ROZS, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Labolatorium Fizyki


Rok akademicki 1995/96

Laboratorium z fizyki

Nr ćwiczenia: 2

Rozszerzalność termiczna metali

Wydział: Elektronika

Kierunek: El. i telek.

Grupa:

X_FILES

Data wykonania

Ocena

Data zaliczenia

Podpis

T

S

1. Zasada pomiaru

Ciała stałe i ciekłe podczas ogrzewania rozszerzają się, ich wymiary wzrastają wraz ze wzrostem temperatury. Jest to spowodowane wzmożeniem ruchów drgających atomów i cząsteczek przy ogrzewaniu i związanym z tym zwiększeniem się odległości międzyatomowych i międzycząsteczkowych w ciałach stałych i cieczach. Najdokadniej jednak można to zauważyć w przypadku ciał stałych o kształcie prętów, ponieważ dostrzegalne rozszerzenie zachodzi wówczas głównie w kierunku długości. Współczynnik rozszerzalności cieplnej wynosi:

Wartość współczynnika jest funkcją temperatury i na ogół wraz z nią rośnie.

Przy zahamowaniu termicznego wydłużenia powstają wewnątrz ciał duże naprężenia. Z porównania przyrostu długości z prawa Hooke'a

oraz przyrostu temperaturowego długości

otrzymamy wzór na naprężenie p którym trzaba przeciwdziałać by przy wzrośćie temperatury ciało nie wudłużało się:

2. Schemat układu pomiarowego

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów

Przyrządy jakie użyto w doświadczeniu to:

1. Woltomierz - Digital Multimeter TYPE U543

2. GIMERT I

3. Autotransformator

4. Próbka

5. Amperomierz.

Dokładność pomiarów oceniono za pomocą narysowanych wykresów.

4. Tabele pomiarowe

U [mV]

Δl [μm]

T [K]

Δl / l0

α *10-7 [K-1]

1

2

303

0.000059

42.77

2

10

323

0.000299

88.06

3

20

353

0.000598

93.56

4

26

373

0.000778

92.64

5

34

393

0.000034

97.88

6

47

423

0.001407

105.01

7

58

452

0.001736

106.54

8

65

483

0.001946

100.31

9

77

503

0.002305

107.73

10

90

533

0.002694

110.43

11

107

553

0.003203

121.35

12

115

583

0.003443

117.11

13

128

603

0.003832

122.05

14

146

623

0.004371

130.88

15

164

653

0.004910

134.9

16

172

683

0.005149

130.7

17

182

703

0.005449

131.62

18

207

733

0.006197

139.59

19

228

753

0.006826

147.12

20

240

783

0.007185

145.46

21

280

803

0.008383

163.1

22

306

823

0.009161

171.57

23

325

853

0.009730

172.53

5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej

Dane zawarte w tabeli wiersz 1:

Współczynnik rozszerzalności obliczono ze wzoru:

Przy czy:T0 - temperatura początkowa przyjęta jako temp. pokojowa (T0 =160C =289K)

Dane z tabeli wiersz ostatni:

Średnią wartość współczynnika rozszerzalności obliczono ze wzoru:

Przy pomocy tabeli fizycznych wyznaczono, że próbka została wykonana prawdopodobnie ze stali, ponieważ stal posiada współczynnik rozszerzalności .

Z tychże tablic wyznaczono moduł Younga dla stali .

Naprężenie wewnętrzne stali dla T=5000C obliczono ze wzoru

Δt = 500°C - 16°C = 484°C=757K

6. Rachunek błędów

Błąd współczynnika rozszerzalności liniowej obliczono metodą różniczki logarytmicznej

Δt = 2ΔT

Dane zawarte w tabeli wiersz 1 . Δ(Δl) =0.2*10-6

Nachylenie prostej przybliża funkcja

jest współczynnikiem rozszerzalności liniowej

Błąd nachylenia tej prostej jest błędem współczynnika α.

Błąd naprężenia wewnętrznego próbki (stali) obliczono z różniczki logarytmicznej

7. Zestawienie wyników pomiarów

Współczynnik rozszerzalności stali wynosi:

α = (1.20 ± 0.26)10-5 [K-1]

Dla T = 5000C naprężenie wewnętrzne wynosi

p = (1.86 ± 0.26)109 [Pa]

8. Uwagi i wnioski

Doświadczenie daje wynik dość zadawalający, ponieważ rzeczywisty wykres nie jest dokładnie linią prostą, lecz jest przybliżoną do niej, a wartość współczynnika rozszerzalności liniowej stali w tabeli jest średnim współczynnikiem rozszerzalności liniowej.Błąd pomiarowy może wynikać z nie równomiernego przyrostu temperatury czego przyczyną są wachania temp. otoczenia stanowiska pomiarowego.

7



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Fiza 62 Nasza, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Labolatorium Fizyki, 62 Oporn
Fiza 68 DziKooS, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Labolatorium Fizyki, 68 Pu
ASIADR~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Labolatorium Fizyki, Fizyka, Fizy
FIZA 52 NASZA, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, fiza, spr, fizyka, La
Fiza 23 Dzikoos`a, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, fiza, spr, fizyka
SPRAW 23, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, fiza, spr, fizyka, Labolat
2LAB, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka -
WYKRES73, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
C7, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka - la
Fizzad2, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
STOS-EM, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
Fizyka21, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
FizWyks2, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
065S~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka

więcej podobnych podstron