3. Методика выполнения работы

Для экспериментального определения коэффициента линейного расширения α, строго говоря, для каждой температуры T_oi , кроме приращения необходимо измерить длину тела и вычислить α по формуле:

Однако в следующем интервале температур

Т Є [20, 100^oC] (8)

длина изменяется слабо, т.е. ∆l << , и ее с допустимой погрешностью можно считать постоянной:

= │_{t = 20}^o_C

Таким образом, набор коэффициента при различных температурах определяется по формуле:

l ∆ℓ_i

= (9)

ℓо∆T_i

где

∆ℓ_i = ℓ_i - ℓ_{i - l}

∆T_i = T_i – T_{i - 1}

i = 1, 2, 3,…, n.

4. Описание установки

Схема рабочей части установки приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема установки для определения коэффициента линейного расширения твердых тел: 1 - исследуемый образец; 2 - вода; 3 - стеклянная пробирка; 4 - резиновая прокладка; 5 - нагреватель; 6 - индикатор малых перемещений (часового типа); 7 – кронштейн; 8 - стойка; 9 - датчик температур (термометр Г-образный); 10 - кнопка включения нагревателя в сеть.

Исследуемый образец 1 нагревается в воде 2, находящейся в стеклянной пробирке 3. Стеклянная пробирка со стержнем помещается через прокладку 4 внутрь нагревателя 5. Изменение длины нагреваемого образца по сравнению с его первоначальной длиной (при комнатной температуре) измеряется индикатором часового типа малых перемещений 6, закрепленным в крон­штейне 7 на стойке 8. Кронштейн может поворачиваться вокруг оси стойки. Измерение температуры воды в пробирке производится с помощью датчика температур 9 ртутного Г-образного разного термометра.

Исследуемые образцы представляют собой три цилиндрических стержня, изготовленные, соответственно из стали, алюминия и стекла.

5. Порядок выполнения работы

1. Налить в пробирку воды на ¾.

2. Измерив линейкой длину исследуемого стержня (с точностью до 0,5 мм), осторожно вставить его в пробирку. Туда же поместить до упора термометр 9. Уровень воды не должен доходить до края пробирки на 1,5 - 2 см.

3. Оттянув верхний шток индикатора малых перемещений 6, установить пробку в печь, поворотом кронштейна 7 индикатор установить над пробиркой, после чего опустить шток до касания торца стержня. Кронштейн зафиксировать винтом на торце стойки 8.

4. Записать показания индикатора 6 (с точностью до полуделения, т.е. с точностью до 5 микрон).

5. С помощью кнопочного выключателя 10 включить в сеть нагреватель 5. Через каждые 10°С возрастания температуры образца за­писывать приращения его длины по индикатору. Нагревания проводить до 80°С.

6. Для продолжения работы и проведения опытов с другими образцами необходимо:

6.1. Кнопочным выключателем 10 отключить питание нагревателя.

6.2. Индикатор на поворотном кронштейне отнести в сторону, предварительно оттянув шток индикатора вверх.

6.3. Извлечь из прибора нагретую пробирку и поместить ее на подставку.

6.4. Выждать 30 минут. За это время печь охладиться, и установка будет готова для проведения опытов с другими образцами.

6.5. Повторить операции пунктов 6.1 – 6.6 для следующего образца.

7. По формуле (9) рассчитать ряд значений коэффициента α для каждого из трех образцов; построить графики зависимости их удлине­ний от температуры и найти средние значения α.

8. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 1.

Таблица 1.

№	= … =…			= … =…			= … =…
	Сталь			Алюминий			Стекло
	ТоС	∆l,мм	α, К-1	ТоС	∆l,мм	α, К-1	ТоС	∆l,мм	α, К-1
1
2
3