Отримання знань
дистанційна підтримка освіти школярів
Тема: Визначення коефіцієнту лінійного розширення твердого тіла
Мета: Ознайомитись з будовою та принципом дії приладу для визначення коефіцієнту лінійного розширення, визначити коефіцієнт лінійного розширення металу.
Обладнання: Прилад для визначення коефіцієнту лінійного розширення металів (з індикатором), колбі з водою, електроплитка, гумова трубка, рулетка, термометр, штатив.
Контрольні запитання
1) Сформулюйте основні положення молекулярно-кінетичної теорії.
2) Дайте означення внутрішньої енергії, температури. Вкажіть одиниці вимірювання цих величин в СІ.
3) Дайте означення коефіцієнту лінійного розширення. В яких одиницях він вимірюється.
4) Запишіть точну формулу лінійного розширення твердого тіла. Назвіть величини, які входять до цієї формули.
5) Коротко запишіть з яких частин складається прилад для вимірювання коефіцієнту лінійного розширення твердого тіла. На чому базується принцип його дії?
Розв'яжіть тренувальні задачі
1. Залізний дріт при 0 0С має довжину 1 м. Коефіцієнт лінійного теплового розширення для заліза 
. Якою буде довжина стержня при 100 0С?
2. Алюмінієвий дріт при 58 0С має довжину 3,0058 м. Коефіцієнт теплового розширення для алюмінію 
. Якою буде довжина стержня при 0 0С?
3. Улітку за температури 30 0С залізний дріт натягнутий між стовпами лінії електропередач має довжину 50 м. Як зміниться його довжина узимку, коли температура повітря становить (-20) 0С ?
Теоретичні відомості
Усі предмети при нагрівання змінюють свої розміри і як правило розширюються. Для різних предметів це розширення різне, а тому для його визначення вводиться коефіцієнт лінійного розширення.
Коефіцієнт лінійного розширення - фізична величина, яка характеризує зміну відносних розмірів тіла при зміні температури на 1 0С.
де l0 - довжина тіла (стержня) при 0 0С;
l - довжина тіла стержня при температурі t;
t - температура, до якої нагріли тіло;
На практиці коефіцієнт лінійного розширення визначають за приблизною формулою в котрій замість l0 беруть l1 (довжина стержня при кімнатній температурі t1 ). Тоді
Неточність, яка зв'язана при цьому обчисленні настільки маленька, що нею можна знехтувати.
Опис приладу
|
Рис 1 |
Прилад складається з підставки із дерева (1) (рис 1), лівого стояку (2) з фіксаторним гвинтом (3), правого стояку (4) із втулкою (5), в якій розташований індикатор (6), закріплений гвинтом (7); двох металевих трубок - сталевої та латунної довжиною 500 мм, з закріпленими нерухомими пластинками (10), сферичними вставками (11) необхідними при роботі з мікрометром.
Підготовка приладу до досліду
|
Рис 2 |
Щоб підготувати прилад необхідно встановити прилад так, щоб стояк (2) з патрубком знаходився з правої сторони (рис 2). Потім одну з трубок (1) (наприклад, сталеву) пропускають довгим кінцем через отвір у столиках (2) і (3) так, щоб пластина (4) розташовувалась вертикально й не доходила до правого стояку на 3-5 мм. Після цього закріплюють трубку гвинтом (5) у лівому стояку.
Індикатор (6), ціна поділки якого 0,01 мм, вставляється в отвір патрубка (9) і в стояку (3) закріплюється гвинтом (7) так, щоб забезпечити натяг механізму індикатора відносно його ж стояка (8), який повинен упиратись в ліву сторону пластини (4). Натяг визначається обертом стрілки індикатора відносно шкали на 1-2 оберти. Після закріплення індикатора необхідно обертом зовнішнього кола шкали індикатора в праву чи ліву сторону встановити кінець шкали на поділку «0» на шкалі індикатора.
Хід роботи
|
Рис 3 |
2. Виміряти рулеткою робочу ділянку сталевої труби, яка закріплена у приладі, від центру гвинта (5) (рис 2) до лівої сторони пластини (4) l1 .
3. Виміряти температуру довколишнього повітря t1.
4. Встановити індикатор на «0».
5. Увімкнути електроплитку в мережу.
.
, де
11. Самостійно складіть та заповніть таблицю даних, до якої запишіть результати вимірювань та розрахунків.
12. Зробіть висновок