Короткі теоретичні відомості:

В твердих тілах молекули здійснюють хаотичний тепловий рух біля положення рівноваги, завдяки силам взаємодії - силам тяжіння та відштовхування, які зменшуються зі збільшенням відстані між молекулами. Однак характер їх залежності різний: сила відштовхування більше залежить від відстані, чим сила тяжіння. Тому зі збільшенням температури зростає кінетична енергія теплового руху молекул і відповідно амплітуда коливань, але наближаються молекули одна до одної на меншу відстань, ніж віддаляються. Як наслідок, при нагріванні, середня відстань між молекулами збільшується, збільшуються розміри тіла та відповідно його об’єм . Так, якщо при температурі , яка дорівнює нулю градусів Цельсія довжина стрижня була l₀. то при температурі t° його довжина l стане більшою

де β - температурний (термічний) коефіцієнт лінійного розширення, який залежить від роду матеріалу та умов, і тому є одною з найважливіших теплових характеристик речовини.

Залежність ця лінійна, а коефіцієнтом

пропорційності (кутовим коефіцієнтом) є Iоβ, що визначається тангенсом кута нахилу φ

о

де 1 – довжина стрижня при кімнатній

температурі t_k^о. З цього відношення витікає

Термічний коефіцієнт лінійного розширення показує, на яку частину довжини при О°С

змінюється його довжина при нагріванні на 1 °С.

Тому що довжина стержня при кімнатній температурі t_k^о мало відрізняється від його довжини при О°С, остаточно маємо розрахункову формулу:

Опис установки та методики вимірювань

Досліджувальний срижень вміщує до пробірки 2 з водою кімнатної температури, яка вимірюється термометром.

Після вмикання електронагрівального приладу З до електричної мережі з напругою

220 В, вода в п робірці нагрівається і

подовжує стрижень. Наверху станіни 4 в

поворотному кронштейні 5 установки

зажато індикатор 6, який показує

подовження стрижня. В момент закипання

води фіксують подовження при нагріванні

стрижня від кімнатної температури до

температури кипіння ( 100^о С).

Порядок виконання роботи

1. Налити половину пробірки води, вставити термометр та опустити в прилад.

2. Якщо показання термометра не змінюються, виміряти t°_k.

3. Достати термометр, обережно вставити в пробірку досліджуваний стрижень округлим кінцем униз та опустити в пробірку через гумову прокладку.

4. В поворотний кронштейн вставити індикатор так, щоб його шток опинився в заглибленні стрижня і зажати.

5. Поворотом зовнішнього кільця шкали індикатора установити стрілку на нульову позначку.

б. Вставити електричну вилку до розетки та ввімкнути прилад (загориться контрольна лампочка)

7. IIід час закипання води визначити подовження стрижня ∆l ,якщо показники індикатора вже не змінюються (весь стрижень нагрівся до 100°С)

8. Вимкнути прилад, дістати вилку з розетки.

9. Розрахувати термічний коефіцієнт лінійного розширення; порівнюючи його значення з табличним , визначити матеріал, з якого виготовлено стрижень і розрахувати відносну похибку вимірювань.