Зміна лінійних розмірів тіла при нагріванні пропорційно зміні температури.

Переважна більшість речовин при нагріванні розширюється. Це легко можна пояснити з позиції механічної теорії теплоти, оскільки при нагріванні молекули або атоми речовини починають рухатися швидше. У твердих тілах атоми починають з більшою амплітудою коливатися навколо свого середнього положення в кристалічній решітці, і їм потрібно більше вільного простору. В результаті тіло розширюється. Так само і рідини і гази, здебільшого, розширюються з підвищенням температури через збільшення швидкості теплового руху вільних молекул ( см.  Закон Бойля-Маріотта, закон Шарля, Рівняння стану ідеального газу).

Основний закон теплового розширення свідчить, що тіло з лінійним розміром L  у відповідному вимірі при збільшенні його температури на Δ Т  розширюється на величину Δ L, Рівну:

Δ L = αLΔ T

де α —   так званий коефіцієнт лінійного теплового розширення.  Аналогічні формули є для розрахунку зміни площі та об'єму тіла. У наведеному найпростішому випадку, коли коефіцієнт теплового розширення не залежить ні від температури, ні від напрямку розширення, речовина буде рівномірно розширюватися в усіх напрямках в суворій відповідності з вищенаведеною формулою.

Для інженерів теплове розширення - життєво важливе явище. Проектуючи сталевий міст через річку в місті з континентальним кліматом, не можна не враховувати можливого перепаду температур в межах від -40 ° C до + 40 ° C протягом року. Такі перепади викличуть зміну загальної довжини моста аж до декількох метрів, і, щоб міст не вздибливают влітку і не відчував потужних навантажень на розрив взимку, проектувальники складають міст з окремих секцій, поєднуючи їх спеціальними термічними буферними зчленуваннями, Які представляють собою входять в зачеплення, але не з'єднані жорстко ряди зубів, які щільно змикаються в спеку і досить широко розходяться в холоднечу. На довгому мосту може налічуватися досить багато таких буферів.

Однак не всі матеріали, особливо це стосується кристалічних твердих тіл, розширюються рівномірно в усіх напрямках. І далеко не всі матеріали розширюються однаково при різних температурах. Найяскравіший приклад останнього роду - вода. При охолодженні вода спочатку стискається, як і більшість речовин. Однак, починаючи з + 4 ° C і до точки замерзання 0 ° C вода починає розширюватися при охолодженні і стискатися при нагріванні (з точки зору наведеної вище формули можна сказати, що в інтервалі температур від 0 ° C до + 4 ° C коефіцієнт теплового розширення води α   приймає негативне значення). Саме завдяки цьому рідкісному ефекту земні моря і океани не промерзають до дна навіть у найлютіші морози: вода холодніше + 4 ° C стає менш щільною, ніж тепліша, і спливає до поверхні, витісняючи на дно воду з температурою вище + 4 ° C.

Те, що лід має питому щільність нижче щільності води, - ще одне (хоча і не пов'язане з попереднім) аномальне властивість води, якому ми зобов'язані існуванням життя на нашій планеті. Якби не цей ефект, лід йшов би на дно річок, озер і океанів, і вони, знову ж таки, вимерзли б до дна, убивши все живе.

Загальновідомо, що тверді тіла при нагріванні збільшують свій обсяг. Це - теплове розширення. Розглянемо причини, що призводять до збільшення обсягу тіла при нагріванні.

Очевидно, що обсяг кристала зростає зі збільшенням середньої відстані між атомами. Значить, підвищення температури тягне за собою збільшення середньої відстані між атомами кристала. Чим же зумовлено збільшення відстані між атомами при нагріванні?

Підвищення температури кристала означає збільшення енергії теплового руху, т. Е. Теплових коливань атомів в решітці (див. Стор. 459), а отже, і зростання амплітуди цих коливань.

Але збільшення амплітуди коливань атомів не завжди призводить до збільшення середньої відстані між ними.

