Laba_po_fizike_virtualka_11

Цель работы:

1) измерить изменение объема воды при нагревании от 0С до 90С;

2) определить коэффициент термического расширения воды.

Краткое теоретическое содержание:

Явления, изучаемые в работе:

Термическое расширение воды

Основные определения:

Тепловое расширение жидкости – увеличение объема жидкости при повышении температуры.

Коэффициент теплового расширения — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 Сᵒ при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объёмного и линейного расширения.

Коэффициент объемного термического расширения – характеризует относительное увеличение объема ∆V/V₀, происходящее при нагревании жидкости на 1 градус.

Линейный закон теплового расширения — это первое приближение, справедливое лишь в определенном интервале температур, зависящем от свойств вещества.

Схема установки

1. колба

2. измерительная трубка

3. термостатированный объем

4. термостат

5. термометр

6. пульт

Основные расчетные формулы

1. Средний коэффициент термического расширения воды α, °C

,

где ,

D - диаметр трубки, м

h_max и h_min - максимальная высота жидкости (при температуре t) и начальная высота жидкости, м

V₀ – начальный объем воды, л

t – температура соответствующая максимальной высоте столба жидкости,°C

2. Коэффициент термического расширения воды на интервале

где ′_n - коэффициент термического расширения воды на n - интервале;

h_n - высота столба воды в начале n – интервала, м

h_n+1 - высота столба воды в конце n – интервала, м

t_n - температура воды в начале n – интервала, °C

t_n+1 - температура воды в конце n – интервала, °C

Формулы погрешностей прямых измерений

Формула погрешностей косвенных измерений

Результаты измерений и вычислений

Таблица 1. Результаты измерений и вычислений.

Физ. величины	t	h	δV	α′
Ед. изм. № опыта	°C	см	м310-6	°C-110-4
1	1,0	2,9	0	-0,145005655
2	2,0	2,8	-0,028274334	0
3	3,0	2,8	-0,028274334	-0,140005655
4	4,0	2,7	-0,056548668	0,135005655
5	5,0	2,8	-0,028274334	0
6	6,0	2,8	-0,028274334	0,140005655
7	7,0	2,9	0	0
8	8,0	2,9	0	0,145005655
9	9,0	3,0	0,028274334	0,150005655
10	10,0	3,1	0,056548668	0,31001131
11	11,0	3,3	0,113097336	0,33001131
12	12,0	3,5	0,169646003	0,35001131
13	13,0	3,7	0,226194671	0,37001131
14	14,0	3,9	0,282743339	0,585016965
15	15,0	4,2	0,36756634	0,672018096
16	20,0	5,8	0,819955683	1,21802375
17	25,0	7,9	1,413716694	1,975028274
18	30,0	10,4	2,120575041	3,120033929
19	35,0	13,4	2,968805058	4,422037322
20	40,0	16,7	3,901858076	6,346042977
21	45,0	20,5	4,976282763	8,200045239
22	50,0	24,5	6,107256119	10,78004976
23	55,0	28,9	7,351326809	13,87205429
24	60,0	33,7	8,708494836	16,51305542
25	65,0	38,6	10,0939372	20,07205881
26	70,0	43,8	11,56420256	23,65206107
27	75,0	49,2	13,09101659	-

Пример вычисления

1. Исходные данные:

= 0,5 л

D = 6 мм

2. Вычисления:

2.1. Средний коэффициент термического расширения

2.2 Коэффициент термического расширения на интервале

Графический материал

График зависимости изменения объема воды от температуры .

График зависимости термического расширения воды от температуры

Погрешность косвенных измерений:

Вывод:

В данной работе был экспериментально установлен коэффициент термического расширения (объемного) жидкости, а также его зависимость от разных значений температур. В ходе эксперимента было измерено и установлено изменение объема воды при ее нагреве на 75°C. При нагревании от 0 до 7 градусов Цельсия вода сжимается, а значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения. При последующем нагревании расширяется.