POLITECHNIKA WROCAWSKA INSTYTUT FIZYKI
|
Sprawozdanie z wiczenia nr 29 |
TOMASZ PIECHOTA
|
TEMAT: Wyznaczanie wspóczynnika rozszerzalnoci liniowej metod elektryczn.
|
Wydzia: MECHANICZNY Rok: 2
|
DATA: 17.04.1997 OCENA: |
1. OPIS TEORETYCZNY.
Zjawisko rozszerzalnoci cieplej polega na zmianie rozmiarów cia spowodowanej wzrostem temperatury, jeli w danym zakresie temperatur nie wystpuj przejcia fazowe. Zwikszonym rozmiarom ciaa odpowiada w obrazie mikroskopowym wiksza rednia odlego midzy jego atomami. Wzrost rednich odlegoci ,midzyatomowych towarzyszcy wzrostowi temperatury ciaa, znajduje uzasadnienie w charakterze wzajemnych oddziaywa midzy atomami tego ciaa.
Dowiadczenie wskazuje na istnienie midzy atomami cia staych, cieczy i gazów zarówno si przycigania jak i odpychania. Zaleno tych si od wzajemnej odlegoci midzy atomami jest róna dla si przycigania i odpychania. Dla bardzo maych odlegoci przewaaj siy odpychania, dla wikszych - przycigania.
Gdy odlego midzy ssiadujcymi atomami jest mniejsza od r0, przewaaj siy odpychania, gdy odlego ta jest wiksza od r0 - siy przycigania. W ten sposób r0 jest odlegoci midzy atomami, odpowiadajc stanowi równowagi, w jakiej znajdowayby si atomy wówczas, gdyby nie byo ruchu cieplnego zakócajcego równowag.
Ze wzrostem temperatury zwiksza si amplituda drga poszczególnych atomów. Gdyby wychylenia z pooenia równowagi byy w obydwie strony jednakowe, rednia odlego midzy atomami byaby niezalena od amplitudy i równa r0. Samo zwikszenie amplitudy drganie prowadzioby zatem do zwikszenia objtoci ciaa. Sytuacja taka wystpiaby wówczas, gdyby zaleno siy wypadkowej dziaajcej na atom wychylony z pooenia równowagi od wielkoci tego wychylenia bya liniowa. Wówczas krzywa przedstawiajca zaleno energii potencjalnej od wzajemnej odlegoci byaby symetryczna wzgldem osi przechodzcej przez punkt r0. W rzeczywistoci jednak sia przywracajca atom do pooenia równowagi nie ma przebiegu liniowego w otoczeniu punktu r0, czego konsekwencj jest asymetria krzywej przedstawiajcej zaleno energii potencjalnej od wzajemnej odlegoci midzy atomami . Atom o cakowitej energii równej E drga wokó punktu r0, któremu odpowiada minimum energii potencjalnej, poniewa czstka o energii cakowitej równej E nie moe znale si w obszarze, któremu odpowiada energia potencjalna wiksza od E. Maksymalne wychylenia atomu z pooenia równowagi nie s symetryczne wzgldem r0. Wraz ze wzrostem energii obszar dostpny dla danego atomu poszerza si, co odpowiada wikszej amplitudzie drga, a rednie pooenie atomu r wzgldem najbliszego ssiada przesuwa si ku wartociom wikszym od r0.
Zwikszenie redniej odlegoci midzy atomami ciaa staego podczas jego nagrzewania jest przyczyn liniowej i objtociowej rozszerzalnoci ciaa. W celu ilociowego ujcia zjawiska rozszerzalnoci cieplnej cia staych wprowadza si pojcie wspóczynnika rozszerzalnoci liniowej. Wspóczynnik rozszerzalnoci liniowej mona zdefiniowa równaniem:
Badanie rozszerzalnoci cieplnej cia staych jest oparte zwykle na prawie opisujcym zaleno dugoci ciaa od temperatury :
lt = l0(1 + a DT)
gdzie
lt - dugo ciaa w temperaturze T,
l0 - dugo ciaa w temperaturze T0,
T = T - T0,
- wspóczynnik rozszerzalnoci liniowej.
Przeksztacenie powyszego równania pozwala wyznaczy wspóczynnik na podstawie zmierzonej zalenoci wzgldnego wyduenia od przyrostu temperatury. Warto wspóczynnika jest bowiem równa tangensowi kta nachylenia krzywej na wykresie, przedstawiajcym zaleno wyduenia wzgldnego od przyrostu temperatury.
2.PRZEBIEG WICZENIA.
Wyznaczenie dugoci drutu w temperaturze pokojowej.
Wyznaczenie przyrostu dugoci drutu w funkcji temperatury.