Якби коливання атомів були строго Уармоніческімі, то кожен атом настільки ж наближався б до одного зі своїх сусідів, наскільки віддалявся від іншого, і збільшення амплітуди його коливань не привело б до зміни середнього межатомного відстані, а значить, і до теплового розширення.

Насправді атоми в кристалічній решітці роблять ангармонічного (т. Е. Гармонійні) коливання. Це Обумовлено характером залежності сил взаємодії між / атомами від відстані між ними. Як було зазначено на початку цього розділу (див. Рис. 152 і 153), залежність ця така, що при великих відстанях між атомами сили взаємодії між атомами проявляються як сили тяжіння, а при зменшенні цієї відстані змінюють свій знак і стають силами відштовхування, швидко зростаючими зі зменшенням відстані.

Це призводить до того, що при зростанні «амплітуди» коливань атомів внаслідок нагрівання кристала зростання сил відштовхування між атомами переважає над зростанням сил тяжіння. Іншими словами, атому «легше» віддалитися від сусіда, ніж наблизитися до іншого. Це, звичайно, повинно привести до збільшення середньої відстані між атомами, т. Е. До збільшення обсягу тіла при його нагріванні.

Звідси випливає, що причиною теплового розширення твердих тіл є ангармонічності коливань атомів в кристалічній решітці.

Кількісно теплове розширення характеризується коефіцієнтами лінійного і об'ємного розширення, які визначаються наступним чином. Нехай тіло довжиною I при зміні температури на градусів змінює свою довжину на Коефіцієнт лінійного розширення визначається зі співвідношення

т. е. коефіцієнт лінійного розширення дорівнює відносному зміни довжини при зміні температури на один градус. Точно так же коефіцієнт об'ємного розширення визначається формулою

т. е. коефіцієнт дорівнює відносній зміні обсягу віднесеній до одного градусу. то коефіцієнт об'ємного розширення кристала

Для кристалів з кубічної симетрією, так само як і для ізотропних тіл,

Куля, виточений з таких тіл, залишається кулею і після нагрівання (зрозуміло, більшого діаметра).

У деяких кристалах (наприклад, гексагональних)

Коефіцієнти лінійного і об'ємного розширення практично залишаються постійними, якщо інтервали температур, в яких вони вимірюються, малі, а самі температури високі. Взагалі ж коефіцієнти теплового розширення залежать від температури і до того ж так само, як теплоємність, т. Е. При низьких температурах коефіцієнти зменшуються зі зниженням температури пропорційно кубу температури, прагнучи, як і теплоємність,

до нуля при абсолютному нулі. Це не дивно, так як і теплоємність, і теплове розширення пов'язані з коливаннями решітки: теплоємність дає кількість теплоти, необхідне для збільшення середньої енергії теплових коливань атомів, що залежить від амплітуди коливань, коефіцієнт ж теплового розширення безпосередньо пов'язаний із середніми відстанями між атомами, які теж залежать від амплітуди атомних коливань.

Звідси випливає важливий закон, відкритий Грюнейзеном: ставлення коефіцієнта теплового розширення до атомної теплоємності твердого тіла для даної речовини є величина постійна (т. Е. Не залежить від температури).

Коефіцієнти теплового розширення твердих тіл зазвичай дуже малі, як це видно з табл. 22. Наведені в цій таблиці значення коефіцієнта а відносяться до інтервалу температур між і

Таблиця 22 (див. Скан) Коефіцієнти теплового розширення твердих тіл

Деякі речовини мають особливо малий коефіцієнт теплового розширення. Таким властивістю відрізняється, наприклад, кварц Іншим прикладом може служити сплав нікелю і заліза (36% Ni), відомий під назвою інвар Ці речовини отримали широке застосування в точному приладобудуванні.

[Фізика залік 24] Сили міжмолекулярної взаємодії. Агрегатні стан речовини. Характер теплового руху молекул в твердих, рідких, газоподібних тілах і його зміна з ростом температури. Тепловий розширення тел. Лінійне розширення твердих тіл при нагріванні. Об'ємне теплове розширення твердих тіл і рідин. Переходи між агрегатними станами. Теплота фазового переходу. Рівновага фаз. Рівняння теплового балансу.

Сили міжмолекулярної взаємодії.

Міжмолекулярної взаємодії має електричну природу. Між нимидіють сили тяжіння і відштовхування, які швидко зменшуються при збільшеннівідстані між молекулами.Сили відштовхування діютьтільки на дуже малих відстанях.Практично поведінку речовини ійого агрегатний станвизначається тим, що єдомінуючим: сили тяжінняабо хаотичний тепловий рух.У твердих тілах домінують силивзаємодії, тому вонизберігає свою форму.

Агрегатні стан речовини.

• здатністю (тверде тіло) або нездатністю (рідина, газ, плазма) зберігати обсяг і форму,
• наявністю або відсутністю далекого (тверде тіло) і ближнього порядку (рідина), і іншими властивостями.

Тепловий рух в твердих тілах є в основному коливальним. при високих
  температурах інтенсивне теплове рух заважає зближенню молекул - газоподібне
  стан, рух молекул поступальний і обертальний. . У газах менше 1% обсягу
  припадає на обсяг самих молекул. При проміжних значеннях температур
  молекули будуть безперервно переміщатися в просторі, обмінюючись місцями, проте
  відстань між ними не набагато перевищує d - рідина. Характер руху молекул
  в рідини носить коливальний і поступальний характер (в той момент, коли вони
  перескакують в нове положення рівноваги).

Теплове розширення тіл.

Тепловий рух молекул пояснює явище теплового розширення тіл. при
  нагріванні амплітуда коливального руху молекул збільшується, що призводить до
  збільшення розмірів тіл.

Лінійне розширення твердих тіл при нагріванні.

Лінійне розширення твердого тіла описується формулою: L = L0 (1 + at), де a - коефіцієнт лінійного розширення ~ 10 ^ -5 К ^ -1.

Об'ємне теплове розширення твердих тіл і рідин.

Об'ємне розширення тел описується аналогічною формулою: V = V0 (1 + Bt), B- коефіцієнт об'ємного розширення, причому B = 3a.
Переходи між агрегатними станами.

Речовина може перебувати в твердому, рідкому, газоподібному станах. ці
  стану називають агрегатними станами речовини. Речовина може переходити з
  одного стану в інший. Характерною особливістю перетворення речовини є
  можливість існування стабільних неоднорідних систем, коли речовина може
  знаходиться відразу в декількох агрегатних станах. При описі таких систем
  користуються більш широким поняттям фази речовини. Наприклад, вуглець в твердому
  агрегатному стані може знаходиться в двох різних фазах - алмаз і графіт. фазою
  називається сукупність всіх частин системи, яка у відсутності зовнішнього
  впливу є фізично однорідною. Якщо кілька фаз речовини при даній
  температурі і тиску існують, стикаючись один з одним, і при цьому маса однієї
  фази не збільшується за рахунок зменшення іншого, то говорять про фазовий рівновазі.

Відомо, що під дією тепла частки прискорюють своє хаотичний рух. Якщо нагрівати газ, то молекули, що становлять його, просто розлетяться один від одного. Нагріта рідина спочатку збільшиться в об'ємі, а потім почне випаровуватися. А що буде з твердими тілами? Чи не кожне з них може змінити свій агрегатний стан.

Термічне розширення: визначення

Теплове розширення - це зміна розмірів і форми тіл при зміні температури. Математично можна вирахувати об'ємний коефіцієнт розширення, що дозволяє спрогнозувати поведінку газів і рідин в зовнішніх умовах. Щоб отримати такі ж результати для твердих тіл, необхідно враховувати Фізики виділили цілий розділ для такого роду досліджень і назвали його дилатометр.

Інженерам і архітекторам необхідні знання про поведінку різних матеріалів під впливом високих і низьких температур для проектування будівель, прокладання доріг і труб.

