POLITECHNIKA WROCAWSKA INSTYTUT FIZYKI
|
Sprawozdanie z wiczenia nr 29 |
TOMASZ PIECHOTA
|
TEMAT: Wyznaczanie wsp�czynnika rozszerzalnoci liniowej metod elektryczn.
|
Wydzia: MECHANICZNY Rok: 2
|
DATA: 17.04.1997 OCENA: |
1. OPIS TEORETYCZNY.
Zjawisko rozszerzalnoci cieplej polega na zmianie rozmiar�w 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 gaz�w zar�wno si przycigania jak i odpychania. Zaleno tych si od wzajemnej odlegoci midzy atomami jest r�na 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 spos�b r0 jest odlegoci midzy atomami, odpowiadajc stanowi r�wnowagi, w jakiej znajdowayby si atomy w�wczas, gdyby nie byo ruchu cieplnego zak�cajcego r�wnowag.
Ze wzrostem temperatury zwiksza si amplituda drga poszczeg�lnych atom�w. Gdyby wychylenia z pooenia r�wnowagi byy w obydwie strony jednakowe, rednia odlego midzy atomami byaby niezalena od amplitudy i r�wna r0. Samo zwikszenie amplitudy drganie prowadzioby zatem do zwikszenia objtoci ciaa. Sytuacja taka wystpiaby w�wczas, gdyby zaleno siy wypadkowej dziaajcej na atom wychylony z pooenia r�wnowagi od wielkoci tego wychylenia bya liniowa. W�wczas krzywa przedstawiajca zaleno energii potencjalnej od wzajemnej odlegoci byaby symetryczna wzgldem osi przechodzcej przez punkt r0. W rzeczywistoci jednak sia przywracajca atom do pooenia r�wnowagi nie ma przebiegu liniowego w otoczeniu punktu r0, czego konsekwencj jest asymetria krzywej przedstawiajcej zaleno energii potencjalnej od wzajemnej odlegoci midzy atomami (rys. 1). Atom o cakowitej energii r�wnej E drga wok� punktu r0, kt�remu odpowiada minimum energii potencjalnej, poniewa czstka o energii cakowitej r�wnej E nie moe znale si w obszarze, kt�remu odpowiada energia potencjalna wiksza od E. Jak wida z rysunku 1, maksymalne wychylenia atomu z pooenia r�wnowagi 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 wsp�czynnika rozszerzalnoci liniowej. Wsp�czynnik rozszerzalnoci liniowej mona zdefiniowa r�wnaniem:
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,
- wsp�czynnik rozszerzalnoci liniowej.
Przeksztacenie powyszego r�wnania pozwala wyznaczy wsp�czynnik na podstawie zmierzonej zalenoci wzgldnego wyduenia od przyrostu temperatury. Warto wsp�czynnika jest bowiem r�wna 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 |
�C |
�C |
�C |
m. |
"10-6 |
27.0 |
0.1 |
9.9 |
560 |
504.5 |
37.1 |
0.1 |
20.0 |
1200 |
1081.08 |
47.1 |
0.1 |
30.0 |
1770 |
1594.59 |
57.1 |
0.1 |
40.0 |
2380 |
2144.14 |
67.1 |
0.1 |
50.0 |
2980 |
2684.68 |
77.1 |
0.1 |
60.0 |
3570 |
3216.21 |
87.3 |
0.1 |
70.2 |
4180 |
3765.76 |
97.3 |
0.1 |
80.2 |
4740 |
4270.27 |
107.1 |
0.1 |
90.0 |
5290 |
4765.76 |
117.0 |
0.1 |
99.9 |
5840 |
5261.26 |
127.3 |
0.1 |
110.2 |
6450 |
5810.81 |
137.0 |
0.1 |
119.9 |
6930 |
6243.24 |
147.3 |
0.1 |
130.2 |
7500 |
6756.75 |
Przykadowe obliczenia.
T = T - T0 = 27.0 - 17,1 = 9.9 �C
D(DT) = T + T0 = 0,1 + 0,1 = 0,2 �C
5. ZESTAW PRZYRZD�W.
1. Przyrzd do pomiaru wyduenia drutu.
2. Woltomierz.
3. Autotransformator.
4. Cyfrowy miernik temperatury.
5. Transformator zabezpieczajcy.
6. UWAGI I WNIOSKI.
Wsp�czynnik rozszerzalnoci liniowej wyznaczono w wiczeniu na podstawie wykresu zalenoci wzgldnego wyduenia drutu w funkcji temperatury. Jest on r�wny tangensowi kta nachylenia tego wykresu. Obliczenia wykonano dla danych, dla kt�rych zaleno ta jest liniowa (tzn. dla temperatury 36,2 do 98,5). Nieliniowo charakterystyki dla wikszych temperatur moga by spowodowana niejednakow temperatur na caej dugoci drutu. Otrzymana warto wsp�czynnika rozszerzalnoci liniowej por�wnywalna jest z wartociami tego wsp�czynnika dla metali.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
29, Cwiczenie 29 f, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
29, Cwiczenie 29 a, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
29, Cwiczenie 29 d, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
29, Politechnika Łódzka Biotechnologia, Chemia fizyczna LABORKI
Ćwiczenie 00, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, fizyka
Cwiczenie13, Studia, Politechnika
81, Cwiczenie 81 d, Politechnika Wroc?awska
[14.10.2014] Aparat skrzynkowy, Ćwiczenie 10, Politechnika Koszalińska
12, Cwiczenie 12 b, POLITECHNIKA WROC?AWSKA
[14.10.2014] Aparat skrzynkowy, ĆWICZENIE 4a, Politechnika Koszalińska
Wyznaczanie momentu bezwladnosci, Cwiczenie 01 c, Politechnika Wrocławska
52, Cwiczenie 52 b, Politechnika Wroc˙awska
Ćwiczenia opis, Politechnika Warszawska, Semestr 3, Teoria Obwodów - Labolatoeium
52, Cwiczenie 52 g, POLITECHNIKA WROCLAWSKA
14.04, Konspekt do cwiczenia 4-wyniki, Politechnika Łódzka
Ćwiczenie krzywki5, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, organizacja produkcji, laborki-moje, Wydz
więcej podobnych podstron