretssystem för att skapa tillräckligt energi och få en lampa att lysa. Vi skulle också undersöka spänning och strömmen i denna anslutna krets.

Vår teori baserade på att lampan lyser bara om strömmen går rätt väg genom kretsen. Hur lampan lyser det beror på i förhållande till hur de inkopplades i en serie eller parallellkopplade kretssystem. Hur stor strömmen blir beror alltså på vilka kretselement som är inkopplade. Elektrisk ström är elektroner som rör sig genom en ledare. Vi vet också att ström orsakas av spänning som finns mellan polerna på ett batteri. Vi valde att skapa saltvatten batteri för att vi räknade med att i de positiva och negativa joner ifrån salt i vatten skapas liten el energi som kan lysa lampan i en sluten strömkrets. Vi visste också om vi seriekopplar två 1,5 V batterier får vi spänning med 3V.

Protokoll: 

Saltvatten batteri. Batteriets uppbyggnad bestod av en aluminiumplatta på botten och en kopparplatta ovanför. Mellan de hade vi en kartong bit som var doppad i saltvattnet.  Detta batteri uppgav en spänning på ca 0,600 V. Det krävdes 2 V för att få lampan att lysa vilket gjorde vi tillslut 4 av denna el kretsar. När vi seriekopplade två batterier fick vi ström på 1 V. Med tre batterier så fick vi ca 1,6 V. Med fyra batterier fick vi 2,1 V. Anledningen till att spänningen inte duplicerade när vi kopplade ihop ett till batteri, var på grund av resistansen. Om vi resonerar kring kopplingen med fyra batterier, så fick vi ut att den kopplingen behövde en spänning på cirka 2,1 V, amperemetern visade cirka 0,4 mA ström och med de enheter fick vi ta reda på hur stor resistansen var, utifrån ohms lag som lyder:

U=RI eller R=U/I

 U= Spänning V

I= Ström A

R= Resistans V/A, Ω

R= 2,1/0,4 x 10-3 = 5250 Resistansen låg alltså på 5250 V/A

Bild 1: första försök, Seriekopplad krets med två saltbatterier  

Bild 2: andra försök,Seriekopplad krets med fyra saltbatterier

Bild 3: Lampan Lyser

                  

I första försöket så fick vi inte fram någon el. Vårt batteri var uppbyggt utav en anod, en katod och en elektrolyt. I detta fall var anoden en aluminium platta och katoden var en koppar platta medan elektrolyten var en kartongbit dränkt i saltvatten.  Vi trodde att det berodde på att resistansen var för hög eller att det fanns felaktiga kopplingar mellan anoder och katoder. Vi tryckte ihop hållningen på batteriet för att vara helt hundra att det fanns en koppling mellan anoden, katoden och elektrolyten.  Men vi ville inte att anoden och katoden skulle komma i kontakt med varandra. Det skulle ledda till kortslutning då. Vi testade också att byta ut elektrolyten p.g.a. att den gamla kan ha torkat ut.

Resultat: 

Tillslut fick vi ljus i lampan. Det krävdes en spänning på cirka 2,1 V och ström på cirka 0,4 mA i detta anslutna kretssystem. Vår teori stämde korrekt att lampan lyser bara om strömmen går genom rätt väg. Vi har kommit fram också att ström orsakas av spänning som finns mellan polerna. Val av kopplingsform var också viktig. Om vi parallellkopplade batterierna istället så hade vi skapat olika ström och spänning värde i detta kretssystem.