Отчет лаба физика вирт 10. Краткое теоретическое содержание
 Скачать 153.32 Kb.
|
|
Цель работы: 1) определить температуру металлической проволоки при протекании через нее электрического 2) измерить удлинение проволоки при нагревании; 3) определить коэффициент линейного и объёмного термического расширения; 4) рассчитать плотность исследуемого образца металла. Краткое теоретическое содержание: Тепловым (температурным) расширением называется изменение линейных размеров тел при изменении температуры этих тел. Тепловое расширение или сжатие характеризуется соответствующим коэффициентом. Тепловое расширение бывает линейное и объемное, они характеризуются коэффициентами теплового расширения: Al - коэффициент линейного теплового расширения, –коэффициент объемного теплового расширения.  Удлинение твердого тела при нагревании. Изменение длины тела ∆l при его нагревании до некоторой температуры пропорционально исходной длине l0, а также изменению температуры ∆T = T2 - T1: ∆l l0αl∆T, где αl– коэффициент линейного термического расширения, который определяет относительное удлинение тела ∆l/l0, при изменении его температуры на 1 градус. Длина тела при температуре T2: l l0 ∆l l0 l0 αl∆T, При изменении температуры также изменяется и объем тела. Объём твердых тел и жидкостей при изменении температуры можно определить по формуле: V V0 1αv∆T , где V0 – исходный объем тела при температуре T1, αv – коэффициент объемного термического расширения тела, ∆T – изменение температуры тела. Коэффициент объемного расширения тела αv – это физическая величина, которая определяет относительное изменение объема тела (∆V/V0), происходящее при изменении его температуры на 1 K (при этом давление должно оставаться постоянным). Коэффициент αv определяется по формуле:  Изменение линейных размеров твердых тел связывают с ангармоничностью тепловых колебаний молекул при изменении температур, составляющих кристаллическую решетку тела. Вследствие таких колебаний с изменением температуры тела изменяются расстояния между частицами тела. Изменение объема тела влечёт за собой и изменение плотности этого тела:  где 0 – исходная плотность тела при температуре T1, – плотность тела при температуре T2. Так как величина  то уравнение (6) можно представить в виде: 0 1 αv  T .Коэффициенты теплового расширения зависят от вещества, а также и от температуры. От температуры они не зависят только для небольшого интервала температур. Также существуют вещества, которые имеют отрицательный коэффициент термического расширения, материалы из таких веществ с увеличением температуры сжимаются. Но это происходит только в узком диапазоне температур. Существуют вещества, у которых коэффициент теплового расширения приблизительно равен нулю в определенном интервале температур. В первом приближении коэффициенты линейного и объемного расширения однородного тела связаны между собой соотношением: αv=3αl Коэффициенты теплового расширения многих твердых тел имеют небольшую величину, порядка 10-5÷ 10-6 K-1. Из этого следует, что при комнатных температурах удлинение тел незначительно отличается от его длины при 0°С. Схема установки:  1 – теплоизоляционная трубка; 2 – исследуемая проволока; 3 – груз для поддержания проволоки в натянутом состоянии; 4 – микрометрический индикатор; 5 – нагрузочное (эталонное) сопротивление; 6 – блок питания; 7 – цифровой вольтметр измеряющий падение напряжения на нагрузочном сопротивлении; 8 – цифровой вольтметр измеряющий падение напряжения на проволоке; 9 – пульт переключения нагрузочного сопротивления (10 Ом или 30 Ом); 10 – пульт "НАГРЕВ" позволяет подключать/отключать ток в цепи, не выключая источник питания. Основные расчетные формулы:   Коэффициент линейного термического расширения исследуемого материала  Коэффициент объёмного термического расширения исследуемого материала   Абсолютная погрешность результата косвенных измерений коэффициента линейного теплового расширения: |