13316

Визначення коефіцієнта лінійного розширення тіл методом Менделєєва

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота № 1 Визначення коефіцієнта лінійного розширення тіл методом Менделєєва. Мета роботи: аВивчення теплового розширення твердих тіл. бВизначення коефіцієнта лінійного розширення різних матеріалів методом Менделєєва. Прилади та матеріали: прил...

Украинкский

2013-05-11

444 KB

6 чел.

Лабораторна робота № 1

Визначення коефіцієнта лінійного розширення тіл методом Менделєєва.

Мета роботи:

а)Вивчення теплового розширення твердих тіл.

б)Визначення коефіцієнта лінійного розширення різних, матеріалів методом Менделєєва.

Прилади та матеріали: прилад для визначення коефіцієнта лінійною розширення, мікрометр, лінійка (або рулетка), кип'ятильник, електроплитка, термометр.

Короткі теоретичні відомості:

Як відомо, речовина складається із частинок (молекул, атомів, іонів). Вони в свою чергу складаються із зарядів додатного та від'ємного знаку. Додатні - це ядра атомів, а від'ємні - електрони. Тому ці частинки являють собою складні електричні системи, які взаємодіють між собою одночасно, як силами притягування між різнойменними зарядами, так і силами відштовхування між однойменними. Відповідні розрахунки показують, що обидві названі сили є оберненими функціями відстані між частинками з різними показниками ступені: відповідно для сил відштовхування m та притягування n

   

Ці ж розрахунки показують, що m>n це означає, що відштовхування більш значно змінюються зі зміною відстані ніж притягування. Тобто при зміні відстані на величину  зміна відштовхування більша ніж сили притягування.

Така зміна указаних сил з відстанню приводить до того, що на деяких відстанях переважає сила відштовхування, а на інших - сила притягування.

На деякій відстані r0 ці сили зрівноважуються і їх рівнодійна дорівнює нулю. Залежність рівнодійної сили взаємодії від відстані має вигляд.

При r >  r0 переважає сила притягування.

При r <  r0 переважає сила відштовхуванні

Внаслідок взаємодії частинка має потенційну енергію, яка також залежить від відстані подібно залежності Fr(r).

На відстані  ця енергія має мінімальне значення, яке ми можемо прийняти за нуль.

Для названої залежності характерні: по-перше: наявність так званої потенційної ями глибиною Еп; по-друге: несиметричність кривої відносно мінімуму.

Окрім енергії взаємодії Еп частинки мають і енергію руху Ек.

Для конденсивного стану речовини (рідина, тверде тіло) Екп.

Повна енергія частинки Е=Екп і для конденсованого стану енергетичні рівні частинки розташовані нижче рівня Еп.

В положенні , яке зветься положенням рівноваги, повна енергія Е дорівнює кінетичній Е - Ек т.я. Еп в цьому положенні прийнята за нуль.

При відхилені частинки в ту чи іншу сторону змінюється  а значить і Ек.

У двох точках, які знаходяться по обидві сторони положення рівноваги (крайні відхилення) повна енергія дорівнює потенційній.

Таким чином частинка рухається з перетворенням кінетичної енергії в потенціальну і навпаки, тобто здійснює коливальні рухи відносно положення рівноваги. Так як крива залежності Еп(r) асиметрична ці коливання ангармонічні. Для таких коливань центр коливання (точка, яка знаходиться посередині між крайніми положеннями частинки) не співпадає з положенням рівноваги. Центри коливань знаходяться на більших відстанях один від одного ніж положення рівноваги. Ця відстань збільшується зі збільшешшм амплітуди коливань, яка залежить від температури.

Таким чином при збільшенні температури збільшується середня відстань між центрами коливань частинок, тобто відбувається теплове розширення.

На малюнку показані три енергетичні рівні Е Е2, Е для трьох температур, також

крайні ліві (1-;2-;3-) та крайні праві (1+;2+;3+) положення частинки,  а також положення центрів коливань при цих температурах.

Відмітимо, що положення рівноваги залишається сталим.

Для будь-якої температури t1 і t2 виконуються рівності:

де — довжина стержня при температурі t1

     l2 - довжина стержня при температурі t2;

  l0 - довжина стержня при температурі t0.

Віднімемо від другого рівняння системи перше, в результаті отримаємо:

Так як ,(, матимемо:

,

Робоча формула:

Хід роботи:

  1.  Виміряти лінійкою початкову довжину стержня  l0.
  2.  Визначити кімнатну температуру  t1.
  3.  Виміряти мікрометром віддаль l1  між на півкулями упорів на трубці та опорному столику установки(див мал.).
  4.  З'єднати трубку з кип'ятильником і впродовж 15 хвилин пропускати пару кип'ячої води.
  5.  Вдруге виміряти віддаль l2 мікрометром: через 1-2 хвилини знов виміряти цю віддаль, якщо вона не змінилась, то стержень прийняв температуру пари кип'ячої води t2. Знайти зміну довжини стержня  . Для визначення температури трубки відрахувати по барометру атмосферний тиск і знайти по таблиці температуру пару кип'ячої води. Порівняти результат з відліком, зняти по термометру.
  6.  Дослід провести тричі (охолоджуючи після кожного досліду стержень).
  7.  Результати виміру занести в звітну таблицю.
  8.  Підрахувати абсолютну та відносну похибки.

Звітна таблиця:

№п/п

l0,м

,м

l1 

l2 , м

,м

t1,c

,c

    a

1.

2.

3.

Правила з техніки безпеки: Обережно і акуратно в процесі досліду поводитися з нагрітими частинами установки.

Контрольні запитання.

  1.  Що називається коефіцієнтом лінійного розширення?
    1.  Від чого залежить коефіцієнт лінійного розширення?
    2.  Пояснити природу та механізм явища теплового розширення.  
    3.  В чому полягає відмінність механізма термічного розширення твердих тіл рідин та газів?

Література.

  1.  Дущенко В.П. Фізичний практикум: ч.I- 1С: Вища школа, 1981. .
    1.  Кікоїн І.К., Кікоїн А.К. Молекулярна фізика.- М.. 1976.  £ 94


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37737. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ R-L И R-C 87.5 KB
  1 за верные то расчетные значения угла  по сравнению с измеренными отличаются в случае когда мы уменьшаем активное сопротивление в среднем на 2 4 меньше а в случае уменьшения реактивного сопротивления меньше на 6 7 для цепи параллельного соединения R L. Для цепи параллельного соединения R C расчетный угол сдвига фаз  в случае увеличения активного сопротивления на 2 3 меньше измеренного. Для цепи параллельного...
37739. Исследование резонанса напряжений в электрической цепи 182.5 KB
  Цель работы Изучить явление резонанса напряжения в электрической цепи содержащей последовательно соединённую индуктивную катушку и конденсатор. Схема установки Экспериментальная часть...
37740. Исследование резонанса напряжений 141 KB
  Цель работы Изучить явление резонанса напряжения в электрической цепи содержащей последовательно соединённую индуктивную катушку и конденсатор. Схема установки Экспериментальная часть:
37741. Дослідження операційного підсилювача 338.5 KB
  Умовне позначення типового операційного підсилювача показано на рис. Умовне позначення операційного підсилювача Всі ОП мають так званий диференціальний вхід виконаний як два незалежні входи: інвертуючий і неінвертуючий. При зміні напруги вхідного сигналу на цих ділянках вихідна напруга підсилювача залишається незмінною і визначається напругами близькими до напруги джерел живлення.
37742. Исследование пассивного четырехполюсника 84 KB
  Выполнил: ПО222 ФИРТ Уфа 2007 Цель работы Определить эксперемнтально параметры пассивного четырехполюсника. Рассчитать режимы работы четырехполюсника по эксперементальным данным. Режим работы Прямая передача энергии Обратная предача энергии
37743. Исследование переходных процессов при разрядке конденсатора на резистор и индуктивную катушку 2.75 MB
  Цель: Исследовать апериодический колебательный разряд конденсатора на резисторе и индуктивной катушке. Схема электрической цепи: 1 2 Результаты измерений и вычислений: 1 Установлено Измерено Вычислено
37744. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СО ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ 57.5 KB
  Экспериментально определить параметры катушек и коэффициент взаимной индукции. Определить комплексные сопротивления схемы замещения без индуктивной связи двух параллельно соединенных катушек с взаимной индуктивностью параметры которых определены в п. Также был определен коэффициент взаимной индукции по формуле: M = Экспериментально было доказано что при одинаковых токах протекающих через согласно и встречно включенные катушки...