Отчет по лабораторной работе 11 Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости

• Название: Отчет по лабораторной работе 11 Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
• Дата: 12.05.2022
• Размер: 82.07 Kb.
• Имя файла: vir_11_otchet (3).docx
• Тип: Отчет; #525781

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей и технической физики

Отчет

по лабораторной работе №11

«Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости»

Выполнил: студент гр. ГС-19-2 _____________ Марченко Ю. Д.

^{(подпись)}

Проверил: доцент кафедры ОТФ _____________ Кожокарь М. Ю.

^{(подпись)}

Дата выполнения работы: 25.09.2019


Санкт-Петербург

2019

1. 
   Цель работы:
   

1. 
   измерить изменение объема воды при нагревании от 0ºС до 90ºС
   
2. 
   определить коэффициент термического расширения воды
   

2. 
   Краткое теоретическое содержание:
   

1. 
   Процесс, изучаемый в работе: тепловое расширение жидкости
   
2. 
   Основные определения явлений, процессов, величин:
   

Термическое расширение — изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры. Количественно термическое расширение жидкостей и газов при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом теплового расширения). Для характеристики термического расширения твёрдых тел дополнительно вводят коэффициент линейного термического расширения.

Коэффициент термического расширения — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объёмного и линейного расширения.

Температура – это физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами.

Объем – это количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.

3. 
   Основные законы и соотношения, лежащие в основе вывода расчетных формул:
   

Основной закон теплового расширения – тело с объемом V₀ {\displaystyle L}при увеличении его температуры на T {\displaystyle \Delta T}и отсутствии внешних механических сил расширяется на величину V{\displaystyle \Delta L}, равную:

V = V₀T,

где  {\displaystyle \alpha }— коэффициент термического расширения (ºС^-1).

3. 
   Схема экспериментальной установки
   

1 – колба

2 – измерительная трубка

3 – термостатированный объём

4 – термостат

5 – термометр

6 – пульт

Экспериментальная установка

4. 
   Исходные данные:
   

D = 4 10^-3 м

V₀ = 5 10^-4 м³

h_min = 2,4 10^-2 м

h_max = 0,52 м

5. 
   Основные расчетные формулы:
   

1. 
   Средний коэффициент термического расширения:
   

, (ºС^-1),

где – изменение объёма (м³); – начальный объём воды; t – температура, соответствующая максимальной высоте столба жидкости (ºС).

2. 
   Изменение объёма:
   

, (м³),

где D – диаметр трубки (м); h_max – максимальная высота жидкости (при t) (м); h_min – начальная высота жидкости (м).

3. 
   Коэффициент термического расширения:
   

, (ºС^-1),

где n– температурный интервал; – высота столба воды в начале n-интервала (м); – высота столба в конце n-интервала (м); – температура воды в начале n-интервала (ºС); – температура воды в конце n-интервала (ºС).

4. 
   Погрешность косвенных измерений:
   

6. 
   Таблицы
   

Таблица 1: «Технические данные прибора»

№ п.п.	Название прибора	Пределы измерений	Число делений	Цена деления	Класс точности	Абсолютная приборная погрешность
1	Термометр	0-90ºС	–	0,1ºС	–	0,1ºС
2	Измерительная трубка	0-52 мм	–	1 мм	–	0,5 мм

Таблица 2: «Результаты измерений»

Физическая величина	Т	h
Ед. измерения № опыта	ºС	см	10-8 м3	10-7 ºС-1
1	0	2,4	-2,5	-9,2
2	1	2,2	-1,3	-4,8
3	2	2,1	-1,3	-4,8
4	3	2,0	-1,3	-4,8
5	4	2,0	0	0
6	5	2,0	0	0
7	6	2,1	1.3	4,8
8	7	2,3	2,5	9,2
9	8	2,4	1,3	4,8
10	9	2,6	2,5	9,2
11	10	3,0	5,0	18,4
12	11	3,3	3,8	14,0
13	12	3,7	5,0	18,4
14	13	4,2	6,3	23,2
15	14	4,7	6,3	23,2
16	15	5,3	7,5	27,6
17	20	8,9	45	165,7
18	25	13,6	59	217,3
19	30	19,3	72	265,2
20	35	26,0	84	309,4
21	40	33,7	96	353,6
22	45	42,1	110	405,2
23	50	51,3	120	442,0
24	54,3	52	8,8	32,4

7. 
   Погрешности прямых измерений
   

= 0,1 ºС = 10^-3 м

8. 
   Вычисления
   

1. 
   10^-6 м³
   
2. 
   ºС^-1
   
3. 
   
   
4. 
   ºС^-1
   

9. 
   Графики
   

1. 
   График зависимости изменения объема воды от температуры
   

2. 
   График зависимости
   

при t =

10. 
    Вычисления погрешностей косвенных измерений
    

11. 
    Результаты
    

Вывод: таким образом, в ходе работы мы выяснили, что при нагревании объём воды увеличивается с определённым коэффициентом термического расширения. Полученный в ходе эксперимента средний коэффициент термического расширения жидкости приблизительно сопоставим с табличными данными, что говорит о том, что этот способ приемлем для определения коэффициента термического расширения.