Nr grupy: JiBŻ	Imię i nazwisko: Lucyna Bugara	Data: 10.05.2012
Nr ćwiczenia: 12	Temat ćwiczenia: Wyznaczenie współczynnika rozszerzalności cieczy za pomocą piknometru	Ocena:

Część teoretyczna:

Temperatura-wielkość będąca miarą pozwalającą określić stopień nagrzania ciał. Temperatura to ściśle powiązana wartość ze średnią energią kinetyczną zarówno ruchu jak i drgań wszelkich cząsteczek, które wchodzą w skład konkretnego układu.

Energia wewnętrzna-wielkość charakteryzująca stan danego ciała lub układu ciał, która jest równa sumie wszystkich rodzajów energii cząsteczek i atomów, które tworzą ten układ. Jest to całkowity zasób energii układu stanowiący sumę energii oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrz cząsteczkowych układu a także energii ruchu cieplnego cząsteczek oraz wszystkich innych rodzajów energii występujące w układzie. Jest jednym z parametrów (potencjałów termodynamicznych). Według I zasady termodynamiki energia wewnętrzna stanowi jednoznaczną funkcję stanu, którą dla gazu można wyrazić przez dowolne dwa parametry stanu, np. ciśnienie, temperatura, objętość właściwa, entalpia, entropia, i inne.

Ciepło-wielkość fizyczna, która charakteryzuje proces cieplnego przekazu energii, równa jest wielkości przekazywanej energii [J]. W fizyce to jeden z dwóch sposobów, obok pracy, przekazywania energii układowi termodynamicznemu polega na przekazywaniu energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów) w zderzeniach cząstek tworzących te układy; oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii. Dla odróżnienia ciepła jako zjawiska fizycznego od ciepła jako wielkości fizycznej używa się określenia wymiana cieplna lub cieplny przepływ energii na określenie procesu, a ilość ciepła na wielkość fizyczną określającą zmianę energii wywołaną tym zjawiskiem. Ciepło przepływa między ciałami, które nie znajdują się równowadze termicznej, tzn. gdy mają one różne temperatury i wywołuje zwykle zmianę temperatury. Ciała te muszą pozostawać ze sobą w kontakcie termicznym - musi istnieć możliwość przepływu ciepła.

Rozszerzalność cieplna (rozszerzalność termiczna) – właściwość fizyczna ciał polegająca na zwiększaniu się ich długości (rozszerzalność liniowa) lub objętości (rozszerzalność objętościowa) w miarę wzrostu temperatury.

Rozszerzalność liniowa

Przyjmuje się, że zmiana długości jest proporcjonalna do temperatury (mierzonej względem temperatury, w której długość jest równa x₀), co wyraża wzór na rozszerzalność liniową i objętościową:

gdzie odpowiednio dla rozszerzalności liniowej(objętościowej):

– długość(objętość) przedmiotu po zmianie temperatury,

– długość(objętość) pierwotna,

– współczynnik rozszerzalności liniowej(objętościowej).

Współczynnik rozszerzalności oznacza o ile zwiększa się długość/objętość jednostki długości/objętości po ogrzaniu o jednostkę temperatury (1K). Wyraża się wzorem:

Rozszerzalność liniową stosuje się tylko dla ciał stałych.

Rozszerzalność objętościowa

Rozszerzalność objętościowa i liniowa ciał stałych jest powiązana przybliżoną relacją λ_obj = 3λ_lin. Relacja ta wynika z podniesienia wzoru na objętość liniową do trzeciej potęgi i przyjęciu odpowiednich przybliżeń. Obowiązuje tylko dla ciał o rozszerzalności izotropowej. Większość ciał zwiększa swą objętość w wyniku wzrostu temperatury, znanych jest jednak kilka wyjątków. Najpowszechniejszym jest woda, która w zakresie od 0°C do 4°C rozszerza się nietypowo czyli jej objętość maleje przy wzroście temperatury, a rośnie przy spadku temperatury. Objętość gazów zależy nie tylko od temperatury ale też od ciśnienia, dlatego dla gazów współczynnik rozszerzalności objętościowej zależy od ciśnienia i można go obliczyć z równań Clapeyrona.

Rozszerzalność temperaturowa wody

Woda jako jedna z niewielu substancji nie poddaje się zasadzie liniowej rozszerzalności temperaturowej - w zakresie temperatur 0-4 °C rozszerza się wraz ze spadkiem temperatury, a zmniejsza objętość wraz ze wzrostem temperatury (anomalna rozszerzalność wody). Zwiększa też objętość podczas krzepnięcia - dlatego lód pływa po powierzchni wody, rozsadza naczynia, niszczy asfalt na drogach itp. Większość znanych człowiekowi substancji zachowuje się odwrotnie.

Termometr - przyrząd do pomiaru temperatury metodą pośrednią, na podstawie zmiany pod wpływem temperatury właściwości termometrycznej ciała termometrycznego zastosowanego w termometrze. Zakres mierzonych temperatur i zastosowań termometru w znacznym stopniu zależy od ciała termometrycznego i właściwości termometrycznej. Termometr może służyć do pomiaru dowolnej temperatury w określonym zakresie lub wskazywania tylko wybranych wartości temperatury (wskaźniki temperatury).

Piknometr - jest to naczynie szklane, które pozwala na dokładny pomiar masy cieczy lub substancji sypkich przy ściśle określonej objętości. Metoda piknometryczna jest jednym z najprostszych sposobów wyznaczania gęstości cieczy (metod densymetrycznych). Do pomiaru objętości w piknometrze służy rurka kapilarna wieńcząca naczynie. Dzięki niewielkiej średnicy rurki kapilarnej zmniejszone są do minimum możliwość niedokładności odczytu poziomu cieczy oraz powierzchnia parowania. Po napełnieniu piknometru badaną cieczą zamyka się go korkiem lub szlifem (o ile takowe istnieją) dzięki czemu ciecz całkowicie wypełnia kapilarę. Następnie naczynie termostatuje się i waży usuwając uprzednio nadmiar cieczy za pomocą bibuły z górnej części kapilary. Minusem w stosowaniu takiego piknometru jest konieczność stosowania go w temperaturze wyższej (lub, równej) niż temperatura pokojowa, co jest wymuszone przez konieczność utrzymania poziomu badanej cieczy na żądanym poziomie. Piknometry o otwartej kapilarze nie nadają się również do pomiaru gęstości substancji silnie toksycznych(z uwagi na ich lotność) oraz wchodzących łatwo w reakcję z tlenem. Ciecze lotne w przypadku, których znaczny błąd pomiarowy jest spowodowany ich niską temperaturą parowania wymusza stosowanie piknometrów o budowie zamkniętej.