Контрольные вопросы.

1. Что называется теплоемкостью тела, удельной теплоемкостью?

2. Что можно сказать о разности теплоемкостей С_р и С_v для твердых тел?

3. Как зависит теплоемкость твердого тела от температуры?

4. Докажите закон Дюлонга и Пти.

5. Что называется характеристической температурой Дебая?

6. Как используется в работе уравнение теплового баланса для определения удельной теплоемкости?

7. Что в данной работе является основным источником погрешностей?

Работа № 28 определение коэффициента линейного расширения твердых тел

Приборы и принадлежности: прибор для определения коэффициента линейного расширения, стеклянные и металлические стержни, термометр.

Цель работы: определение коэффициента линейного расширения металла и стекла.

Методика измерений и описание установки

При нагревании стержня его длина изменяется. Коэффициент линейного расширения  определяется следующим образом:

(1),

где L₀ – длина стержня при некоторой начальной температуре, L - увеличение длины стержня при изменении температуры на величину t. Для большинства веществ  имеет очень малые значения, порядка 10^-5 град^-1, поэтому и изменение длины L обычно очень мало. Для получения заметного эффекта теплового расширения (получения достаточно больших L) следует брать как можно более длинные стержни и сильно их нагревать. Действительно, из (1) следует, что

L=L₀t (2).

Отсюда видно, что чем больше первоначальная длина стержня L₀, тем больше приращение L. Величину приращения L можно также увеличить, если брать достаточно большие интервалы измерения температур t. Достаточно большой и удобный интервал заключен между комнатной температурой, легко определяемой, и температурой кипящей воды (при нормальном давлении). Поэтому удобно определять , используя для этого длинные стержни из исследуемого металла, нагревая их в кипящей воде.

Установка для измерения коэффициента линейного расширения твердых тел схематически изображена на рис. 1. Она состоит из пробирки (П), заполненной водой, в которую вставляется измеряемый образец, имеющий вид стержня. Вода в пробирке нагревается электронагревателем (Н), который питается переменным напряжением 220В. Удлинение образца измеряется индикатором (И). Нагревание стержня производится кипящей водой, температуру которой T_кип в ходе измерений можно считать постоянной.

Рис. 1

Порядок выполнения работы

• Измерить длину стержня L₀.

• Установить стержень в пробирку. Индикатор установить на нуль.

• Проверить наличие воды в пробирке. После подготовки установки к работе не следует трогать и передвигать ее.

• Измерить комнатную температуру t₁.

• Включить нагреватель и через несколько минут после начала кипения воды снять показание индикатора L. Начальная температура стержня равняется температуре окружающего воздуха и определяется комнатным термометром, а температуру t₂ нагретого стержня принимаем равной температуре кипения воды.

• Определить по барометру-анероиду атмосферное давление, а затем найти в справочнике температуру кипения воды при этом давлении.

• Полученные данные и вычисленный по (1) коэффициент линейного расширения  внести в таблицу 1.

• Повторить операции пунктов 1–6 для 4-5 стержней из одного и того же материала.

• Вычислить и 

• Проделать измерения  для стержней из другого материала.

Таблица 1

	Материал	L0	L=L–L0	L/L0	t1	t2	Dt			
1
2
...