розширення газів

Теплове розширення газів супроводжується розширенням їх обсягу в просторі. Це помітили філософи-природознавці ще в глибоку давнину, але побудувати математичні розрахунки вийшло тільки у сучасних фізиків.

В першу чергу вчені зацікавилися розширенням повітря, так як це здавалося їм посильним завданням. Вони настільки завзято взялися за справу, що отримали досить суперечливі результати. Природно, такий результат наукове співтовариство не задовольнив. Точність вимірювання залежала від того, який використовувався термометр, від тиску та безлічі інших умов. Деякі фізики навіть прийшли до думки, що розширення газів не залежить від зміни температури. Або ця залежність не повна ...

Роботи Дальтона і Гей-Люссака

Фізики продовжували б сперечатися до хрипоти або закинули б виміру, якби не Він і ще один фізик, Гей-Люссак, в один і той же час незалежно один від одного змогли отримати однакові результати вимірювань.

Люссак намагався знайти причину такої кількості різних результатів і зауважив, що в деяких приладах в момент досвіду була вода. Природно, в процесі нагрівання вона перетворювалася на пару і змінювала кількість і склад досліджуваних газів. Тому перше, що зробив вчений, - це ретельно висушив всі інструменти, які використовував для проведення експерименту, і виключив навіть мінімальний відсоток вологості з досліджуваного газу. Після всіх цих маніпуляцій перші кілька дослідів виявилися більш достовірними.

Дальтон займався цим питанням довше свого колеги і опублікував результати ще на самому початку XIX століття. Він висушував повітря парами сірчаної кислоти, а потім нагрівав його. Після серії дослідів Джон прийшов до висновку, що всі гази і пар розширюються на коефіцієнт 0,376. У Люссака вийшло число 0,375. Це і стало офіційним результатом дослідження.

Пружність водяної пари

Теплове розширення газів залежить від їх пружності, тобто здатності повертатися в початковий обсяг. Першим дане питання стало досліджувати Циглер в середині вісімнадцятого століття. Але результати його дослідів занадто різнилися. Більш достовірні цифри отримав який використовував для високих температур татів котел, а для низьких - барометр.

В кінці XVIII століття французький фізик Проні зробив спробу вивести єдину формулу, яка б описувала пружність газів, але вона вийшла лишком громіздка і складна в використанні. Дальтон вирішив досвідченим шляхом перевірити всі розрахунки, використовуючи для цього сифонний барометр. Не дивлячись на те що температура не у всіх дослідах була однакова, результати вийшли дуже точними. Тому він опублікував їх у вигляді таблиці в своєму підручнику з фізики.

теорія випаровування

Теплове розширення газів (як фізична теорія) зазнавала різні зміни. Вчені намагалися дістатися до суті процесів, при яких виходить пар. Тут знову відзначився відомий вже нам фізик Дальтон. Він висловив гіпотезу, що будь-який простір насичується парами газу незалежно від того, чи присутній в цьому резервуарі (приміщенні) будь-якої іншої газ або пар. Отже, можна зробити висновок, що рідина не буде випаровуватися, просто входячи в зіткнення з атмосферним повітрям.

Тиск стовпа повітря на поверхню рідини збільшує простір між атомами, відриваючи їх одну від одної і випаровуючи, тобто сприяє утворенню пара. Але на молекули пара продовжує діяти сила тяжіння, тому вчені вважали, що атмосферний тиск ніяк не впливає на випаровування рідин.

розширення рідин

Теплове розширення рідин досліджували паралельно з розширенням газів. Науковими дослідженнями займалися ті ж самі вчені. Для цього вони використовували термометри, аерометри, сполучені посудини та інші інструменти.

Всі досліди разом і кожен окремо спростували теорію Дальтона про те, що однорідні рідини розширюються пропорційно квадрату температури, на яку їх нагрівають. Звичайно, чим вище температура, тим більше обсяг рідини, але прямої залежності між ним не було. Та й швидкість розширення у всіх рідин була різною.

Теплове розширення води, наприклад, починається з нуля градусів за Цельсієм і триває з пониженням температури. Раніше такі результати дослідів пов'язували з тим, що розширюється не як така вода, а звужується ємність, в якій вона знаходиться. Але через якийсь час фізик Делюка все-таки прийшов до думки, що причину слід шукати в самій рідини. Він вирішив знайти температуру її найбільшої щільності. Однак це йому не вдалося через нехтування деякими деталями. Румфорт, який займався вивченням цього явища, встановив, що максимальна щільність води спостерігається в межах від 4 до 5 градусів за Цельсієм.

Теплове розширення тіл

У твердих тілах головним механізмом розширення є зміна амплітуди коливань кристалічної решітки. Якщо говорити простими словами, то атоми, що входять до складу матеріалу і жорстко зчеплені між собою, починають «тремтіти».

Закон теплового розширення тіл сформульовано так: будь-яке тіло з лінійним розміром L в процесі нагрівання на dT (дельта Т - різниця між початковою температурою і кінцевої), розширюється на величину dL (дельта L - це похідна коефіцієнта лінійного теплового розширення на довжину об'єкта і на різницю температури). Це найпростіший варіант цього закону, який за замовчуванням враховує, що тіло розширюється відразу на всі боки. Але для практичної роботи використовують куди більш громіздкі обчислення, так як в реальності матеріали ведуть себе не так, як змодельоване фізиками і математиками.

Теплове розширення рейки

Для прокладки залізничного полотна завжди привертають інженерів-фізиків, так як вони можуть точно обчислити, яка відстань має бути між стиками рейок, щоб при нагріванні або охолодженні шляху не деформувалися.

Як вже було сказано вище, теплове лінійне розширення може бути застосовано для всіх твердих тіл. І рейок не став винятком. Але є одна деталь. Лінійну зміну вільно відбувається в тому випадку, якщо на тіло не впливає сила тертя. Рейки жорстко прикріплені до шпал і зварені з сусідніми рейками, тому закон, який описує зміну довжини, враховує подолання перешкод у вигляді погонних і стикових опорів.

Якщо рейок не може змінити свою довжину, то зі зміною температури в ньому наростає теплову напругу, яке може як розтягнути, так і стиснути його. Цей феномен описується законом Гука.

на правах рукопису

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Волгоградський державний архітектурно-будівельний університет

Кафедра фізики

Теплове РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ

Методичні вказівки до лабораторної роботи № 10

Волгоград2013

УДК 537 (076.5)

Теплове розширення твердих тіл: Метод. вказівки до лабораторної роботи / Упоряд. ,; ВолгГАСА, Волгоград, 20с.

Метою цієї лабораторної роботи є вимір коефіцієнта лінійного теплового розширення твердого тіла. Дано визначення коефіцієнтів лінійного і об'ємного розширення. Пояснено явище теплового розширення. Наведено опис методу вимірювання. Описано порядок виконання роботи. Дано правила техніки безпеки і наведені контрольні питання.

Для студентів усіх спеціальностей з дисципліни «Фізика»

Іл. 5. Табл. 2. Бібліогр. 2 назв.

© Волгоградська державна архітектурно-будівельна Академия, 2002

© Складання, 2002

Мета роботи   ─ вимір коефіцієнта лінійного теплового розширення твердого тіла.

Прилади й приналежності . 1. Металева трубка. 2. Електронагрівальна система. 3. Датчик подовжень. 4. Термопара. 5. Мілівольтметр (або міліамперметр). 6. Лабораторний автотрансформатор (ЛАТР).

1. ТЕОРЕТИЧНЕ ВСТУП

Всі тіла при нагріванні розширюються, а при охолодженні стискаються. Для твердих тіл має сенс говорити про лінійному розширенні. Залежність довжини від температури враховується при нагріванні проводів на лініях електропередач, пристрої паропроводів, спорудженні мостів, прокладання рейок і т. Д.

