Лабораторна робота № 2.08. Визначення температурного коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл ⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 21Следующая ⇒ Вступ Теплове розширення твердих тіл, причиною якого є збільшення амплітуди теплових коливань атомів при нагріванні твердих тіл, характеризується температурним коефіцієнтом лінійного розширення , який дорівнює відносному видовженню  тіла при його нагріванні на один Кельвін:              (1) де  – зміна довжини  тіла при зміні його температури на величину . Для більшості твердих тіл при невеликих змінах температури  незначно залежить від температури. Тому в невеликому інтервалі температур ( ) можна використати середнє значення :          (2) де  – інтервал температур, якому відповідають довжини тіла  і . В даній роботі застосовується метод прямого (безпосереднього) вимірювання видовження за допомогою оптиметра – приладу високого класу точності. Опис установки Рис. 2.9

Рис. 2.10

Установка (рис. 2.9) складається з оптиметра 1, нагрівника 2, в який поміщено зразок (стержень) 3 і термостат 4, що служить для нагрівання води до певної температури. Вода поступає по з’єднуючих шлангах в нагрівник, в результаті чого стержень нагрівається до цієї температури і видовжується.

       Оптиметр складається з масивної основи 5 і вертикальної колонки 6, вздовж якої може переміщатись трубка 7 з оптичним мікроскопом 9. В нижній частині трубки знаходиться виступаючий наконечник вимірювального штифта 8, що дотикається до поверхні зразка. На вимірювальному штифті, що розміщується всередині трубки, закріплена шкала, що переміщається разом зі штифтом в полі зору мікроскопу 9 при видовженні зразка. Відлік визначається (див. рис. 2.10) положенням нуля прямолінійної шкали, розділеної на 10 поділок (ціна поділки 0,1 мм), відносно зображення основної міліметрової шкали (на рис. 2.10 між поділками 53 і 54 мм). Щоб визначити віддаль нуля від штриха 53 мм, обертають гвинт 10 так, щоб найближчий подвійний виток співпадав з цим штрихом, тобто штрих 53 знаходився посередині між лініями найближчого подвійного витка. Десяті долі відраховуються по прямолінійній шкалі. Соті і тисячні – по круговій, видимій у верхній частині поля зору окуляра. Наприклад, на рис. 2.10 відлік дорівнює 53,1374 мм.

Завдання

1. Визначити штангенциркулем довжину зразка і помістити його в нагрівник. Відрегулювати положення нагрівника за допомогою гвинтів так, щоб зразок був розташований вертикально вздовж осі вимірювання. Звільнивши затискуючий гвинт трубки 7, перемістити його вниз до дотику наконечника 8 з торцем зразка. Звільнити фіксатор вимірювальної системи. Включити освітлювач відлікового пристрою, відрегулювати різкість зображення, обертаючи окуляр.

2. Включити термостат і встановити потрібну температуру (інструкція по експлуатації термостата додається). Почекати 3-5 хв до встановлення стабільної температури, провести відлік по шкалі оптиметра. Продовжити нагрівання зразка, провести аналогічні відліки не менше п’яти разів через кожні 10 К.

3. Побудувати графік залежності видовження зразка від температури. Визначити коефіцієнт лінійного розширення за формулою:

,

де  – тангенс кута  нахилу графіка до горизонтальної осі. Використовуючи графік, визначити похибку визначення .

Контрольні запитання

1. Який фізичний зміст температурного коефіцієнта лінійного розширення?

2. Як з графіка визначити похибку ?

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: