ВВЕДЕНИЕ. Тепловое расширение твердых тел характеризуется термическим коэффициентом линейного расширения

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 l ₀ 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 l ₁, а при температуре t₂ равна l ₂, 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 l ₁ и l ₂ 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.