Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Отчёт по лабораторной работе № 11.

 

 

По дисциплине:____________________ Физика___________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение коэффициента термического расширение (объемного) жидкости

 

Выполнил: студент гр. ЭРC-11-1 ______________ / Крылов П.А. /

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: ______________ / Ежов О.Н. /

(подпись) (Ф.И.О.)

 

 

Санкт-Петербург

2012 г.


Цель работы – Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0ºC до 90ºC. Определение показателя коэффициента термического расширения.

Краткое теоретическое содержание:

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.

Коэффициент термического расширения воды – величина, характеризующая относительную величину изменения объема воды с увеличением температуры на 10 К, при постоянном давлении.

Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике — переход вещества из однойтермодинамической фазы в другую при изменении внешних условий

При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяются самые главные, первичные экстенсивные параметры: удельный объём, количество запасённой внутренней энергии, концентрация компонентов и т. п. Подчеркнём: имеется в виду скачкообразное изменение этих величин при изменении температуры, давления и т. п., а не скачкообразное изменение во времени.

Наиболее распространённые примеры фазовых переходов первого рода:

§ плавление и кристаллизация

§ испарение и конденсация

§ сублимация и десублимация

При фазовом переходе второго рода плотность и внутренняя энергия не меняются, так что невооружённым глазом такой фазовый переход может быть незаметен. Скачок же испытывают их производные по температуре и давлению: теплоёмкость, коэффициент теплового расширения, различные восприимчивости и т. д.

 

Схема установки

 

Колба 1 помещена в термостатированный объем 3, по которому циркулирует вода с температурой, заданной термостатом 4. Колба закрыта и сверху в неё вставлена измерительная трубка 2, позволяющая измерять высоту столба жидкости, вытесненной из колбы при нагревании.

Температура измеряется термометром 5. Термостат 4 управляется с пульта 6

 

 

Расчетные формулы

Средний коэффициент термического расширения воды a:

Где ,

D - диаметр трубки

и - максимальная высота жидкости и начальная высота жидкости.

- начальный объем воды, 0,5 л

t – температура, в ºC

Коэффициент термического расширения воды для n-ого интервала:

где

- высота столба воды в начале n – интервала;

- высота столба воды в конце n – интервала;

- температура воды в начале n – интервала;

- температура воды в конце n – интервала.

 

 

Таблица зависимости изменения объема и коэффициента термического расширения от температуры

Таблица 1

Ед. измерений № опыта T, ºC h, см
    3,5   -4.039*10^(-3)
    3,2 -2,12*10^(-8) -4.056*10^(-3)
    2,9 -4,239*10^(-8) -1.357*10^(-3)
    2,8 -4,946*10^(-8) -1.359*10^(-3)
    2,7 -5,652*10^(-8) 1.361*10^(-3)
    2,8 -3,533*10^(8) 2.711*10^(-3)
      -3,533*10^(8) 2.725*10^(-3)
    3,2 -2,12*10^(-8) 4.056*10^(-3)
    3,5   6.732*10^(-3)
      3,532*10^(-8) 6.687*10^(-3)
    4,5 7,065*10^(-8) 9.3*10^(-3)
    5,2 1,201*10^(-7) 9.38*10^(-3)
    5,9 1.696*10^(-7) 0.012
    6,8 2.331*10^(-7) 0.012
    7,7 2.967*10^(-7) 0.013
    8,7 3.674*10^(-7) 0.016
    15,1 8.195*10^(-7) 0.02
    23,5 1.413*10^(-6) 0.022
    33,8 2.141*10^(-6) 0.023
    45,7 2.981*10^(-6) 0.027
      3.427*10^(-6) -

Примеры вычислений:

Средний коэффициент термического расширения воды .

 

 

Коэффициент расширения на интервале.

 

Графическое задание:

График зависимости изменения объема воды от температуры

Рис. 1

График зависимости изменения объема воды от температуры

Рис. 2

 

График зависимости коэффициента термического расширения

Рис. 3

Погрешности:

Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения:

 

△αсрср( =

Вывод: Проделав данную лабораторную работу, получил коэффициент термического расширения . При нагревании от 0 до 4 градусов Цельсия вода сжимается (см. Рис. 2), а, значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице 1, а при последующем нагревании расширяется (с. Рис. 1, 2), причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше (см. Рис. 3).

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...