13325

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота №11 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ Мета роботи: авивчення термічного розширення твердих тіл; бекспериментальне визначення коефіцієнта лінійного розширення різних матеріалів. Прилади та матеріали: прилад для в...

Украинкский

2013-05-11

696 KB

14 чел.

Лабораторна робота №11

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ

 Мета роботи: а)вивчення термічного розширення твердих тіл;

б)експериментальне визначення коефіцієнта лінійного розширення різних матеріалів.

Прилади та матеріали: прилад для визначення лінійного коефіцієнта розширення, штангенциркуль, індикатор годинникового типу, набір зразків із різних матеріалів (залізо, алюміній, скло), гальванометр, термопара.

Правила з техніки безпеки: під час виконання експерименту не доторкатися до нагрітих частин установки.

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, гак 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 сили відштовхування більш значно змінюються зі зміною відстані ніж сили притягування. Тобто при зміні відстані на величину  зміна сили 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 рівнодійиої сили взаємодії від відстані має вигляд.

При r > r0 переважає сила притягування.

При r < r0переважає сила відштовхуванні енергію, яка також

Внаслідок взаємодії частинка має потенційну залежить від відстані подібно залежності Fr(r).

На відстані r0 ця енергія має мінімальне значення, яке ми можемо прийняти за нуль.

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

Окрім енергії взаємодії Еп частинки мають і енергію руху Ек.

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

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

В положенні r0, яке зветься положенням рівноваги, повна енергія Е дорівнює кінетичній Е-Ек т.я Еп в ньому положенні прийнята за нуль.

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

Ек.

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

Таким чином частинка рухається з перетворенням кінетичної енергії з потенціальну і навпаки, тобто здійснює коливальні рухи відносно положення ріг поваги. 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 збільшенням 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 Е1, Е2, Е3 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.

Робоча формула:       

Хід роботи:

  1.  Вивчити устрій термопари та визначення за її допомогою температури.
  2.  Ознайомитися з будовою установки.
  3.  Виміряти штангенциркулем довжину досліджуваного зразка та записати в підготовлену раніше таблицю.

4 Встановити зразок в установку, повернувши утримувач, підвести до верхнього (вільного) кінця стержня з досліджуваного матеріалу індикатор, та закріплення його.

  1.  Записати покази індикатора в звітну таблицю.
    1.  Ввімкнути нагрівник та слідкувати за показами індикатора та гальванометра, записуючи при цьому данні.
    2.  Після закінчення експерименту вимкнути нагрівник.
    3.  Дослід повторити тричі.
    4.  Підрахувати величину коефіцієнта лінійного розширення і порівняти одержаний результат з табличним значенням.
    5.  Підрахувати абсолютну та відносну похибки.

Звітна таблиця

№ п/п

l1

l1

t1, oC

t2, oC

t, oC

a

a

Примітка до графіка градування термопари: п - відхилення "зайчика" гальванометр.

Контрольні запитання.

  1.  Дати визначення коефіцієнта лінійного розширення.
    1.  Пояснити причину теплового розширення твердих тіл.
      1.  Порівняти характер і особливості теплового розширення твердих тіл, газів,рідин

Література:

  1.  Дущенко В.П. Фізичний практикум: ч.І ,-К.: Вища школа, 1981.
    1.  Кортнев та ін. Практикум по фізиці.
      1.  

Досліджуване тіло

  1.  Керамічна трубка
    1.  Нагрівник
      1.  Теплоізолятор
        1.  Захісний кожух
          1.  Електрична вилка
          2.  Вимикач
          3.  Лід
          4.  Гальванометр

v 


Термопара

термочуттевий елемент в пристроях для вимірювання температури, системах управління і контролю. Складається з двох послідовно сполучених (спаяних) між собою різнорідних провідників або (рідше) напівпровідників. Якщо спаї знаходяться при різних температурах, то (термоелектрорушійна сила), величина якої одночасно пов 'язана з різницею температур «гарячого» і «холодного» контактів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67616. Исследование движения навигационных спутников GPS 701 KB
  Навигационные определения, в частности, вычисление координат потребителя в навигационном приемнике производится с использование координат видимых пользователем навигационных спутников.
67617. Видеомониторы и видеоадаптеры. Типы видеосистем 77.5 KB
  В общем случае видеосистема (дисплей) ПЭВМ включает монитор, преобразующий сигналы от ПЭВМ в изображение на экране в темпе их поступления без запоминания и обработки; и видеоконтроллер для обработки, передачи данных и согласования интерфейсов.
67618. Устройства и системы ввода-вывода текстовой и графической информации. Принцип кодирования текстовой информации. Кодирование текстовой информации в ЭВМ 147 KB
  Текстовая информация представляется последовательностью алфавитно-цифровых символов каждый из которых определённым образом кодируется. Существуют четыре основных принципа кодирования символов. 1 где S множество всех символов используемых для кодирования текста...
67619. Устройства ввода-вывода текстовой информации с промежуточного носителя 135 KB
  ОЧА общего назначения строятся на базе сканеров для которых используется специальное математическое обеспечение для распознавания изображений IREDER. Многие алгоритмы распознавания символов работают на основе распознавания контуров поэтому контура выделяют фильтром Собеля.