3. WYZNACZENIE DUGOCI DRUTU W TEMPERATURZE POKOJOWEJ.
T0= (17,1±0,1) °C
l0=(1,110±0,004)m
4. WYZNACZENIE PRZYROSTU DUGOCI DRUTU W FUNKCJI TEMPERATURY.
T |
(T) |
T |
l |
l/l0 |
a |
°C |
°C |
°C |
m. |
" |
1/C° |
27.0 |
0.1 |
9.9 |
560 |
0.0005 |
0.00005 |
37.1 |
0.1 |
20.0 |
1200 |
0.00108 |
0.000054 |
47.1 |
0.1 |
30.0 |
1770 |
0.00159 |
0.000053 |
57.1 |
0.1 |
40.0 |
2380 |
0.00214 |
0.000053 |
67.1 |
0.1 |
50.0 |
2980 |
0.00268 |
0.000053 |
77.1 |
0.1 |
60.0 |
3570 |
0.00321 |
0.000053 |
87.3 |
0.1 |
70.2 |
4180 |
0.00376 |
0.000053 |
97.3 |
0.1 |
80.2 |
4740 |
0.00427 |
0.000053 |
107.1 |
0.1 |
90.0 |
5290 |
0.00476 |
0.000052 |
117.0 |
0.1 |
99.9 |
5840 |
0.00526 |
0.000052 |
127.3 |
0.1 |
110.2 |
6450 |
0.00581 |
0.000052 |
137.0 |
0.1 |
119.9 |
6930 |
0.00624 |
0.000052 |
147.3 |
0.1 |
130.2 |
7500 |
0.00675 |
0.000051 |
Wykres przedstawiajcy zaleno wyduenia wzgldnego 
od przyrostu
temperatury 
.
Warto wspóczynnika rozszerzalnoci liniowej jest równa tangensowi kta nachylenia krzywej na wykresie.
Przykadowe obliczenia.
T = T - T0 = 27.0 - 17,1 = 9.9 °C
5. BDY
Przykadowe obliczenia
D(DT) = T + T0 = 0,1 + 0,1 = 0,2 °C
|
|
|
|
|
|
|
|
m. |
|
0.03612 |
0.023814 |
0.2 |
0.00002 |
0.0000012 |
0.0033 |
0.012963 |
0.2 |
0.000004 |
0.0000007 |
0.00339 |
0.01 |
0.2 |
0.000006 |
0.00000054 |
0.0033 |
0.0085 |
0.2 |
0.000008 |
0.00000045 |
0.0033 |
0.0075 |
0.2 |
0.000010 |
0.00000040 |
0.0033 |
0.0068 |
0.2 |
0.000012 |
0.00000036 |
0.0035 |
0.0064 |
0.2 |
0.000015 |
0.00000034 |
0.0035 |
0.006 |
0.2 |
0.000017 |
0.00000032 |
0.0036 |
0.0057 |
0.2 |
0.000019 |
0.00000030 |
0.0036 |
0.0055 |
0.2 |
0.000021 |
0.00000029 |
0.0035 |
0.0053 |
0.2 |
0.000023 |
0.00000028 |
0.0034 |
0.0052 |
0.2 |
0.000024 |
0.00000027 |
0.0036 |
0.0051 |
0.2 |
0.000027 |
0.00000026 |
6. ZESTAW PRZYRZDÓW.
1. Przyrzd do pomiaru wyduenia drutu.
2. Woltomierz.
3. Autotransformator.
4. Cyfrowy miernik temperatury.
5. Transformator zabezpieczajcy.
6. UWAGI I WNIOSKI.
Wspóczynnik rozszerzalnoci liniowej wyznaczono w wiczeniu na podstawie wykresu zalenoci wzgldnego wyduenia drutu w funkcji temperatury. Jest on równy tangensowi kta nachylenia tego wykresu. Obliczenia wykonano dla danych, dla których zaleno ta jest liniowa (tzn. dla temperatury 27.0 do 147.3).. Otrzymana warto wspóczynnika rozszerzalnoci liniowej porównywalna jest z wartociami tego wspóczynnika dla metali.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
29, Cwiczenie 29 a, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
29, Cwiczenie 29 d, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
29, Cwiczenie 29 c, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
29, Politechnika ÅĆ³dzka Biotechnologia, Chemia fizyczna LABORKI
Äwiczenie 00, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, fizyka
Cwiczenie13, Studia, Politechnika
81, Cwiczenie 81 d, Politechnika Wroc?awska
[14.10.2014] Aparat skrzynkowy, Äwiczenie 10, Politechnika KoszaliÅska
12, Cwiczenie 12 b, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
[14.10.2014] Aparat skrzynkowy, ÄWICZENIE 4a, Politechnika KoszaliÅska
Wyznaczanie momentu bezwladnosci, Cwiczenie 01 c, Politechnika WrocÅawska
52, Cwiczenie 52 b, Politechnika WrocĖawska
Äwiczenia opis, Politechnika Warszawska, Semestr 3, Teoria ObwodĆ³w - Labolatoeium
52, Cwiczenie 52 g, POLITECHNIKA WROCLAWSKA
14.04, Konspekt do cwiczenia 4-wyniki, Politechnika ÅĆ³dzka
Äwiczenie krzywki5, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, organizacja produkcji, laborki-moje, Wydz
wiÄcej podobnych podstron