Отчёт по лабораторной работе № 11

По дисциплине:____________________Физика___________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение коэффициента термического расширение (объемного) жидкости

Выполнил: студент

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: ______________ / ../

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2015 г.

Цель работы – Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0ºC до 90ºC. Определение показателя коэффициента термического расширения.

Явление, лежащее в основе эксперимента – нелинейное изменение объема жидкости при изменении температуры.

Основные определения и понятия:

Температура – это величина, характеризующая степень нагретости тел. T – температура, [Т]=К.

Объём — количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.

Коэффициент термического расширения воды – величина, характеризующая относительную величину изменения объема воды с увеличением температуры на 10 К, при постоянном давлении.

Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике — переход вещества из однойтермодинамической фазы в другую при изменении внешних условий

При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяются самые главные, первичные экстенсивные параметры: удельный объём, количество запасённой внутренней энергии, концентрация компонентов и т. п. Подчеркнём: имеется в виду скачкообразное изменение этих величин при изменении температуры, давления и т. п., а не скачкообразное изменение во времени (насчёт последнего см. ниже раздел Динамика фазовых переходов).

Наиболее распространённые примеры фазовых переходов первого рода:

§ плавление и кристаллизация

§ испарение и конденсация

§ сублимация и десублимация

При фазовом переходе второго рода плотность и внутренняя энергия не меняются, так что невооружённым глазом такой фазовый переход может быть незаметен. Скачок же испытывают их производные по температуре и давлению: теплоёмкость, коэффициент теплового расширения, различные восприимчивости и т. д.

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru Схема установки

Колба 1 помещена в термостатированный объем 3, по которому циркулирует вода с температурой, заданной термостатом 4. Колба закрыта и сверху в неё вставлена измерительная трубка 2, позволяющая измерять высоту столба жидкости, вытесненной из колбы при нагревании.

Температура измеряется термометром 5. Термостат 4 управляется с пульта 6

Расчетные формулы

Средний коэффициент термического расширения воды a.

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Где Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru ,

D- диаметр трубки

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru и Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - максимальная высота жидкости и начальная высота жидкости.

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - начальный объем воды, 0,5 л

t – температура, в ºC

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru где

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - коэффициент термического расширения воды на n – интервале;

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - высота столба воды в начале n – интервала; Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - высота столба воды в конце n – интервала;

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - температура воды в начале n – интервала;

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru - температура воды в конце n – интервала.

Таблица 1

Ед. измерений № опыта T, ºC h, см Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru *10^-3 Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru
2,12 4,1
1,7 2,12 4,2
1,6 0,7 1,4
1,5 0,7 1,4
1,6 0,7 1,4
1,8 1,4 2,8
1,4 2,8
2,3 2,12 4,2
2,8 3,5 7,1
3,3 3,5 7,1
4,9
4,7 4,9
5,6 6,36 12,9
6,5 6,36 12,9
7,5 7,07 14,3
13,9 45,22 18,3
22,3 59,35
32,6 72,77 29,4
44,5 84,07 33,8

Примеры вычислений:

Средний коэффициент термического расширения воды Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru .

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Коэффициент расширения на интервале.

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

График зависимости изменения объема воды от температуры Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

График зависимости Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Погрешности:

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

1. Погрешность измерения изменения объёма воды:

△V = V( Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru .= Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru = Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

2. Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения

△αсрср( Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru = Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

3.Погрешность расчета коэффициентов термического расширения воды на интервале:

△αn=αn( Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru + Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru )= Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Окончательный результат.

Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ru

Вывод: Проделав данную лабораторную работу, получил результат, Отчёт по лабораторной работе № 11 - student2.ruкоторый не имеет расхождений с теорией о термическом расширении жидкостей (воды). Действительно, при нагревании от 0 до 4 градусов Цельсия вода сжимается, а, значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице 1. А при последующем нагревании расширяется, причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше.

Наши рекомендации