Определяне на коефициент на линейно разширение на твърди частици

Lab 11.

Определяне на коефициент на линейно разширение на твърди вещества.

Инструменти и аксесоари: подгряващо устройство прикрепени към него триножник, малки движения на показателя, определени от пръчки от тестовите материали, епруветка, лабораторен термометър.

При загряване твърдите се разширява. За изясняване същността на термично разширение, помисли зависимостта на потенциалната енергия на атомната взаимодействие на разстоянието между центровете им. На потенциал крива (Фигура 1) може да се отбележи на крайни положения А и В, която ще достигне до атомите на вибрациите. Средна позиция на атома съответства на средата на сегмента AB, т.е. стойност O1. Когато температурата се увеличава от Т1 до Т2 ще увеличи енергията на осцилиращ атом, при което амплитудата на трептене неговите увеличава (ширина колебание става равна на А1 В1). Като се има предвид, че потенциалното кривата е асиметричен, положението на равновесие на атома се движи от позиция O1 O2. и средното разстояние между атоми увеличава от R1 до r2.

Ако потенциал кривата е симетричен и има формата на парабола (т.е., ако колебанията на атомите са хармонични характер), след това въпреки увеличаването на повишаването на температурата на потенциалната енергия и амплитудата на трептене, средното разстояние между атоми ще остане непроменена. Следователно, може да се каже, че причината за топлинно разширение се увеличава разстоянието между атоми поради асиметричната природа на трептенията на частиците.

Различни вещества, в зависимост от характеристиките на кристалната си структура, разширяват различно при нагряване. За да се характеризира количествено този имот, особена стойност се въвежда, наречен на коефициента на линейно разширение.

Нека дължината на твърдото тяло при температура, равна на 0 0 l0. и при температура от 0 ° С т е равно на LT. В този случай, коефициентът на линейно разширение наречен формула:

От това следва, че коефициента на линейно разширение е относително удължаване на тялото, когато се нагрява при 1 К. Всъщност, връзката (1) е изпълнено не е съвсем точна. Коефициентът на линейно разширение на брой зависи от температурата, но може да се счита за повечето практически цели константа. За твърди вещества има процедура (10 -5 -10 -6) х К -1. За приблизително изчисляване на коефициента на линейно разширение на твърдото тяло може да се приема като първоначалната си дължина L1 на t1. и за неговото крайно L2 дължина при температура t2. След това формулата за коефициента на линейно разширение ще изглежда така:

В резултат на линейно разширение увеличава и обемът на тялото. Да предположим, че има тяло във формата на куб с дължина L0 ребра. V0 - от първоначалния си обем. При нагряване, обем на организма ще се увеличи и да стане равен

стойност В се нарича коефициент на обемно термично разширение на б »3а твърдо вещество.

Устройството се състои от тяло 1, който е прикрепен към защитната обвивка 2. Във вътрешността на корпуса е разположен нагревател 3. При извършване на работа на нагревателя през уплътнението 4 е поставена стъклена тръба 5 с тестваното прът 6. багажник корпус устройство, монтирано с скоба, която е показател малки премествания 7. скоба може да се върти около оста на опората 90 0.

На жилищния панел включва лампа 8 и vyklyuchatel9 бутон. Тапата се използва за активиране на устройството към тях напрежение от 220 V. Преди да включите в, се проверява достоверността на земята инструмент.

Редът на изпълнение.

1. Тръбата на инструмента комплект от принадлежности до 1/2 обем напълнен с вода при стайна температура.

2. Laboratory термометър за измерване на температурата на водата в тръбата.

3. Долна епруветка в прът края сферична дъно.

4. Тръбата с тестваното прът през гумена преграда и отвора в капака на устройството да влиза в нагревател, който се отклони светлина от четвърт оборот в посока на тапата.

5. Издърпайте индикатор прът, задаване на индикатора тампон над (завъртане на скобата в отвора да спре) и долната стволови във вдлъбнатина на края на пръта. Скоба за фиксиране на винта.

6. За да обърнат внимание, че позицията на стрелката на индикатора за набиране (за първи стрелец опит по-добре занулен чрез коригиране на височината на дисплея).

7. Само тогава включете устройството вмъква в електрическия контакт, а след това включете бутон включване на захранването. Това би трябвало да светне лампата.

Когато водата е варено ин витро тест проба получава температура равна на вряща вода. Увеличаването на дължината на пробата се определя чрез деформацията на индикатора от първоначалното положение. Число, са с точност до половин деление индикатор мащаб, т.е. до 5 х 10 -3 mm.

8. Веднага след като заври водата, е необходимо да изключите нагревателя и издърпайте щепсела.

Чрез измерване на налягането барометър, таблиците са води Точка на кипене t2.

За по-точно определяне на коефициента препоръчва няколко измервания и се изчислява средноаритметичната стойност, като стъпките при дължина на пробата.

Резултатът се изчислява на грешката. Грешка при определяне на началната температура DT1 са, изхождайки от точност термометър позоваване мащаб.

Грешка изчисляване DT2 точка на кипене (разположен от таблиците) е резултат от грешка при определяне на атмосферното налягане. Ако измереното налягане, равно на Н, може да е грешка DH трябва да разберете от масите, от това колко промяна точката на кипене, ако промяната на налягането на DH. Това колебание DT2 точка на кипене и вход за грешка при определяне на крайната температура на пробата. Опитът се повтаря с други проби.

Като по-нататъшна работа постъпленията в отопляем устройство, за да се избегнат значителни измервания на изкривяване, интервал от време между момента на тръбите помещения на територията на зона за нагряване на първоначално фиксиране индикатор за положение не трябва да надвишава 40 секунди.

Отговорът е писано в следния вид:

1. Какво е коефициентът на линейно разширение и каква е неговата измерената скорост?

2. Каква е абсолютно и относително удължение?

3. Как действа устройството за определяне на?

Тестовите въпроси 2.

1. Как си обяснявате топлинното разширение на телата?

2. Начертайте графично зависимостта на потенциалната енергия на атомно взаимодействие на разстоянието между центровете им и да го обясня.

3. Как са параметрите на линейни и обем термично разширение?

4. В случаите, когато е необходимо да се вземат под внимание топлинното разширение?

1. Зисман GA Тодес OM Курс по обща физика, кн. 1, 49, 1967

2. Грабовски РИ Физика разбира се, претенция 55, 1980

3. Savelyev IV vol.1, стр.140, 1971