Міністерство освіти і науки України

Національний університет „ Львівська Політехніка “

Кафедра фізики

ЗВІТ

Про виконання лабораторної роботи №20

Визначення коефіцієнта теплового розширення твердого тіла

Виконав студент групи КН-120

Береза Т.В.

Лектор:

Білинський Ю.М.

Керівник лабораторних занять:

Білинський Ю.М.

Львів – 2005

Мета роботи: визначити середній коефіцієнт лінійного розширення твердого тіла.

Прилади і матеріали: індикатор годинникового типу, електронна піч, хромель-копелева термопара, мілівольтметр, металевий циліндр.

Короткі теоретичні відомості:

Істинний коефіцієнт лінійного розширення – визначається на безмежно малому інтервалі, а середній – при зміні температури на 1К.

Розширення твердого тіла при нагріванні пов’язана з характером теплового руху іонів і атомів, розміщених у вузлах кристалічної гратки.

Гармонічний осцилятор – це частинка, яка коливається під дією квазіпружної сили.

Ангармонічний осцилятор – це частинка, яка зазнає впливу як з боку сусідніх частинок, так і більш віддалених.

 - коефіцієнт лінійного теплового розширення.

Задані величини:

L = (0.2177  0.00005) м;

L = 0.0002 м;

V = 0.125 мВ.

Фізичні величини, які вимірюються прямим способом:

V – напруга в колі; T – приріст температури; L – видовження стержня.

Основні характеристики приладів:

Вимірювальний пристрій складається з прикріплених до підставки електричної печі і мілівольтметра. У піч поміщують досліджуваний зразок (металевий циліндр). Температуру зразка контролюють термопарою і мілівольтметром; абсолютне видовження зразка вимірюють індикатором годинникового типу, який закріплений на кронштейні над зразком.

Таблиці результатів вимірювання (величини, розмірності похибки прямих вимірювань):

Таблиця

V,	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5	5.5	6
t, 0C	0	20	30	40	50	50	60	70	70	80	90	90	100
T, K	273	293	303	313	323	323	333	343	343	353	363	363	373
L, мм	0	0.01	0.04	0.08	0.16	0.2	0.24	0.29	0.34	0.41	0.47	0.53	0.57

Графіки залежності L від f(T)

Кутовий коефіцієнт нахилу прямої K =L/T з графіка

K₁ = 0;

K₂ = 3,4129692832764505119453924914676e-5;

K₃ = 0,0001320132013201320132013201320132;

K₄ = 2,5559105431309904153354632587859e-4;

K₅ = 4,9535603715170278637770897832817e-4;

K₆ = 6,1919504643962848297213622291022e-4;

K₇ = 7,2072072072072072072072072072072e-4;

K₈ = 8,4548104956268221574344023323615e-4;

K₉ = 9,9125364431486880466472303206997e-4;

K₁₀ = 0,0011614730878186968838526912181303;

K₁₁ = 0,0014600550964187327823691460055096;

K₁₂ = 0,0015281501340482573726541554959786.

Обчислення шуканої величини за робочою формулою:

 = (1/L)*K;

_сер = 0,00489;

 = (L/L)*(1/T) ;

₁ = (0.01/0.2177)*(1/20) = 0.0023 ;

₂ = (0.04/0.2177)*(1/30) = 0.0061 ;

₃ = (0.08/0.2177)*(1/40) = 0.0092 ;

₄ = (0.16/0.2177)*(1/50) = 0.0147 ;

₅ = (0.2/0.2177)*(1/50) = 0.0184 ;

₆ = (0.24/0.2177)*(1/60) = 0.0184 ;

₇ = (0.29/0.2177)*(1/70) = 0.019 ;

₈ = (0.34/0.2177)*(1/70) = 0.0223 ;

₉ = (0.41/0.2177)*(1/80) = 0.0235 ;

₁₀ = (0.47/0.2177)*(1/90) = 0.024 ;

₁₁ = (0.53/0.2177)*(1/90) = 0.027 ;

₁₂ = (0.57/0.2177)*(1/100) = 0.0262.

_сер = 0,01759;

Обчислення похибок (формули та розрахунок):

 = (L/L) + (L/L) + (T/T) ;

₁ = (0.00005/0.01) + (0.00005/0.2177) + (0.5/20) = 3.02% ;

₂ = (0.00005/0.04) + (0.00005/0.2177) + (0.5/30) = 1.84% ;

₃ = (0.00005/0.08) + (0.00005/0.2177) + (0.5/40) = 1.34% ;

₄ = (0.00005/0.16) + (0.00005/0.2177) + (0.5/50) = 1.05% ;

₅ = (0.00005/0.2) + (0.00005/0.2177) + (0.5/50) = 1.05% ;

₆ = (0.00005/0.24) + (0.00005/0.2177) + (0.5/60) = 0.99% ;

₇ = (0.00005/0.29) + (0.00005/0.2177) + (0.5/70) = 0.75% ;

₈ = (0.00005/0.34) + (0.00005/0.2177) + (0.5/70) = 0.75% ;

₉ = (0.00005/0.41) + (0.00005/0.2177) + (0.5/80) = 0.66% ;

₁₀ = (0.00005/0.47) + (0.00005/0.2177) + (0.5/90) = 0.59% ;

₁₁ = (0.00005/0.53) + (0.00005/0.2177) + (0.5/90) = 0.59% ;

₁₂ = (0.00005/0.57) + (0.00005/0.2177) + (0.5/100) = 0.53%.

Аналіз результатів та висновки:

Визначив середній коефіцієнт лінійного розширення твердого тіла _сер = 0,01759. Побудував графік залежності L від f(T). Графічно визначив кутовий коефіцієнт нахилу прямої. Малі похибки спричинені точним вимірюванням та точністю приладів

Підпис студента

Оцінка виконання роботи

Допуск	Захист	Дата виконання

Підпис викладача

6