Determinarea coeficientului de dilatare liniară a solidelor

Lab 11.

Determinarea coeficientului de dilatare liniară a solidelor.

Instrumente și accesorii: dispozitiv de încălzire fixate pe un trepied acesta, mișcări mici ale indicatorului set de bare de materiale de testare, tub de testare, termometru de laborator.

La încălzirea dilată solide. Pentru a elucida natura expansiunii termice ia în considerare dependența energiei potențiale de interacțiune atomică a distanței dintre centrele lor. Pe curba potențială (Figura 1) poate fi notat pozițiile extreme A și B, care va ajunge la atomii la vibrațiile sale. Poziția medie a atomilor corespunde mijlocul segmentului AB, adică Valoarea O1. Când temperatura crește de la T1 la T2 va crește energia atomului oscilant, în care amplitudinea crește sale de oscilație (lățime fluctuație devine egală cu A1 B1). Dat fiind faptul că curba potențială este asimetrică, poziția de echilibru a atomului se deplasează din poziția O1 O2. iar distanța medie dintre atomii crește de la r1 la r2.

Daca potentialul curba a fost simetrică și avea forma unei parabole (adică, dacă oscilațiile atomilor erau de natură armonică), apoi în ciuda creșterii creșterii temperaturii a energiei potențiale și amplitudinea de oscilație, distanța medie dintre atomii ar rămâne neschimbate. Prin urmare, se poate spune că cauza de dilatare termică este crescută distanța dintre atomii din cauza naturii asimetrică a oscilației particulelor.

substanțe diferite, în funcție de caracteristicile structurii lor de cristal, se extinde în mod diferit atunci când este încălzit. Pentru a caracteriza cantitativ această proprietate, se introduce o valoare specială, numită coeficient de dilatare liniară.

Lăsați lungimea corpului solid la o temperatură egală cu 0 0 l0. și la o temperatură de 0 C t este egal cu lt. În acest caz, coeficientul de dilatare liniară numit formula:

Din aceasta rezultă că coeficientul de dilatare liniară este alungirea relativă a corpului atunci când este încălzit la 1 K. De fapt, relația (1) este îndeplinită nu este destul de exactă. Coeficientul de dilatare liniară a unui număr depinde de temperatura, dar pot fi luate în considerare în scopuri mai practice o constantă. Pentru substanțele solide are o procedură (10 -5 -10 -6) x K -1. Pentru calcularea aproximativă a coeficientului de dilatare liniară a corpului solid poate fi luat ca l1 lungimea sa inițială la t1. și pentru l2 sale lungime finită, la o temperatură t2. Apoi, formula pentru coeficientul de dilatare liniară va arata ca:

Ca urmare a creșterii liniare de expansiune și volumul corpului. Să presupunem că există un corp în formă de cub, cu o lungime de coaste l0. V0 - din volumul său inițial. Când este încălzit, volumul organism va crește și va deveni egal

Valoarea b se numește coeficientul de dilatare termică volumetrică b »3a solid.

Dispozitivul este alcătuit din corp 1, care este atașat la o carcasă de protecție 2. În interiorul carcasei este setată încălzitorului 3. La efectuarea lucrărilor în încălzitorului prin garnitura 4 este plasat un tub de sticlă 5 cu tija de testare 6. La cremaliera carcasa dispozitivului montat cu un suport, care este indicator deplasări mici 7. Suportul poate fi rotit în jurul axei lonjeronului 90 0.

Pe panoul de locuințe include lampa 8 și un buton vyklyuchatel9. Dopul este utilizat pentru a permite dispozitivului la tensiunea de rețea de 220 V. Înainte de a conecta, verifica fiabilitatea sol instrumentului.

Ordinea de performanță.

1. Tubul instrumentului set de accesorii la 1/2 volum umplut cu apă la temperatura camerei.

2. termometru de laborator pentru a măsura temperatura apei din tub.

3. Tub de test inferior într-o tijă de capăt la partea inferioară sferică.

4. Tubul cu tija de testare prin sept de cauciuc și orificiul din capacul dispozitivului pentru a intra într-un încălzitor, care devia lumina de un sfert de rotație în direcția opririi.

5. Trageți în sus tija de indicator, setați indicatorul tampon deasupra (rotiți clema în fanta pentru a opri) și tija inferioară într-o nișă la capătul tijei. Suport pentru a fixa șurubul.

6. Pentru a nota poziția săgeții de pe cadran (pentru prima experiență shooter mai bine pus la zero prin ajustarea înălțimii de afișare).

7. Numai apoi conectați dispozitivul introdus în priza electrică, apoi porniți comutatorul buton pe puterea. Acest lucru ar trebui să se aprindă lampa.

Când apa a fiert in epruvetă vitro temperatură egală cu apa de fierbere primește. Creșterea lungimii eșantionului este determinată de deformarea indicatorului din poziția inițială. COUNT sunt exacte la jumătate diviziune scară indicator, adică până la 5 x 10 -3 mm.

8. De îndată ce apa fierbe, este necesar pentru a opri sistemul de încălzire și scoateți priza.

Prin măsurarea presiunii barometru, tabelele sunt apele punct de fierbere t2.

Pentru o determinare mai exactă a coeficientului recomandat mai multe măsurători și calcularea mediei aritmetice a lua sporurile lungimea probei.

Se calculează rezultatul erorii. Eroare la estimarea temperaturii inițiale DT1 sunt, pornind de la termometrul de precizie scală de referință.

Eroare calcul punct de fierbere DT2 (localizat din tabele) este rezultatul unei erori în determinarea presiunii atmosferice. Dacă presiunea măsurată egală cu H, poate fi o greșeală DH trebuie să afle din tabele, pe cât de mult schimbarea punctului de fierbere, dacă schimbarea de presiune pentru a DH. Această oscilație DT2 punct de fierbere și de intrare ca o eroare în determinarea temperaturii finale a eșantionului. Experiența repetat cu alte probe.

Deoarece încasările de lucru suplimentare la un dispozitiv încălzit, pentru a evita măsurătorile semnificative de distorsiune, intervalul de timp din momentul tuburilor spațiilor într-o zonă de încălzire pentru o perioadă inițială de fixare indicator de poziție nu trebuie să depășească 40 de secunde.

Răspunsul este scris sub forma:

1. Care este coeficientul de dilatare liniară și care este ritmul măsurat?

2. Care este alungirea absolută și relativă?

3. Cum dispozitivul de determinare a?

întrebări de testare 2.

1. Cum explicați expansiunea termică a corpurilor?

2. Desenați grafic dependența energiei potențiale de interacțiune atomică a distanței dintre centrele lor și explica.

3. Cum sunt parametrii de dilatare liniară și volumul termic?

4. În cazul în care este necesar să se ia în considerare expansiunea termică?

1. Zisman GA Todes OM Curs de fizică generală, vol. 1, 49, 1967

2. Grabowski RI curs de fizica, revendicarea 55, 1980

3. Savelyev IV Vol.1, p.140, 1971