UNIWERSYTET ÅšL
SKI W KYTOWICYCH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
Ć W I C Z E N I E NR 30
WYZNACZANIE WSPÓA
CZYNNIKA
ROZSZERZALNOÅšCI LINIOWEJ CIAA
STAA
YCH
ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WST
PNEGO
1. Rozszerzalność cieplna ciał stałych, ciekłych i gazowych.
2. Siły międzycząsteczkowe. Energia wiązania w ciałach ciał stałych, ciekłych i gazowych.
3. Wzory dotyczące liniowej i objętościowej rozszerzalności temperaturowej ciał stałych.
4. Związek między liniowym a objętościowym współczynnikiem rozszerzalności
temperaturowej.
5. Budowa termostatu.
6. Termiczny wyłącznik bimetaliczny.
APARATURA
" Termostat z przewodami doprowadzajÄ…cymi.
" Dylatometr z trzema rurkami A, B,C.
" Czujniki mikrometryczne.
" Linijka lub przymiar taśmowy.
1
WZORY SCHEMATY
Współczynnik rozszerzalności liniowej definiujemy jako
"l
Ä…=
(30.1)
l0"t
gdzie: "l=lt-l0 ; "t=t-t0
to , t  temperatura poczÄ…tkowa i dana
lt , l0 - długości ciała w temperaturach t i to
"l
Stosunek zmiany długości do długości początkowej nazywamy względną zmianą długości,
l0
czyli:
współczynnik rozszerzalności ą oznacza względną zmianę długości przypadającą na jednostkę
zmiany temperatury.
Długość ciała stałego przy zmianie temperatury o "t określa zależność:
lt=l0×(1+Ä…×"t)
(30.2)
WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Zamontować do dylatometru czujniki mikrometryczne (poprosić o sprawdzenie
prowadzÄ…cego lub laboranta).
2. Włączyć termostat (wraz z obiegiem chłodzącej wody), grzałka wyłączona (pokrętło
przełącznika skierowane w dół).
3. Po ustabilizowaniu się temperatury odczytać jej wartość początkową t0 i pomierzyć
kilkakrotnie długości początkowe l0 każdej rurki dylatometrycznej.
4. Wyzerować czujniki mikrometryczne przy t = t0 .
4. Nastawić na termometrze kontaktowym termostatu temperaturę wyższą o ok. 5oC od
temperatury początkowej i załączyć grzanie (pokrętło przełącznika skierowane do góry).
5. Po ustabilizowaniu się temperatury odczytać dokładną wartość temperatury t
i odpowiadające jej zmiany długości rurek dylatometrycznych "l na czujnikach
mikrometrycznych.
6. Powtarzać kolejno czynności wg pkt. 4-5 aż do osiągnięcia temperatury ok.80oC.
7. W podobny sposób przeprowadzić pomiary dla temperatur malejących.
8. Zestawić dane doświadczalne dla każdej rurki dylatometrycznej w tabeli zawierającej
wartości l0 oraz "l dla kolejnych temperatur t. Dla wszystkich danych pomiarowych (l0,
"l, t ) określić błąd doświadczalny..
2
 Uwaga!!
Termometr kontaktowy służy wyłącznie do nastawiania przybliżonej wartości
temperatury stabilizowanej. Dokładną wartość temperatury odczytujemy
z termometru z nim sÄ…siadujÄ…cego.
OBLICZENIA
1. Dla każdej rurki dylatometrycznej obliczyć średnią wartość długości początkowej l0.
Określić niepewność pomiarową " l0.
2. Dla wszystkich temperatur obliczyć przyrosty temperatur "t=t-t0 . Określić niepewności
pomiarowe " (" t) oraz " (" l).
3. Dla każdej rurki dylatometrycznej sporządzić wykres "l/l0 w funkcji "t. Metodą regresji
liniowej wyznaczyć współczynnik nachylenia prostej, który w tym przypadku jest równy
współczynnikowi rozszerzalności cieplnej ą. Należy posłużyć się metodą regresji liniowej
korzystając z odpowiednich programów (kalkulator typu  Scientific , ORIGIN, EXCELL).
Wyznaczyć niepewność pomiarową "ą.
4. W celach porównawczych należy sporządzić dodatkowo jeden wspólny wykres "l/l0 w
funkcji "t dla wszystkich badanych materiałów i na jego podstawie przeanalizować uzyskane
wyniki pomiarów.
"l/l0
"t
5. Porównać otrzymane wartości współczynników rozszerzalności cieplnej z danymi
literaturowymi i potwierdzić, że materiały, z których wykonano rurki A, B, C , to stal, miedz
,
mosiÄ…dz.
3
LITERATURA
1. T. Dryński, Ćwiczenia Laboratoryjne z Fizyki (PWN, Warszawa).
2. H. Szydłowski, Pracownia Fizyczna (PWN, Warszawa).
3. S. Szczeniowski, Fizyka Doświadczalna, t. II Ciepło (PWN, Warszawa).
4. Dowolny podręcznik z Fizyki Ogólnej zawierający tematykę ćwiczenia.
4
 1