Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






жидкости

Отчёт по лабораторной работе № 11

 

 

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение коэффициента термического расширения (объемного)

жидкости

 

 

Выполнил: студент гр.ЭР-10-3/Ивченкова А.В./

(Ф.И.О.)

 

Проверил: ____________ /Пщелко Н.С./

(подпись) (Ф.И.О.)

 

 

 

 

Санкт-Петербург

 

2010г.

Цель работы: измерение изменения объема воды при нагреве её от 0º C до 90º C. Определение показателя коэффициента термического расширения.

 

Теоретические сведения:

В работе используются: кварцевая колба объемом 0, 5 л; измерительная трубка длиной 50 см; термостат.



В отличие от твердых тел, объем которых изменяется при изменении температуры линейно в большом диапазоне температур, у жидкостей эта зависимость имеет более сложный, нелинейный, характер, особенно вблизи температур фазового перехода. Особенный интерес представляет поведение воды в диапазоне температур 0¸ 10°С. В данной работе исследуется изменение объема воды в диапазоне температур от 0°С до 40¸ 90°С, максимальная температура ограничена длиной измерительной трубки. Вода находится в колбе из кварцевого стекла, коэффициент термического расширения которого ничтожно мал, и им при выполнении данной работы можно пренебречь. Измерительная трубка выбирается диаметром в несколько миллиметров, что позволяет пренебречь силами поверхностного натяжения.

Колба с водой помещена в термостат, который позволяет устанавливать температуру в интервале 20¸ 90°С, т.е. выше температуры окружающего воздуха. Для проведения измерений в интервале 0¸ 20°С термостат в начале работы заполняется смесью льда и воды, что обеспечивает начальную температуру 0°С.

Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплоты, поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется. Так же и жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул.

Коэффициент теплового расширения — величина, характеризующая относительную величину изменения объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении.

Коэффициент объёмного теплового расширения показывает относительное изменение объёма тела при нагревании его на ∆ T градусов при постоянном давлении;

α - Коэффициент объёмного теплового расширения;

Коэффициент линейного теплового расширения показывает относительное изменение длины тела при нагревании на температуру Δ T;

β - Коэффициент линейного теплового расширения;

Броуновское движение — беспорядочное движение микроскопических, видимых, взвешенных в жидкости (или газе) частиц (броуновские частицы), вызываемое тепловым движением частиц жидкости (или газа).

Тепловое движение — процесс хаотического (беспорядочного) движения частиц, образующих вещество.

В отличие от твердых тел, объем которых изменяется при изменении температуры линейно в большом диапазоне температур, у жидкостей эта зависимость имеет более сложный, нелинейный, характер, особенно вблизи температур фазового перехода. Особенный интерес представляет поведение воды в диапазоне температур 0-10°С. В данной работе исследуется изменение объема воды в диапазоне температур от 0°С до 40-90°С, максимальная температура ограничена длиной измерительной трубки. Вода находится в колбе из кварцевого стекла, коэффициент термического расширения которого ничтожно мал, и им при выполнении данной работы можно пренебречь. Измерительная трубка выбирается диаметром в несколько миллиметров, что позволяет пренебречь силами поверхностного натяжения.

 

 

Схема установки:

1- колба 2-измерительная трубка

3-теормостатированный объем

4-термостат

5-термометр

6-пульт

 

 

Основные расчетные формулы:

, где a - средний коэффициент термического расширения воды; ∆ V – изменение объема воды; V0 – начальный объем воды; t - температура, соответствующая максимальной высоте столба жидкости.

, где D - диаметр трубки; hmax - максимальная высота жидкости; hmin - начальная высота жидкости.

, где an - коэффициент термического расширения воды на n - интервале; hn - высота столба воды в начале n - интервала; hn+ 1 - высота столба воды в конце n - интервала; tn - температура воды в начале n - интервала; tn+ 1 - температура воды в конце n – интервала.

, где ∆ V – изменение объёма на n - интервале.

Формулы погрешностей косвенных измерений:

Таблица для записи результатов измерений:

D=0, 003 м;

h max=3, 2 см=0, 032 м;
V0=0, 0005 м3

 

Физическая величина tn hn ∆ Vn ά n
Размерность Номер опыта 0С см м3 0С-1
1.   2, 9 -2, 1*10-8 0, 423*10-4
2.   2, 6 -0, 7*10-8 0, 141*10-4
3.   2, 5 -0, 7*10-8 0, 141*10-4
4.   2, 4 -0, 7*10-8 0, 141*10-4
5.   2, 5 1, 4*10-8 0, 282*10-4
6.   2, 7 1, 4*10-8 0, 284*10-4
7.   2, 9 2, 1*10-8 0, 423*10-4
8.   3, 2 3, 5*10-8 0, 706*10-4
9.   3, 7 4, 2*10-8 0, 847*10-4
10.   4, 3 4, 2*10-8 0, 847*10-4
11.   4, 9 4, 9*10-8 0, 988*10-4
12.   5, 6 6, 3*10-8 1, 27*10-4
13.   6, 5 6, 3*10-8 1.28*10-4
14.   7, 4 7*10-8 1, 41*10-4
15.   8, 4 45*10-8 1, 81*10-4
16.   14, 8 59*10-8 2, 37*10-4
17.   23, 2 72*10-8 2, 87*10-4
18.   33, 4 89*10-8 3, 38*10-4
19.   45, 4 320*10-8 3, 82*10-4

Погрешности прямых измерений:

∆ h = 0, 0005 м

∆ t = 0, 1 0С

Примеры вычислений:

=

=

=

= = 0, 23*10-4 °С-1

Окончательный результат:

α = (1, 7±0, 2)*10-4 °С-1

α ’n = (1, 81±0, 2)*10-4 °С-1

Анализ полученных данных:

В результате проведения данного опыта, я определила средний коэффициент термического расширения воды. Полученный результат не имеет расхождений с табличным α = (1, 7±0, 2)*10-4 °С-1

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Введение. Убедительно прошу не рассматривать цель данной работы как намерение, каким либо образом задеть самолюбие преподавателей | терпением вашим спасайте души ваши




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.