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

43071. Система автоматического управления электроприводом 6.2 MB
  Конструктивное исполнение всех двигателей со степенью защиты IP44 – станина с продольными радиальными ребрами и наружный обдув, установленным на валу реверсивным центробежным вентилятором, защищенным кожухом, предназначенным одновременно и для направления воздушного потока.
43072. Объединение региональных объединённых энергосистем в более мощную систему образует Единую энергетическую систему России 2.3 MB
  Одной из главных задач электроснабжения является обеспечить дальнейший экономический прогресс общества, глубокий качественный сдвиг в материально-технической базе на основе ускорения научно- технического прогресса, интенсификации общественного производства, повышение эффективности.
43073. Народное хозяйство и природно-климатические условия проектирования 88 KB
  Климат: почти вся территория Томской области находится в пределах таежной зоны. Климатические условия южных и северных районов Томской области заметно отличаются ввиду того что расстояние между северной и южной границами области по меридиану достигает 600 километров. Климатические характеристики северных районов области отличаются большей суровостью и продолжительностью зимнего сезона. На долю речных долин приходится 1 5 территории Томской области.
43074. БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 12.44 MB
  Разработка проекта пассивной противопожарной защиты здания 15 2.2 Характеристика здания по заданию и предварительная планировка здания 16 2.3 Определение категории здания по взрывопожарной и пожарной опасности 19 2.1 Деление здания на пожарные отсеки 20 2.
43075. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПАНЕЛИ СБОРНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ 2.92 MB
  Характеристики арматуры и бетона. Подбор продольно напрягаемой рабочей арматуры из условия прочности сечения нормального к продольной оси панели. Определение необходимости постановки поперечной арматуры проектирование постановки косвенной арматуры исходя из конструктивных требований строительных норм. Учет влияния длины зоны передачи напряжений продольной напрягаемой арматуры.
43077. Расчет электромагнитных переходных процессов при нарушении симметрии трехфазной цепи 9.86 MB
  Составим схему замещения для прямой последовательности: Определим параметры схемы замещения для прямой последовательности: С: Л1: Л2: Т2: Н1: Н2: АД: Р: Расчет параметров для реактора не требуется т. Т1: Т3: Г12: Найдем и свернув схему используя законы последовательного и параллельного соединения: Составим схему замещения обратной последовательности: Определим параметры схемы замещения...
43078. Расчет усилителя мощности низкой частоты 1.37 MB
  Усилитель мощности. В зависимости от типа усиливаемого параметра усилительные устройства делятся на усилители тока напряжения и мощности. Одним из ответственных узлов звукозаписывающей аппаратуры является усилитель мощности.
43079. Электрический привод системы “генератор-двигатель” 1017 KB
  Номер варианта Закон изменения момента сопротивления рабочей машины Мсм Нм Момент инерции рабочей машины Jм в долях от момента инерции двигателя кгм2 Тип двигателя и способ его питания 2 2000 70 Постоянного тока от генератора постоянного тока Примечание: Характер момента сопротивления реактивный. Требуемую перегрузочную способность двигателя. Средняя температура нагрева изоляции двигателя не должна превышать допустимую.4 Предварительная мощность двигателя рассчитывается по нагрузочной диаграмме и тахограмме рабочей машины.