Для характеристики такого розширення введемо такі позначення: http://pandia.ru/text/80/058/images/image002_97.gif "width =" 16 "height =" 25 "\u003e - довжина того ж тіла при температурі К. Зміна довжини тіла при нагріванні від до одно http://pandia.ru/text/80/058/images/image007_40.gif "width =" 97 "height =" 52 src = "\u003e

Ставлення відносного зміни довжини до викликає його зміни температури називається коефіцієнтом лінійного теплового розширення:

(1)

При великих змінах температури або при високій точності вимірювань і розрахунків коефіцієнт a не можна вважати постійним. Він зростає зі збільшенням температури і зменшується з її зменшенням, прагнучи до нуля поблизу абсолютного нуля. Значення коефіцієнтів лінійного теплового розширення наведені в табл. 1.

Таблиця 1

З формули (1) випливає, що довжина тіла при будь-якій температурі

(2)

Для характеристики об'ємного розширення тел вводяться позначення: і - відповідно обсяги тіла при температурі http://pandia.ru/text/80/058/images/image012_33.gif "width =" 101 "height =" 25 "\u003e - зміна обсягу тіла при нагріванні на

http://pandia.ru/text/80/058/images/image015_29.gif "width =" 168 "height =" 52 "\u003e (3)

Обсяг тіла при довільній температурі

(4)

Для твердих тіл в табл. 1 внесені тільки коефіцієнти лінійного розширення, так як між коефіцієнтами лінійного розширення і об'ємного розширення існує певний зв'язок.

Якщо взяти куб з даної речовини з ребром при температурі (рис. 1), його обсяг При нагріванні його на довжина ребра збільшується до обсяг до т. Е. Підставами ці формули в (2) і (4)

http://pandia.ru/text/80/058/images/image024_17.gif "width =" 299 height = 28 "height =" 28 "\u003e

Коефіцієнт лінійного розширення для твердих речовин Отже, в даному виразі можна знехтувати членами, що містять a2 і a3, як нескінченно малими вищих порядків щодо числа, що містить a в першого ступеня. вийде   звідки

Якщо маса тіла m  при зміні температури залишається постійною, то щільність речовини повинна залежати від температури, оскільки обсяг змінюється з температурой..gif "width =" 69 "height =" 52 "\u003e а при температурі Т  формулою http://pandia.ru/text/80/058/images/image030_10.gif "width =" 239 "height =" 52 "\u003e (6)

При розрахунках слід враховувати, що в таблицях вказується щільність речовини при 273 К. Щільність при інших температурах обчислюється за формулою (6).

У деяких кристалах при нагріванні їх лінійні розміри в деяких напрямках зростають неоднаково, в деяких певних напрямках не тільки зростають, але навіть зменшуються. Таке явище називається анізотропією.

У твердому тілі атоми здійснюють теплові коливання щодо вузлів кристалічної решітки. На рис. 2 показані два найближчих атома, відстань r  між якими змінюється в процесі колебаній..gif "width =" 76 "height =" 25 src = "\u003e Амплітуда теплових коливань атомів твердих тіл не перевищує 10% рівноважного відстані між атомами (т. е. х  - мала величина). Якщо атоми змістилися з початкового положення на х, То потенційна енергія їх взаємодії дорівнює

(7)

де а  і b  - позитивні постійні коефіцієнти;

  - мінімальне значення потенційної енергії.

На ріс..gif "width =" 13 "height =" 15 "\u003e (суцільна лінія). Очевидним є асиметричний характер цієї кривої. Знайдемо силу взаємодії атомів

(8)

При зближенні атомів http://pandia.ru/text/80/058/images/image041_5.gif "width =" 48 "height =" 24 "\u003e сила і взаємодія має характер відштовхування. Навпаки, при видаленні т. Е. Сила що відповідає прітяженію..gif "width =" 51 "height =" 23 "\u003e що узгоджується з визначенням r0 як рівноважного відстані. Якби коефіцієнт b  дорівнював нулю, то потенційна енергія і сила взаємодії взяли б вигляд

(9)

що відповідало б гармонійним коливанням атомів. Графік потенційної енергії в цьому випадку - симетрична крива (рис. 3, пунктирна крива). в силу симетрії потенційної кривої підвищення температури хоча і призвело б до зростання амплітуди коливань атомів, але середня відстань між атомами залишилося б незмінним http://pandia.ru/text/80/058/images/image068_5.gif "width =" 59 " height = "24 src ="\u003e призводить до теплового розширення твердих тіл.

