Laba_po_fizike_virtualka_11
.docxЦель работы:
1) измерить изменение объема воды при нагревании от 0С до 90С;
2) определить коэффициент термического расширения воды.
Краткое теоретическое содержание:
Явления, изучаемые в работе:
Термическое расширение воды
Основные определения:
Тепловое расширение жидкости – увеличение объема жидкости при повышении температуры.
Коэффициент теплового расширения — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 Сᵒ при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объёмного и линейного расширения.
Коэффициент объемного термического расширения – характеризует относительное увеличение объема ∆V/V0, происходящее при нагревании жидкости на 1 градус.
Линейный закон теплового расширения — это первое приближение, справедливое лишь в определенном интервале температур, зависящем от свойств вещества.
Схема установки
колба
измерительная трубка
термостатированный объем
термостат
термометр
пульт
Основные расчетные формулы
1. Средний коэффициент термического расширения воды α, °C
,
где ,
D - диаметр трубки, м
hmax и hmin - максимальная высота жидкости (при температуре t) и начальная высота жидкости, м
V0 – начальный объем воды, л
t – температура соответствующая максимальной высоте столба жидкости,°C
2. Коэффициент термического расширения воды на интервале
где ′n - коэффициент термического расширения воды на n - интервале;
hn - высота столба воды в начале n – интервала, м
hn+1 - высота столба воды в конце n – интервала, м
tn - температура воды в начале n – интервала, °C
tn+1 - температура воды в конце n – интервала, °C
Формулы погрешностей прямых измерений
Формула погрешностей косвенных измерений
Результаты измерений и вычислений
Таблица 1. Результаты измерений и вычислений.
-
Физ. величины
t
h
δV
α′
Ед. изм.
№ опыта
°C
см
м310-6
°C-110-4
1
1,0
2,9
0
-0,145005655
2
2,0
2,8
-0,028274334
0
3
3,0
2,8
-0,028274334
-0,140005655
4
4,0
2,7
-0,056548668
0,135005655
5
5,0
2,8
-0,028274334
0
6
6,0
2,8
-0,028274334
0,140005655
7
7,0
2,9
0
0
8
8,0
2,9
0
0,145005655
9
9,0
3,0
0,028274334
0,150005655
10
10,0
3,1
0,056548668
0,31001131
11
11,0
3,3
0,113097336
0,33001131
12
12,0
3,5
0,169646003
0,35001131
13
13,0
3,7
0,226194671
0,37001131
14
14,0
3,9
0,282743339
0,585016965
15
15,0
4,2
0,36756634
0,672018096
16
20,0
5,8
0,819955683
1,21802375
17
25,0
7,9
1,413716694
1,975028274
18
30,0
10,4
2,120575041
3,120033929
19
35,0
13,4
2,968805058
4,422037322
20
40,0
16,7
3,901858076
6,346042977
21
45,0
20,5
4,976282763
8,200045239
22
50,0
24,5
6,107256119
10,78004976
23
55,0
28,9
7,351326809
13,87205429
24
60,0
33,7
8,708494836
16,51305542
25
65,0
38,6
10,0939372
20,07205881
26
70,0
43,8
11,56420256
23,65206107
27
75,0
49,2
13,09101659
-
Пример вычисления
Исходные данные:
= 0,5 л
D = 6 мм
Вычисления:
2.1. Средний коэффициент термического расширения
2.2 Коэффициент термического расширения на интервале
Графический материал
График зависимости изменения объема воды от температуры .
График зависимости термического расширения воды от температуры
Погрешность косвенных измерений:
Вывод:
В данной работе был экспериментально установлен коэффициент термического расширения (объемного) жидкости, а также его зависимость от разных значений температур. В ходе эксперимента было измерено и установлено изменение объема воды при ее нагреве на 75°C. При нагревании от 0 до 7 градусов Цельсия вода сжимается, а значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения. При последующем нагревании расширяется.