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

46226. Структура языкового знака. Аспекты знакового отношения (семантический треугольник Огдена и Ричардса) 14.56 KB
  Структура языкового знака. Таково определение языкового знака предлагаемое словарем 1 167. Значение знака идеально его внешняя форма материальна. Оптимальным способом анализа языкового знака в контексте данной работы является его осмысление как чисто субъективной субстанции существующей исключительно внутри сознания человека.
46227. Историческое развитие лексического состава языка. Источники пополнения словарного запаса 14.55 KB
  Историческое развитие лексического состава языка. Формами существования языка являются: территориальные диалекты говоры наддиалектные языковые образования койне различные социальные диалекты профессиональная речь профессиональные арго тайные корпоративные языки кастовые языки просторечие молодежное арго обиходноразговорная речь литературный язык. В принципе все формы существования языка исключая тайные языки доступны пониманию в пределах данного народа. Формы существования языка различаются между собой составом языковых...
46228. Вариантные обобщения 14.54 KB
  Вариантные обобщения. Обобщение данных состоит из основы обобщения к которой присоединяются различные основы специализаций. Но чаще всего обобщения на основе общего ресурса строится таким образом что начальный адрес для всех размещаемых объектов является одинаковым. Вариантное обобщение Вариант основа обобщения данных в процедурном подходе.
46229. Ввод-вывод в терминал. Работа со строками. Работа с файлами 14.5 KB
  Обмен данными между программой и внешними устройствами осуществляется с помощью операций вводавывода. В языке Си нет особых операторов для ввода или вывода данных. Вместо этого имеется набор классов стандартно поставляемых вместе с компилятором которые и реализуют основные операции вводавывода. Библиотека классов для вводавывода решает две задачи.
46231. Указатели на функции, имитация таблиц виртуальных функций с помощью процедурного подхода 14.47 KB
  Возможны только две операции с функциями: вызов и взятие адреса. Указатель, полученный с помощью последней операции, можно впоследствии использовать для вызова функции.
46232. СССР в послевоенные годы (1945–1953) 14.39 KB
  Фултон США 5 марта 1946 г. Затем инициатива развития конфронтационных действий в русле холодной войны перешла к США. Трумэн в ежегодном послании Конгрессу США предложил конкретные меры направленные против распространения советского влияния включавшие в себя экономическую помощь Европе образование военнополитического союза под руководством США размещение американских военных баз вдоль советских границ а также оказание поддержки оппозиционным движениям в странах Восточной Европы. государственным секретарем США Дж.
46233. Шаблоны типа 14.38 KB
  Шаблоны предназначены для кодирования обобщённых алгоритмов без привязки к типам данных. Пример: Необходимо реализовать функцию выполняющую вычисление формулы