ОПРЕДЕЛЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ

1.Определите на весах массу m₁ колбы –1 вместе с зажимом 2 при атмосферном давлении Р₁.

2.Присоедините колбу к манометру 3.

3.Откройте краны 6 и 7 манометра.

4.При помощи насоса 4 откачайте воздух из колбы 1 до давления Р₂.

5.Закройте кран 7, измерьте давление Р₂, и зажимом 2 перекройте воздух в колбе.

6.Отсоедините колбу от манометра и взвесьте ее, определив массу m₂.

7.Проведите опыт 3 раза при различных значениях остаточного давления Р₂.

8.Результаты опытов занесите в таблицу 10.1. (Температуру окружающего воздуха определить по термометру, давление - по барометру, находящимся в лаборатории. Объем колбы V=1,1×10^-3 м³).

Таблица 10.1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ

№ опыта	Т	m	V	P1	P2	m1	m2	R	Rcp	e	D R
1
2
3

 

9.По формуле 10.2. рассчитайте величину универсальной газовой постоянной.

10. Определить среднее значение R_ср.

11. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Измерьте давление в колбе по манометру сразу после откачки и спустя 1-2 минуты. Объясните, почему происходит изменение давления?

2. Определите величину погрешности, которая может быть допущена при расчете R, если не дожидаться выравнивания температуры воздуха в комнате и колбе.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Сформулируйте и запишите основные газовые законы.

2. Выведите уравнение Менделеева – Клапейрона.

3. Каков физический смысл универсальной газовой постоянной?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ ИНДИКАТОРА МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (часового типа)

 

Цель работы: изучить теорию вопроса и познакомиться с одним из методов экспериментального определения термического коэффициента линейного расширения твердых тел.

Приборы и принадлежности: установка для нагревания исследуемых образцов и крепления индикатора, термометр, штатив с пробирками.

 

ВВЕДЕНИЕ

Тепловое расширение твердых тел характеризуется термическим коэффициентом линейного расширения. При нагревании тела, имеющего первоначальную длину l, его относительное удлинение  пропорционально изменению температуры Dt, т.е.

           (11.1.)

Коэффициент пропорциональности a называется истинным коэффициентом линейного расширения. При небольших изменениях температуры a практически не меняется (т.е. остается величиной постоянной), поэтому для расчетов можно пользоваться средним коэффициентом линейного расширения: 

    (11.2.)

где t₁ и t₂ – начальная и конечная температуры тела,

l₁ и l₂ – длины тела, соответствующие этим температурам,

a - термический коэффициент линейного расширения указывающий относительное удлинение твердого тела при нагревании его на 1 К.

Приведем выражение (11.2.) к виду

  

Если принять длину тела l₀ при 0⁰С за начальную длину, то l_t – длина тела при t⁰С равна

   (11.3.)

Обычно в таблицах приводятся значения a, определенные в интервале температур 0-1000⁰С. Если при температуре t₁ длина тела равна l₁, а при температуре t₂ равна l₂, то можно записать следующие соотношения:

используя которые, получаем выражение для a:

          (11.4.)

Так как для твердых тел a представляет величину порядка 10^-5-10^-6 К^-1, то l₁ и l₂ исследуемого образца в небольшом интервале температур различают долями процента (0,05-0,1%), и расчетную формулу (11.4.) можно представить в виде (11.2). Ошибка, возникающая при таком         определении a, лежит за пределами ошибки метода данной работы.

При больших изменениях температуры или высокой точности измерений и расчетов коэффициент a нельзя считать постоянным. Он возрастает с увеличением температуры и убывает с ее уменьшением, стремясь к нулю вблизи абсолютного нуля.

Термический коэффициент линейного расширения является важной характеристикой твердого тела. Однако измерения из-за малости удлинения образцов связаны с экспериментальными трудностями. Поэтому при измерении обращаются к таким косвенным методам, как, например, емкостный, интерференционный, рентгеновский и др.

В настоящей работе применяется метод прямого (непосредственного) измерения удлинения образцов с помощью индикатора часового типа.

 

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Экспериментальная установка схематически показана на рис. 11.1.

Прибор состоит из корпуса, защищенного кожухом –1. Внутри кожуха установлен нагреватель –2, в который во время опытов вставляется пробирка –3 с исследуемым стержнем –4. На корпусе прибора установлена стойка, к ней прикреплен кронштейн –5 с индикатором малых       перемещений –6. Кронштейн с индикатором может поворачиваться вокруг стойки на угол 90⁰. На панели корпуса расположен кнопочный выключатель –7 и сигнальная лампа –8. Прибор имеет провод, заканчивающийся штепсельной вилкой, включаемой в электрическую сеть напряжением 220 В. Испытуемый образец –4 нагревается в воде, налитой в стеклянную пробирку –3. Изменение длины нагретого образца по сравнению с его первоначальной длиной (при комнатной температуре) измеряется индикатором малых перемещений.

 

Рис. 11.1.

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: