virtualka_11

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра общей и технической физики

(лаборатория механики)

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №11

Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости.

Выполнил: студент гр. СПС-18 _______________ /Павленко Г.Д.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент _______________ /Ломакина Е.С./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2019

1. Цель работы:

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

2. определить показатель коэффициента термического расширения.

2. Краткое теоретическое содержание:

1. Явление, изучаемое в работе – термическое расширение (объемное) жидкости.

2. Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

• Жидкость - это агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты как твёрдого тела, так и газа, обладает, однако, рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная — Текучесть. Подобно твёрдому телу, жидкость сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность, обладает определённой прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т. д. С другой стороны, взятая в достаточном количестве жидкость принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний.

• Объемное расширение - отношение увеличения или уменьшения объема тела к первоначальному объему этого тела.

• Коэффициент термического (объемного) расширения – коэффициент, который служит для характеристики расширения жидкости.

3. Законы и соотношения, использованные при выводе расчетной формулы:

Изменение объема жидкости при изменении температуры:

V = V₀T

4. Пояснения к физическим величинам, входящим в формулу, и единицы их измерений:

 - коэффициент объемного термического расширения воды [] = ^оС^-1

V - объём [V] = м³

D – диаметр трубки [D] = мм

V_o - начальный объем воды [V] = м³

V - объём [V] = м³

t_о - начальная температура [t] = ^оС

t - температура [t] = ^оС

h – высота уровня жидкости [V] = м

3. Схема установки:

Рисунок 1– Экспериментальная установка

1 – закрытая колба, помещенная в термостатированный объём

2 – измерительная трубка, вставленная в колбу

3 – термостатированный объём

4 – регулируемый термостат

5 – термометр

6 – пульт управления термостатом 4

4. Расчетные формулы

Средний коэффициент термического расширения:

,

где , D - диаметр трубки (параметр установки, указывается преподавателем), h_max и h_min - максимальная высота жидкости (при температуре t) и начальная высота жидкости;

V₀ - начальный объем воды, принимается равным 0,5 л;

t - температура (в С), соответствующая максимальной высоте столба жидкости.

Коэффициент термического расширения:

,

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

h_n - высота столба воды в начале n - интервала; h_n

h_n+1 - высота столба воды в конце n - интервала;

t_n - температура воды в начале n - интервала;

t_n+1 - температура воды в конце n - интервала.

5. Погрешность прямых измерений

Погрешность косвенных измерений

6. Таблицы с результатами измерений и вычислений

Таблица 1 (удлинение проводника при разном напряжении)

Физ. величина	Т	h	V*10-8	*10-3
Ед. измерений Номер опыта	оС	см	м3	оС-1
1	0	3,4	0	0
2	1	3,4	0	0
3	2	3,3	-2,8	-2,8
4	3	3,3	-2,8	-1,87
5	4	3,2	-5,6	-2,8
6	5	3,3	-2,8	-1,12
7	6	3,3	-2,8	0,93
8	7	3,4	0	0
9	8	3,4	0	0
10	9	3,5	2,8	0,62
11	10	3,6	5,6	1,12
12	11	3,8	8,5	1,55
13	12	4	14,1	2,35
14	13	4,2	19.7	3
15	14	4,4	28,3	4,04
16	15	4,7	36,7	4,89
17	20	6,3	81,9	8,19
18	25	8,3	138,5	11,1
19	30	10,9	211,9	14,3
20	35	13,9	296,7	17,18
21	40	17,2	389,9	19,04
22	45	21	497,4	22,1
23	50	25	610,4	24,4
24	55	29,4	734,8	26,7
25	60	34,1	867,6	28,9
26	65	39,1	1008,2	31
27	70	44,3	1115,1	31,86
28	75	49,6	1305,3	34,8
29	77	52	1373,2	35,7

,

7. Пример вычисления (для одного опыта):

Т = 14 ^оС t _n+1 = 15 ^оС h _n = 4,4 см =0,044 м

h _max = 4,4см = 0,044м t _n = 14 ^оС V₀ = 0,5 л = 0,0005 м³

h _min = 3,4см 0,034м h _n+1 = 4,7 см = 0,047 м D = 6 мм =0,006 м

V = = 28,3*10^-8 м³

_ср. = 28,3*10^-8/0,0005*14 = 4,04*10^{-3 о}С^-1

 = = 16,9*10^-5

8. Графический материал

График 1 – Зависимость объема от температуры

График 2 – Зависимость коэффициента термического расширения от времени

9. Вывод

В ходе лабораторной работы были проведены опыты, необходимые для измерения коэффициента термического расширения (объемного) жидкости и установлена его зависимость от температуры. В ходе опытов был экспериментально установлен объем воды при температурах от 0^о до 77^о градусов. Было установлено из полученных данных, что максимальную плотность вода имеет при температуре 4^о.