Определение коэффициента линейного расширения твердых тел

Цель работы: Научиться пользоваться индикатором малых перемещений, освоить метод Д.И. Менделеева определения коэффициента линейного расширения.

Приборы и принадлежности: прибор для определения линейного расши-рения тел, индикатор, линейка, термометр термопарный, парогенератор, сухопарник, металлические стержни из трех разных металлов, держатель.

Теория:

Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров и объемов тел, происходящих при повышении их температуры. Линейное тепловое расширение характерно для твердых тел. Объемное тепловое расширение происходит как в твердых телах, так и в жидкостях.

Линейное тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения (средним коэффициентом линейного расширения) α в данном интервале температур. Экспериментальное определение α осуществляется методами дилатометрии.

Дилатометрия − раздел физики и измерительной техники, изучающий зависимость изменения размеров тел от внешних воздействий: температуры, давления и т.д. Приборы, применяемые в дилатометрии, называют дилатометрами.

Если l ₁ − начальная длина тела при температуре t ₁, а Δ l= l − l ₁ − увеличение длины тела при нагревании его на Δ t градусов, то α характеризует относительное удлинение l Δ / l ₁ тела, которое происходит при его нагревании на один градус:

. (1)

Длина тела при температуре t определяется формулой

(2)

в этом случае l ₀ − длина тела при температуре 0°С.

Коэффициент линейного расширения зависит от природы вещества, его численное значение обычно малая величина порядка

При изменении температуры в широком интервале коэффициент линейного расширения растёт с увеличением температуры.

В интервале температур, исследуемом в данной работе, коэффициент линейного расширения можно считать величиной постоянной. Получим расчётную формулу для определения коэффициента линейного расширения, используя уравнение (2).

Схема установки:

Порядок выполнения работы:

1. Измерить линейкой длину образца l ₁

2. Закрепить соответствующим образом исследуемую трубку в держателе: привести в контакт толкатель индикатора с образцом и зафиксировать индикатор. Записать цену деления индикатора.

3. Совместить нулевое деление шкалы индикатора со стрелкой

4. Измерить температуру исследуемой трубки t₁ (температура t₁ равна температуре окружающего воздуха)

5. Подвести шланг парогенератора к исследуемой трубке и дождаться полного её прогрева.

6. Записать температуру трубки t₂=100⁰C.

7. Снять показания индикатора по количеству делений и записать D l.

8. По формуле (4) определите коэффициент линейного расширения α.

9. Определите относительную погрешность измерений d.

, где

D l_тр=1 мм (абсолютная погрешность при измерении трубки)

Dl_пр=0,02 мм (абсолютна погрешность индикатора малых перемещений)

DТ=1⁰С- абсолютная погрешность при измерении температуры.

Date: 2015-07-17; view: 2961; Нарушение авторских прав