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

83062. Разработка технологического процесса восстановления детали (маховика № 53-10050115) 630.06 KB
  Перспективность авторемонтного производства обусловливается объективными постоянно действующими факторами. Современные конструктивные, технологические и экономические основы, на которых базируются конструирование, производство и эксплуатация автомобилей, предопределяют неодинаковость...
83063. Оператор ЭВМ 89.5 KB
  Оператора ЭВМ оператора ПК заключается в том что он вводит информацию в компьютер и обрабатывает и передаёт её в локальных сетях К Когда-то давно ещё когда никто не знал что такое компьютер для проведения больших вычислений собиралась не одна сотня учёных которые дни и ночи на напролёт сидели и умножали возводили в степень извлекали корень. Это оператор ЭВМ со своим на надёжным другом компьютером. Мастер по обработке цифровой информации Оператор ЭВМ...
83064. Роль зрелища в римской культуре 172 KB
  В связи с этим цель работы – на основе анализа историко-теоретического материала выявить особенности зрелищ в Древнем Риме в рамках праздничного действа. В рамках поставленной цели предусмотрено решение следующих задач: Охарактеризовать особенности древнеримской цивилизации.
83065. Разработка АИС «Работа отдела кадров» 6.6 MB
  Цель разработки – облегчить работу сотрудникам отдела кадров, уменьшить время затрачиваемое на составление различных отчётов. В процессе работы построена функциональная и инфологическая модель предметной области с использованием CASE – средств, разработана структура база данных.
83066. Разработка игры Сапёр 70.5 KB
  В данной работе реализованы многие технологии и решены проблемы, с которыми придётся столкнуться программистам при разработке программ в реальной жизни, такие как создание окна и его элементов, обработка сообщений Windows, рисование изображений, работа с системным реестром, использование ресурсов.
83067. Расчет калькуляции себестоимости ТО и ТР строительных и дорожных машин 205.87 KB
  Диагностирование при ТО проводят для определения его необходимости и прогнозирования момента возникновения неисправного состояния путем сопоставления фактических значений параметров, измеренных при контроле, с предельными.
83068. Преимущества совместного пребывания матери и новорожденного 147.5 KB
  Причем под термином современные перинатальные технологии здесь подразумевается прежде всего: выкладывание малыша на живот мамы сразу же после родов раннее прикладывание малыша к груди присутствие супруга на родах совместное пребывание в послеродовых отделения мамы и ребенка свободное грудное вскармливание.
83069. Развитие расчетов с использованием платежных карточек в Республике Беларусь 108.06 KB
  Цель работы: определить теоретические аспекты организации расчетов на основе пластиковых карт провести анализ и оценку организации расчетов с использованием карт в Республики Беларусь а также установить направления совершенствования организации расчетов.
83070. Взаємозв’язок батьківського виховання та самооцінки підлітків 334.5 KB
  Актуальність теми полягає в тому, що в даний час все більше уваги приділяється самооцінці підлітка, а батьківське виховання впливає на самооцінку підлітка. Батьки є першою соціальним середовищем дитини і саме вони надають найбільш значущий вплив на становлення і формування багатьох рис особистості...