Экспериментальное определение коэффициентов объемного расширения жидкостей

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 3. Основную часть ее представляет U-образная трубка, наполненная жидкостью (к примеру, трансформаторным маслом). Колена трубки помещены в стеклянные термостаты. Температура холодного термостата – комнатная температура, определяемая по термометру – это Т₁. Температура Т₂ должна быть доведена до температуры насыщенных паров при атмосферном давлении (давление определяется по барометру, а температура пара по таблице). Температуру жидкости в колене 2 можно считать установившейся, когда изменение уровня прогреваемой жидкости прекращается (это примерно через 5 минут после того, когда в сброс пойдет пар).

Для сообщающихся сосудов в однородной (одноплотностной) жидкости давления на одном уровне должны быть одинаковые – в нашем случае это давление на “0” уровне (не нагреваемом и не охлаждаемом).

(1)

В ситуации изменение температуры только в нагреваемом паром колене можно записать следующие соотношения:

1+(Т₂-Т₁) =

Из подчеркнутых соотношений и следует расчетная формула (2).

В эксперименте важно измерить высоту жидкости в колене с комнатной температурой – h₁ и разность высот h. Измерение проводятся с помощью подвижного указателя. Данные прямых измерений необходимо занести в таблицу и рассчитать  и _приб.

Таблица 2.

h1 см	h=h2 – h1 см	(h)см	T10С	T10C	T20C	T20C

 К-1	 К-1		Табличные данные для исследуемой жидкости

Расчеты и выводы:

Контрольные вопросы:

1. Что такое тепловое расширение? Объясните с точки зрения молекулярно-кинетической теории тепловое расширение тел.

2. Дайте определения коэффициентов объемного и линейного расширения конденсированных сред.

3. Как с ростом температуры изменяются эти коэффициенты?

4. Получите выражение, показывающее связь коэффициентов линейного и объемного расширения. Почему оно справедливо не для всех твердых тел?

5. Рассчитайте, на сколько секунд отстанут за сутки часы с латунным маятником в комнате, где температура равна 25С, если они идут точно при 15С. Маятник считать математическим.

6. В чем особенности расширения воды и почему это важно?

7. Почему коэффициент  значительно возрастает в жидкости?

8. Постарайтесь выявить систематические погрешности, характерные для предложенных установок, и в какую сторону эти погрешности обуславливают отклонение результата.

9. Влияет ли тепловое расширение нагреваемой стеклянной трубки на полученный результат об ? Можно ли это влияние оценить?

Рекомендуемая литература:

1. Р.В. Телеснин “Молекулярная физика”, М. 1973, § 112.

2. В.Ф. Яковлев. Курс физики, М. 1976, § 75; 76 (стр. 212 – 213); § 93 (тепловое расширение твердых тел).

3. Е.А. Штрауф М.-Л. 1949, стр. 400-404 (тепловое расширение жидкостей), стр. 484-489 (тепловое расширение твердых тел).

4. С.И. Новикова. Тепловое расширение твердых тел, М., 1974.

5. Энциклопедия (физическая; большая советская) на слова: тепловое расширение; тепловое расширение воды.