Laboratorium fizyki. Ćwiczenie Nr 7.

Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności termicznej liniowej metali

1. Cel eksperymentu

Wyznaczenie współczynnika rozszerzalności termicznej liniowej metali przy pomocy symulacja komputerowej odpowiedniego zjawiska

2. Wiadomości teoretyczne i aparatura pomiarowa

Dostarczając ciału ciepła zauważamy, że zwiększa ono wymiary lub objętość. Wzrost długości δl jest proporcjonalny do długości początkowej l₀ i wzrostu temperatury δT

δl = αl₀δT (1)

Współczynnik α nazywamy współczynnikiem rozszerzalności liniowej. Wzór (1) przedstawić możemy w postaci

(2)

z którego wynika, że współczynnik rozszerzalności liniowej jest nachyleniem linii przedstawiającej zależność wydłużenia względnego
od różnicy temperatur δT. Stosuje się wiele różnorodnych metod badania rozszerzalności liniowej. Istota tych metod sprowadza się do podgrzania próbki i pomiaru jej wydłużenia. Do podgrzewania próbki stosuje się piec P o długości wystarczającej do pomieszczenia próbki - rurki R (rys. 1) o długości rzędu 50cm.

Rys. 1. Aparatura do pomiaru rozszerzalności liniowej ciał podgrzewanych piecykiem

3. Przebieg ćwiczenia

Pulpit widoczny na ekranie monitora jest podany poniżej.

Przed przystąpieniem do wykonania pomiarów należy zapoznać się z przyjętą metodą pomiaru. W tym celu należy wcisnąć przycisk <TEORIA>, co spowoduje otwarcie panelu. Tutaj zawarte są ilustracje i opis zachodzących zjawisk fizycznych oraz przedstawiona jest aparatura pomiarowa i sposób pomiarów.

Następnie wciskając przycisk <POMIARY> należy zapoznać się z czynnościami niezbędnymi do wykonania ćwiczenia. Po wyjściu należy ustawić parametry i wykonać pomiary zgodnie z podaną instrukcją. Należy pamiętać o zanotowaniu uzyskanych wielkości. Przed przystąpieniem do nowego pomiaru trzeba zawsze nacisnąć przycisk <RESET>. Po wykonaniu wszystkich zaleconych pomiarów należy zapoznać się z zadaniami, które trzeba wykonać i umieścić w sprawozdaniu. W tym celu należy wcisnąć przycisk <OBLICZENIA>.

Przyciskiem <QUIT> zamykamy program.

W celu wykonania ćwiczenia należy:

1. Wybrać badany materiał i ustawić długość próbki w zakresie 300 - 500 mm.

2. Włączyć grzanie. Gdy temperatura zwiększy się o około 20°C wyłączyć je i odczytać wydłużenie.

3. Następnie postępujemy jak w punkcie 2, do momentu osiągnięcia około 500°C.

4. Wciskamy <RESET> i wykonujemy pomiary dla pozostałych materiałów wg powyższych punktów.

4. Prezentacja wyników eksperymentu

Wyniki pomiarów należy przedstawić w poniższej tabeli.

Material Nr 1: l0 =  mm		Material Nr 2: l0 =  mm		Material Nr 3: l0 =  mm
T [°C]	(l - l0) [mm]	T [°C]	(l - l0) [mm]	T [°C]	(l - l0) [mm]

Korzystając z uzyskanych wyników pomiarów należy:

1. Sporządzić wykres zależności wydłużenia (l - l₀) pręta od temperatury T.

2. Obliczyć współczynnik rozszerzalności liniowej α z równania (1) dla sąsiadujących temperatur i sporządzić wykres zależności α(T) z wskazaniem niedokładności wielkości α.

3. Porównać otrzymane wartości α materiałów badanych z danymi katalogowymi.

5. Wnioski

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Protokół pomiarowy

	Laboratorium z fizyki
Rok akademicki:	Temat: Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności termicznej liniowej metali
Kierunek: Grupa:	Imię i Nazwisko:
	Ocena	Data Zaliczenia	Podpis
L
S
K

Material Nr 1: l0 =  mm		Material Nr 2: l0 =  mm		Material Nr 3: l0 =  mm
T [°C]	(l - l0) [mm]	T [°C]	(l - l0) [mm]	T [°C]	(l - l0) [mm]
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500		20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500		20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500

5

Lab. Fizyki; Ćw. Nr 7. Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności termicznej liniowej metali

1

Katedra Podstaw Elektroniki, WEiI PK. Koszalin 2005

P

l

A

~ 220V

I

C

I

mV

T

Z

R

---