Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: исследуемый образец, нагреватель, термопара, индикатор, милливольтметр, линейка, термометр.

Методика измерений и экспериментальная установка

П остроив график зависимости Δl=f(Δt), по тангенсу угла наклона графика к оси ОХ (рис.14.1) можно определить коэффициент линейного расширения α:

, (14.10)

где , .

И сследуемый образец (трубка) 1 закреплён верхним концом на станине (рис.14.2). Для измерения удлинения трубки используется индикатор 2. Его измерительная головка упирается в нижний конец трубки. Цена деления индикатора 10^-5 м. Внутри трубки находится нагреватель 3 (нихромовая проволока). С понижающего трансформатора 4 на нагреватель подаётся напряжение 20 В. Температура образца измеряется с помощью термопары 5, соединённой с милливольтметром 6. Удельная термо-ЭДС термопары равна α_ТЭДС=1.43.10^-3 В/К (см. лабораторную работу 3-15). Напряжение U, измеряемое милливольтметром, пропорционально разности температур Δt=t–t₀ двух контактов термопары:

U=α_ТЭДС ^.Δt. (14.11)

Порядок выполнения работы

Внимание! Нагрев начинается сразу после включения установки в сеть. Заранее подготовьте таблицу для записи опытных данных.

1. Измерьте длину l₀ образца от нижнего конца, упирающегося в головку инди‑ катора, до винта, закрепляющего верхний конец. Данные запишите в табл. 14.1.

2. Убедитесь, что индикатор стоит на нуле; милливольтметр также должен показывать нуль.

3. Включите установку в сеть.

4. Когда стрелка милливольтметра отклонится на 10 делений, запишите показания индикатора Δl.

5. Записывайте удлинение образца Δl при напряжениях, указанных в табл.14.1.

6. Отключите установку от сети.

7. Вычислите Δt по формуле (14.11).

8. Постройте график зависимости Δl=f(Δt).

9. По формуле (14.10) определите коэффициент линейного расширения α; сравните полученное значение с табличными; определите, из какого материала сделан образец.

10. Оцените погрешность Δα определения коэффициента линейного теплового расширения.

11. Все полученные результаты занесите в табл.14.1.

Таблица 14.1

№	l0, м	U, мВ	Δt, К	Δl, .10-5 м	Δx, К	Δy, .10-5 м	α, К-1	Δα, К-1
1		10
2		20
3		30
4		40
5		50
6		60
7		70
8		80
9		90
10		100

Контрольные вопросы

1. Как определяется в термодинамике коэффициент линейного расширения твердых тел?

2. Что такое гармоническое приближение?

3. Какие физические свойства нельзя объяснить без учета ангармонизма?

4. Представьте выражение для коэффициента линейного расширения для линейной цепочки атомов в гармоническом приближении и с учетом ангармонического вклада.

5. Как определяется изменение температуры образца в данной работе?