附:实验数据处理与分析
一、数据记录
1.不同励磁电流下磁场强度的测定
励磁电流
A
磁场强度(mT)
平均值
mT
磁场强度
H/(A/m)
H=B/μ0
(μ0=4π×10-7N/A2) 第一组第二组第三组第四组
1.0 60.1 63.7 60.2 60.2 61.05 48606.7
2.0 119.6 119.7 122.6 120.2 120.525 95959.4
3.0 179.1 179.8 181.7 178.6 179.8 143152.9
0 (0.7+0.3) /2=0.5 398.1 2.空样品管测量
励磁电流
A
样品管质量m/g 平均值
m/g
Δm0=m-m0/g 第一组第二组第三组第四组
1.0 21.3680 21.3690 21.3689 21.3662 21.3680 0.0020
2.0 21.3700 21.3680 21.3650 21.3675 21.3676 0.0016
3.0 21.3650 21.3660 21.3670 21.3650 21.3658 -0.0002
0 m0=(21.3670+21.3660+21.3649)/3=21.3660
3.莫尔盐的测定
莫尔盐分子量:392.14
励磁电流
A
样品管质量m/g 平均值
m/g
Δm0=m-m0/g 第一组第二组第三组第四组
1.0 43.4010 43.4015 43.3990 43.3937 43.3988 0.0088
2.0 4
3.4030 43.4100 43.4130 43.4280 43.4135 0.0235
3.0 43.4540 43.4600 43.4640 43.4650 43.4608 0.0708
0 m0=(43.3910+43.3900+43.3890)/3=43.3900 平均温度T/K
T=(295.0+295.8)/2=295.4 4.亚铁氰化钾的测定
亚铁氰化钾的分子量:422.39
样品管质量m/g 平均值
m/g Δm0=m-m0/g
第一组第二组第三组第四组
1.0 43.0266 43.0300 43.0280 43.0280 43.0282 0.0022
2.0 4
3.0280 43.0210 43.0270 43.0275 43.0259 -0.0001
3.0 43.0285 43.0220 43.0230 43.0300 43.0259 -0.0001 0 m0=(43.0270+43.0300+43.0220)/3=43.026 平均温度T/K
T=(294.9+295.8)/2=295.35
1
5.硫酸亚铁的测定
硫酸亚铁分子量:278.02
励磁电流
A 样品管质量m/g 平均值
m/g
Δm0=m-m0
/g 第一组第二组第三组第四组
1.0 4
2.4401 42.4470 42.4470 42.4450 42.4448 0.0111
2.0 42.4710 42.4710 42.4700 42.4710 42.4708 0.0371
3.0 42,5157 42.5120 42.5124 42.5130 42.5133 0.0796
0 m0=(42.4296+42.4360+42.4356)/3=42.4337 平均温度T/K
T=(294.8+295.5)/2=295.15
二、数据处理
1.由莫尔盐的磁化率和实验数据,计算各特定励磁电流相应的磁场强度值,并与高斯计测
量值进行比较。
莫尔盐的摩尔磁化率与热力学温度T的关系为:
又有,二者对比可得H:
=
计算如下所示:
励磁电流/A 1.0 2.0 3.0
空管Δm0/g 0.0020 0.0016 -0.0002
莫尔盐Δm /g0.0088 0.0235 0.0708
(Δm -Δm0)/g 0.0068 0.0219 0.0710
样品质量m/g 22.0240
温度/T 295.4
样品高度h/m 0.1518
H计算值/(A/m) 42602.76 76454.90 137661.48
H高斯计测量值/(A/m) 48606.7 95959.4 143152.4
由数据比较可知,高斯计测量值较大,分析可能原因为:1)、样品管下端没有放在磁场最
强处、样品管固定不稳;2)、样品管不干净;3)、装在样品管内的样品没有达到上下一致、均匀紧密;
2.由亚铁氰化钾与硫酸亚铁的实验数据,分别计算和讨论在1.0A,2.0A,
3.0A时的
χm、μm以及未成对电子数。
2
由公式可求得,再由公式求得,具
体计算式为:,求得后带入公式即可求得未成
对电子数。
其中μ0=4π×10-7N/A2,g=9.8m/s2,k=1.3806×10-23J/K,μB=9.274×10-24J/T,L=6.02×1023mol-1
(1)亚铁氰化钾(M=422.39)
励磁电流/A 1.0 2.0 3.0
空管Δm0/g 0.0020 0.0016 -0.0002 亚铁氰化钾Δm /g0.0022 -0.0001 -0.0001 Δm -Δm0/g 0.0002 -0.0017 -0.0003
样品质量m/g 21.6600
温度/T 295.35
样品高度h/m 0.1518
H为计算值的
5.088×10-9-1.342×10-5 -7.309×10-7
χm/(m3/mol)
H为高斯计测量值的
3.909×10-9-8.524×10-6-6.759×10-7
χm/(m3/mol)
μm/(J/T) 0 0 0
n 0 0 0
由上述计算结果可知,亚铁氰化钾未配对电子数为0。
(2)、硫酸亚铁(M=278.02)
励磁电流/A 1.0 2.0 3.0
空管Δm0/g 0.0020 0.0016 -0.0002
硫酸亚铁Δm /g0.0111 0.0371 0.0796
Δm -Δm0/g 0.0091 0.0355 0.0798
样品质量m/g 22.0677
温度/T 295.15
样品高度h/m
0.1518
H为计算值的
1.496×10-7 1.812×10-7 1.256×10-7
χm/(m3/mol)
H为高斯计测量值的
1.149×10-7 1.150×10-7 1.162×10-7
χm/(m3/mol)
3
4
H 为计算值的 μm /(J/T) 4.917×10-23 5.411×10-23 4.505×10-23
H 为高斯计测量值
μm /(J/T) 4.309×10-23
4.311×10-23
4.333×10-23
H 为计算值的n 4.39 4.91 3.96 H 为高斯计测量值的n
3.75
3.75
3.79
由上述计算结果可知,除了4.91偏差较大以外,计算所得的未成对电子数都在4左右,
若取整,可得硫酸亚铁未配对电子数为4。
误差来源分析:1)、励磁电流不能每一次都准确定位在某个确定的电流处,比如1A 只是 大约在1A 左右,所以每一次相同电流示数下的H 可能不同;2)、装样不紧密也会带来 误差,在推导公式
时用到密度,其影响表在h 中,装样不紧
密影响密度,通过密度影响h 。
进而影响磁化率;3)、电流改变速度太快,样品管在磁场中振动导致读取质量时产生误差;4)样品管不干净、不干燥。