Лабораторная работа №6 « Определение коэффициента линейного расширения»
Цель работы: Научиться пользоваться индикатором малых перемещений, освоить метод Д.И. Менделеева определения коэффициента линейного расширения.
Приборы и принадлежности: прибор для определения линейного расши-рения тел, индикатор, линейка, термометр термопарный, парогенератор, сухопарник , металлические стержни из трех разных металлов, держатель.
Теория:
Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров и объемов тел, происходящих при повышении их температуры. Линейное тепловое расширение характерно для твердых тел. Объемное тепловое расширение происходит как в твердых телах, так и в жидкостях.
Линейное тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения (средним коэффициентом линейного расширения) α в данном интервале температур. Экспериментальное определение α осуществляется методами дилатометрии.
Дилатометрия− раздел физики и измерительной техники, изучающий зависимость изменения размеров тел от внешних воздействий: температуры, давления и т.д. Приборы, применяемые в дилатометрии, называют дилатометрами.
Если l1− начальная длина тела при температуре t1, а Δl= l − l1− увеличение длины тела при нагревании его на Δt градусов, то α характеризует относительное удлинение lΔ / l1 тела, которое происходит при его нагревании на один градус:
. (1)
Длина тела при температуре t определяется формулой
(2)
в этом случае l0 − длина тела при температуре 0°С.
Коэффициент линейного расширения зависит от природы вещества, его численное значение обычно малая величина порядка
При изменении температуры в широком интервале коэффициент линейного расширения растёт с увеличением температуры.
В интервале температур, исследуемом в данной работе, коэффициент линейного расширения можно считать величиной постоянной. Получим расчётную формулу для определения коэффициента линейного расширения, используя уравнение (2).
Схема установки:
Порядок выполнения работы:
1. Измерить линейкой длину образца l1
2. Закрепить соответствующим образом исследуемую трубку в держателе: привести в контакт толкатель индикатора с образцом и зафиксировать индикатор. Записать цену деления индикатора.
3. Совместить нулевое деление шкалы индикатора со стрелкой
4. Измерить температуру исследуемой трубки t1(температура t1равна температуре окружающего воздуха)
5. Подвести шланг парогенератора к исследуемой трубке и дождаться полного её прогрева.
6. Записать температуру трубки t2=1000C.
7. Снять показания индикатора по количеству делений и записать Dl.
8. По формуле (4) определите коэффициент линейного расширения α.
9. Определите относительную погрешность измерений d.
, где
Dlтр=1 мм (абсолютная погрешность при измерении трубки)
Dlпр=0,02 мм (абсолютна погрешность индикатора малых перемещений)
DТ=10С- абсолютная погрешность при измерении температуры.
№ | Вещество | Длина трубки l1 | Увеличение длины стержня Δl= l − l1(мм) | Начальная температура t1 ( 0С) | Конечная температура t2( 0С) | Коэффициент линейного расширения α | Относит. Погрешн. d% |
1. | |||||||
2. | |||||||
3. |
Заполнить таблицу
Требование к отчету:
1. Название работы
2. Цель работы
3. Оборудование
4. Расчеты
5. Таблица
6. Выводы
7. Дополнительные вопросы
Приложение: