Отчёт по лабораторной работе № 11

 

 

По дисциплине:____________________Физика___________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение коэффициента термического расширение (объемного) жидкости

 

Выполнил: студент

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: ______________ / ../

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

 

 

 

Санкт-Петербург

2015 г.

Цель работы – Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0ºC до 90ºC. Определение показателя коэффициента термического расширения.

Явление, лежащее в основе эксперимента – нелинейное изменение объема жидкости при изменении температуры.

Основные определения и понятия:

Температура – это величина, характеризующая степень нагретости тел. T – температура, [Т]=К.

Объём — количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.

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

Фазовый переход (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 (насчёт последнего см. ниже раздел Динамика фазовых переходов).

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.

 

 

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 ºC

 

где

- коэффициент термического расширения воды на n – интервале;

- 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 1

 

Ед. измерений № опыта	T, ºC	h, см	*10^-3
			2,12	4,1
		1,7	2,12	4,2
		1,6	0,7	1,4
		1,5	0,7	1,4
		1,6	0,7	1,4
		1,8	1,4	2,8
			1,4	2,8
		2,3	2,12	4,2
		2,8	3,5	7,1
		3,3	3,5	7,1
			4,9
		4,7	4,9
		5,6	6,36	12,9
		6,5	6,36	12,9
		7,5	7,07	14,3
		13,9	45,22	18,3
		22,3	59,35
		32,6	72,77	29,4
		44,5	84,07	33,8

Примеры вычислений:

Средний коэффициент термического расширения воды .

 

 

 

Коэффициент расширения на интервале.

График зависимости изменения объема воды от температуры

График зависимости

Погрешности:

1. Погрешность измерения изменения объёма воды:

V = V( .= =

2. Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения

_ср=_ср( =

3.Погрешность расчета коэффициентов термического расширения воды на интервале:

_n=n( + )=

Окончательный результат.

Вывод: Проделав данную лабораторную работу, получил результат, который не имеет расхождений с теорией о термическом расширении жидкостей (воды). Действительно, при нагревании от 0 до 4 градусов Цельсия вода сжимается, а, значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице 1. А при последующем нагревании расширяется, причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше.