Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости

скачать (1791.7 kb.)

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный университет


Отчёт по лабораторной работе
По дисциплине: Физика
Тема: Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости



Санкт-Петербург

г.
Цель работы - Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0єC до 90єC. Определение показателя коэффициента термического расширения.

Краткое теоретическое содержание:

В данной работе исследуется изменение объема воды в диапазоне температур от 0°С до 40ё90°С, максимальная температура ограничена длиной измерительной трубки. Вода находится в колбе из кварцевого стекла, коэффициент термического расширения которого ничтожно мал, и им при выполнении данной работы можно пренебречь. Измерительная трубка выбирается диаметром в несколько миллиметров, что позволяет пренебречь силами поверхностного натяжения.

Колба с водой помещена в термостат, который позволяет устанавливать температуру в интервале 20ё90°С, т.е. выше температуры окружающего воздуха. Для проведения измерений в интервале 0ё20°С термостат в начале работы заполняется смесью льда и воды, что обеспечивает начальную температуру 0°С.

Коэффициент термического расширения воды - величина, характеризующая относительную величину изменения объема воды с увеличением температуры на 10 К, при постоянном давлении.

Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике - переход вещества из однойтермодинамической фазы в другую при изменении внешних условий

При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяются самые главные, первичные экстенсивные параметры : удельный объём , количество запасённой внутренней энергии, концентрация компонентов и т. п. Подчеркнём: имеется в виду скачкообразное изменение этих величин при изменении температуры, давления и т. п., а не скачкообразное изменение во времени.

Наиболее распространённые примеры фазовых переходов первого рода:

§ плавление и кристаллизация

§ испарение и конденсация

§ сублимация и десублимация

При фазовом переходе второго рода плотность и внутренняя энергия не меняются, так что невооружённым глазом такой фазовый переход может быть незаметен. Скачок же испытывают их производные по температуре и давлению: теплоёмкость, коэффициент теплового расширения, различные восприимчивости и т. д.

объем термодинамический вода нагрев



Схема установки
Колба 1 помещена в термостатированный объем 3, по которому циркулирует вода с температурой, заданной термостатом 4. Колба закрыта и сверху в неё вставлена измерительная трубка 2, позволяющая измерять высоту столба жидкости, вытесненной из колбы при нагревании.

Температура измеряется термометром 5. Термостат 4 управляется с пульта 6
Расчетные формулы

Средний коэффициент термического расширения воды a:

Где , D- диаметр трубки, и - максимальная высота жидкости и начальная высота жидкости, - начальный объем воды, 0,5 л, t - температура, в єC

Коэффициент термического расширения воды для n-ого интервала:
где
- высота столба воды в начале n - интервала;

- высота столба воды в конце n - интервала;

- температура воды в начале n - интервала;

- температура воды в конце n - интервала.

Таблица зависимости изменения объема и коэффициента термического расширения от температуры
Таблица 1

Ед. измерений

T, єC

h, см






1

0

3,5

0

-4.039*10^(-3)

2

1

3,2

-2,12*10^(-8)

-4.056*10^(-3)

3

2

2,9

-4,239*10^(-8)

-1.357*10^(-3)

4

3

2,8

-4,946*10^(-8)

-1.359*10^(-3)

5

4

2,7

-5,652*10^(-8)

1.361*10^(-3)

6

5

2,8

-3,533*10^(8)

2.711*10^(-3)

7

6

3

-3,533*10^(8)

2.725*10^(-3)

8

7

3,2

-2,12*10^(-8)

4.056*10^(-3)

9

8

3,5

0

6.732*10^(-3)

10

9

4

3,532*10^(-8)

6.687*10^(-3)

11

10

4,5

7,065*10^(-8)

9.3*10^(-3)

12

11

5,2

1,201*10^(-7)

9.38*10^(-3)

13

12

5,9

1.696*10^(-7)

0.012

14

13

6,8

2.331*10^(-7)

0.012

15

14

7,7

2.967*10^(-7)

0.013

16

15

8,7

3.674*10^(-7)

0.016

17

20

15,1

8.195*10^(-7)

0.02

18

25

23,5

1.413*10^(-6)

0.022

19

30

33,8

2.141*10^(-6)

0.023

20

35

45,7

2.981*10^(-6)

0.027

21

37

52

3.427*10^(-6)

-


Примеры вычислений:

Средний коэффициент термического расширения воды .





Коэффициент расширения на интервале.



Графическое задание:

График зависимости изменения объема воды от температуры


Рис. 1
График зависимости изменения объема воды от температуры


Рис. 2
График зависимости коэффициента термического расширения


Рис. 3
Погрешности:

Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения:
△?ср=?ср(=
Вывод: Проделав данную лабораторную работу, получил коэффициент термического расширения . При нагревании от 0 до 4 градусов Цельсия вода сжимается (см. Рис. 2), а, значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице 1, а при последующем нагревании расширяется (с. Рис. 1, 2), причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше ( см. Рис. 3).


Рефераты Практические задания Лекции
Учебный контент

© ref.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации