virtualka_11
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Кафедра общей и технической физики
(лаборатория механики)
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №11
Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости.
Выполнил: студент гр. СПС-18 _______________ /Павленко Г.Д.
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: доцент _______________ /Ломакина Е.С./
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2019
Цель работы:
измерить изменение объема воды при нагревании от 0С до 90С
определить показатель коэффициента термического расширения.
Краткое теоретическое содержание:
Явление, изучаемое в работе – термическое расширение (объемное) жидкости.
Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:
Жидкость - это агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты как твёрдого тела, так и газа, обладает, однако, рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная — Текучесть. Подобно твёрдому телу, жидкость сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность, обладает определённой прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т. д. С другой стороны, взятая в достаточном количестве жидкость принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний.
Объемное расширение - отношение увеличения или уменьшения объема тела к первоначальному объему этого тела.
Коэффициент термического (объемного) расширения – коэффициент, который служит для характеристики расширения жидкости.
Законы и соотношения, использованные при выводе расчетной формулы:
Изменение объема жидкости при изменении температуры:
V = V0T
Пояснения к физическим величинам, входящим в формулу, и единицы их измерений:
- коэффициент объемного термического расширения воды [] = оС-1
V - объём [V] = м3
D – диаметр трубки [D] = мм
Vo - начальный объем воды [V] = м3
V - объём [V] = м3
tо - начальная температура [t] = оС
t - температура [t] = оС
h – высота уровня жидкости [V] = м
Схема установки:
Рисунок 1– Экспериментальная установка
1 – закрытая колба, помещенная в термостатированный объём
2 – измерительная трубка, вставленная в колбу
3 – термостатированный объём
4 – регулируемый термостат
5 – термометр
6 – пульт управления термостатом 4
Расчетные формулы
Средний коэффициент термического расширения:
,
где , D - диаметр трубки (параметр установки, указывается преподавателем), hmax и hmin - максимальная высота жидкости (при температуре t) и начальная высота жидкости;
V0 - начальный объем воды, принимается равным 0,5 л;
t - температура (в С), соответствующая максимальной высоте столба жидкости.
Коэффициент термического расширения:
,
где ’n - коэффициент термического расширения воды на n - температурном интервале;
hn - высота столба воды в начале n - интервала; hn
hn+1 - высота столба воды в конце n - интервала;
tn - температура воды в начале n - интервала;
tn+1 - температура воды в конце n - интервала.
Погрешность прямых измерений
Погрешность косвенных измерений
Таблицы с результатами измерений и вычислений
Таблица 1 (удлинение проводника при разном напряжении)
Физ. величина |
Т |
h |
V*10-8 |
*10-3 |
Ед. измерений Номер опыта |
оС |
см |
м3 |
оС-1 |
1 |
0 |
3,4 |
0 |
0 |
2 |
1 |
3,4 |
0 |
0 |
3 |
2 |
3,3 |
-2,8 |
-2,8 |
4 |
3 |
3,3 |
-2,8 |
-1,87 |
5 |
4 |
3,2 |
-5,6 |
-2,8 |
6 |
5 |
3,3 |
-2,8 |
-1,12 |
7 |
6 |
3,3 |
-2,8 |
0,93 |
8 |
7 |
3,4 |
0 |
0 |
9 |
8 |
3,4 |
0 |
0 |
10 |
9 |
3,5 |
2,8 |
0,62 |
11 |
10 |
3,6 |
5,6 |
1,12 |
12 |
11 |
3,8 |
8,5 |
1,55 |
13 |
12 |
4 |
14,1 |
2,35 |
14 |
13 |
4,2 |
19.7 |
3 |
15 |
14 |
4,4 |
28,3 |
4,04 |
16 |
15 |
4,7 |
36,7 |
4,89 |
17 |
20 |
6,3 |
81,9 |
8,19 |
18 |
25 |
8,3 |
138,5 |
11,1 |
19 |
30 |
10,9 |
211,9 |
14,3 |
20 |
35 |
13,9 |
296,7 |
17,18 |
21 |
40 |
17,2 |
389,9 |
19,04 |
22 |
45 |
21 |
497,4 |
22,1 |
23 |
50 |
25 |
610,4 |
24,4 |
24 |
55 |
29,4 |
734,8 |
26,7 |
25 |
60 |
34,1 |
867,6 |
28,9 |
26 |
65 |
39,1 |
1008,2 |
31 |
27 |
70 |
44,3 |
1115,1 |
31,86 |
28 |
75 |
49,6 |
1305,3 |
34,8 |
29 |
77 |
52 |
1373,2 |
35,7 |
,
Пример вычисления (для одного опыта):
Т = 14 оС t n+1 = 15 оС h n = 4,4 см =0,044 м
h max = 4,4см = 0,044м t n = 14 оС V0 = 0,5 л = 0,0005 м3
h min = 3,4см 0,034м h n+1 = 4,7 см = 0,047 м D = 6 мм =0,006 м
V = = 28,3*10-8 м3
ср. = 28,3*10-8/0,0005*14 = 4,04*10-3 оС-1
= = 16,9*10-5
Графический материал
График 1 – Зависимость объема от температуры
График 2 – Зависимость коэффициента термического расширения от времени
Вывод
В ходе лабораторной работы были проведены опыты, необходимые для измерения коэффициента термического расширения (объемного) жидкости и установлена его зависимость от температуры. В ходе опытов был экспериментально установлен объем воды при температурах от 0о до 77о градусов. Было установлено из полученных данных, что максимальную плотность вода имеет при температуре 4о.