Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Отчёт по лабораторной работе № 11
По дисциплине: Физика
Тема: Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
Выполнила:
студент ГГ-12-2 ____________ /Калимуллин Р.Р./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил:
руководитель: доцент __________ /Прошкин С.С./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2013
Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
Цель работы:
1) измерить изменение объема воды при нагреве ее от 0С до 90С
2) определить показатель коэффициента термического расширения
Краткое теоретическое содержание:
В работе используются: кварцевая колба объемом 0,5 л; измерительная трубка длиной 50 см; термостат.
В отличие от твердых тел, объем которых изменяется при изменении температуры линейно в большом диапазоне температур, у жидкостей эта зависимость имеет более сложный, нелинейный, характер, особенно вблизи температур фазового перехода. Особенный интерес представляет поведение воды в диапазоне температур 010С. В данной работе исследуется изменение объема воды в диапазоне температур от 0С до 4090С, 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 2090С, т.е. выше температуры окружающего воздуха. Для проведения измерений в интервале 020С термостат в начале работы заполняется смесью льда и воды, что обеспечивает начальную температуру 0С.
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. 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:
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.
Экспериментальная установка
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 :
где
Коэффициент термического расширения воды для n-ого интервала:
где
Таблица зависимости изменения объема и коэффициента термического расширения от температуры
|
Физ. величина |
Т |
h |
V |
|
|
Ед. измерений Номер опыта |
оС |
см |
м3 |
оС-1 |
|
1 |
0 |
1,20 |
0 |
-3,9210-5 |
|
2 |
1 |
1,10 |
-1,9610-8 |
-3,9210-5 |
|
3 |
2 |
1,00 |
-3,9310-8 |
0 |
|
4 |
3 |
1,00 |
-3,9310-8 |
0 |
|
5 |
4 |
1,00 |
-3,9310-8 |
0 |
|
6 |
5 |
1,00 |
-3,9310-8 |
0 |
|
7 |
6 |
1,00 |
-3,9310-8 |
3,9210-5 |
|
8 |
7 |
1,10 |
-1,9610-8 |
3,9210-5 |
|
9 |
8 |
1,20 |
0 |
3,9210-5 |
|
10 |
9 |
1,30 |
1,9610-8 |
0 |
|
11 |
10 |
1,30 |
1,9610-8 |
7,8510-5 |
|
12 |
11 |
1,50 |
5,8910-8 |
1,1810-4 |
|
13 |
12 |
1,80 |
1,1810-7 |
7,8410-5 |
|
14 |
13 |
2,00 |
1,5710-7 |
2,7510-4 |
|
15 |
14 |
2,70 |
2,9410-7 |
1,1810-4 |
|
16 |
15 |
3,00 |
3,5310-7 |
1,8010-4 |
|
17 |
20 |
5,30 |
8,0510-7 |
2,4310-4 |
|
18 |
25 |
8,40 |
1,4110-6 |
2,8210-4 |
|
19 |
30 |
12,00 |
2,1210-6 |
3,3610-4 |
|
20 |
35 |
16,30 |
2,9610-6 |
3,8210-4 |
|
21 |
40 |
21,20 |
3,9310-6 |
4,1310-4 |
|
22 |
45 |
26,50 |
4,9710-6 |
4,6610-4 |
|
23 |
50 |
32,50 |
6,1410-6 |
4,8810-4 |
|
24 |
55 |
38,80 |
7,3810-6 |
5,1810-4 |
|
25 |
60 |
45,50 |
8,6910-6 |
- |
Примеры вычислений:
Полученные данные:
Vo = 0.5 л = 0.0005 м3
D = 5 мм = 0.005 м
( оС-1) =
Табличные значения:
0,53·10−4 К-1 (при температуре 5-10 °C);
1,50·10−4 К-1 (при температуре 10-20 °C);
3,02·10−4 К-1 (при температуре 20-40 °C);
4,58·10−4 К-1 (при температуре 40-60 °C);
5,87·10−4 К-1 (при температуре 60-80 °C).
( оС-1)
Графическое задание:
График зависимости коэффициента термического расширения от температуры.
График зависимости изменения объема воды от температуры
Погрешность:
Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения:
Конечный ответ:
Вывод: Проделав данную лабораторную работу, получил коэффициент термического расширения . При нагревании от 0 до 2 градусов Цельсия вода сжимается, а, значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице, а при последующем нагревании расширяется, причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше