ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ ЖИДКОСТИ. Цель работы 1 измерить изменение объема воды при нагревании от 0С до 90С 2 определить коэффициент термического расширения воды. Краткое теоретическое содержание
 Скачать 125.89 Kb.
|
|
Цель работы: 1) измерить изменение объема воды при нагревании от 0С до 90С; 2) определить коэффициент термического расширения воды. Краткое теоретическое содержание: а) Явление, изучаемое в работе: тепловое расширение жидкости б) Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин. В жидкости при заданной температуре молекулы находятся друг от друга на определенных расстояниях и совершают колебания около положений равновесия. При повышении температуры жидкости энергия колебаний возрастает. Расстояние между молекулами при повышении температуры увеличивается за счет несимметричной формы потенциальной кривой межмолекулярного взаимодействия. Это увеличение среднего расстояния между молекулами при нагревании и является причиной термического расширения жидкости. 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 010С. 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). Коэффициент термического расширения — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на единицу температуры. Термостат — прибор для поддержания постоянной температуры. 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. в) Законы и соотношения: 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 = V0T, где {\displaystyle \alpha }— коэффициент термического расширения (ºС-1). Схема установки:  1 – Колба 2 – Измерительная трубка 3 – Термостатированный объем 4 – Термостат 5 – Термометр 6 – Пульт Основные расчетные формулы: Изменение объема   где  - диаметр трубки [ ] = м;  – высота столба жидкости (максимальная при температуре t) [ ] = м;  – начальная высота жидкости [ ] = м.Коэффициент термического расширения для n-го интервала   ,где  – высота столба воды в начале n интервала [ ] = м;  - высота столба воды в конце n интервала [ ] = м;  – температура воды в начале n интервала [ ] = oC;  – температура воды в конце n интервала [ ] = oC.Средний коэффициент термического расширения  , (ºС-1),где – изменение объёма (м3);  – начальный объём воды; t – температура, соответствующая максимальной высоте столба жидкости (ºС).Формулы погрешности косвенных измерений:   Исходные данные: D=5мм Погрешности прямых измерений: ∆t=0,1  ∆h=0.0005мТаблица:
Графический материал: График – 1. Зависимость изменения объема воды от температуры  . График – 2. Зависимость коэффициента термического расширения воды от температуры  . Пример вычислений:    Расчет косвенных погрешностей:     Вывод: При нагревании от 0 до 6 оС вода сжимается, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения. При дальнейшем нагревании объем воды увеличивается. Коэффициент термического расширения с ростом температуры становится больше  |