Теплове розширення твердих тіл в загальному випадку проявляє анізотропію. Так, наприклад кристал кальциту (СаСО3) при нагріванні розширюється в одному напрямку (Про Х) І стискається в інших (Про У, Про Z). Якщо з такого кристала зробити кулю, то при нагріванні він перетворюється в еліпсоїд.

2. МЕТОДИКА ВИМІРЮВАННЯ

На рис. 5 зображена лабораторну установку. Напруга з ЛАТРа подається на спіраль електронагріву, вмонтовану в трубку, теплове розширення якої досліджується. Один з кінців трубки жорстко закріплений, інший вільний і впирається в датчик подовження. Температура трубки вимірюється за допомогою термопари, один із спаїв якої укріплений на трубці. Для вимірювання термоЕРС використовується мілівольтметр (або міліамперметр).

3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Перевірте підключення мілівольтметра (або миллиамперметра) до клем «термопара» і автотрансформатора до клем «до ЛАТР».

2. Визначте ціну поділки мілівольтметра (або миллиамперметра) при межі вимірювань, зазначеному в настільному варіанті інструкції.

3. Перевірте установку датчика подовження на нуль, розберіться в його шкалою, визначте ціну поділки.

4. Отримайте дозвіл викладача, включите ЛАТР в мережу. Поверніть ручку ЛАТРа за годинниковою стрілкою до упору, встановіть напругу електронагріву.

5. Нагрівання металевої трубки буде супроводжуватися подовженням, яке буде вимірюватися датчиком. Температура нагріву трубки, відрахувавши від кімнатної температури, вимірюється термопарою за допомогою мілівольтметра і градуйованого графіка. У момент, коли подовження виявиться рівним 0,1 мм, запишіть в табл. 2 показання міллівольтметра..gif "width =" 65 "height =" 23 "\u003e мм, поверніть ручку ЛАТРа проти годинникової стрілки до упору і вимкнути ЛАТР з мережі.

7. Проведіть вимірювання показань мілівольтметра для тих же значень мм; 0,5 мм; 0,4 мм; 0,3 мм; 0,2 мм, 0,1 мм в режимі охолодження.

8. Визначте за допомогою доданого до лабораторної установці градуйованого графіка величину температури нагріву   для кожного значення D l  як при нагріванні, так і при охлажденіі..gif "width =" 67 height = 48 "height =" 48 "\u003e знайдіть значення коефіцієнта лінійного теплового розширення і занесіть в табл. 2.

10. Побудуйте на міліметрівці графік залежності подовження D l  від температури DТ.

· Будьте обережні при роботі. Уникайте контакту в місцях торкання струмів або проводів.

· Не допускайте перегріву установки.

· У разі несправності зверніться до викладача або викличте чергового лаборанта.

· Не залишайте після виконання роботи установку включеної в мережу.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Дайте визначення коефіцієнта лінійного теплового розширення. Який порядок величини цього коефіцієнта?

2. Фізичний сенс коефіцієнта об'ємного теплового розширення. Який порядок цієї величини?

3. Як пов'язані між собою коефіцієнти теплового лінійного і об'ємного розширення? Виведіть формулу (5).

4. Поясніть теплове розширення за допомогою кривої потенційної енергії взаємодії атомів.

5. Як залежить коефіцієнт теплового розширення від температури?

6. Як залежить щільність твердого тіла при нагріванні?

7. Що називається анізотропією теплового розширення?

8. Як вимірюється коефіцієнт лінійного теплового розширення в даній лабораторній роботі?

бібліографічний список

1.   Курс фізики. М .: Вища. шк., 1999 р

2.   Курс фізики /,. М .: Вища. шк., 1999 р