Экспериментальное определение коэффициента линейного теплового расширения твердых тел
Экспериментальное определение коэффициента линейного расширения твердых тел основывается на использовании формулы (4), которую можно представить в виде
, (10)
где
l0
длина исследуемого образца при температуре
t0,
отсчитываемой по шкале Цельсия, а
его удлинение при нагревании до
температуры t
ºC.
Выполнение работы
Схема прибора представлена на рисунке 2.
Р и с. 2
Выполнение работы
Проверить подключение источника питания постоянного тока Б5-50 к нагревателю (медный стержень), а датчика температуры к омметру (вольтметр В7-38).
Поворачивая внешнее кольцо микрометра, установить стрелку индикатора на «Нуль» - целое число оборотов. Цена деления индикатора указана на его циферблате (1∙10-2 мм = 10-5 м) (лаб.508 а)
Установить на источнике питания напряжение 200 В, сила тока 200 мА.
Включить в розетку «Сеть» универсальный вольтметр В7-38. Записать начальное значение сопротивления датчика температуры.
По графику определить начальную температуру.
Градуировочный
график зависимости сопротивления
датчика от температуры
прилагается.
Включить источник питания тумблером «Сеть». Нагреватель имеет максимальное напряжение питания 230 В. Максимальный ток 270 мА.
Измерить зависимость удлинения стержня
(по показаниям микрометра) при увеличении
температуры стержня до 100 °С.Внести в таблицу 1 значения - удлинение стержня и сопротивление R датчика температур.
Используя градуировочный график, определить значения температуры и внести их в таблицу 1.
Таблица 1
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
R, кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина трубки
от места крепления стержня до индикатора
при комнатной температуре равна 0,6 м.Построить график зависимости удлинения от температуры t.
Определить коэффициент линейного расширения меди по формуле (10). Значения и
взять из графика.
13. Сравнить полученные значения коэффициента линейного расширения для исследуемого металла с их табличным значением и оценить относительную погрешность измерения по формуле
.
Вопросы
1. Что является причиной теплового расширения твердых тел.
2. Физический смысл коэффициента линейного расширения твердых тел.
3. Физический смысл коэффициента объемного расширения твердых тел.
4. Связь между коэффициентами линейного и объемного расширения изотропных твердых тел.