Файл: Министерство образования и науки российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.12.2023

Просмотров: 11

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Санкт-Петербургский горный университет»


Кафедра общей и технической физики

ОТЧЁТ

По лабораторной работе №10

По дисциплине Физика
 (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение коэффициента термического расширения твёрдого тела




Выполнил: студент гр. ГC-20-1 / Даценко К.А../

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)




Дата: 12.11.2020.


Проверил: доцент ____________________ / Иванов А.С../

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург
2020 год

Цель работы: 1) определение температуры металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;

2) измерение удлинения проволоки при нагревании; 3) определение показателя коэффициента термического расширения.

Общие теоретические сведения.

Термическое расширение —изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры. При изменении температуры изменяются размеры твёрдых тел. В твердых телах главным механизмом расширения является изменение амплитуды колебаний кристаллической решетки. Расширение под воздействием температуры характеризуется коэффициентом линейного термического расширения
.

Коэффициент термического расширения — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объёмного и линейного расширения.

Температура – это физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами.

Длина — физическая величина, числовая характеристика протяжённости линий

Сила тока - скалярная физическая величина, численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени

Для расширения тела формула приводится к виду:



где - коэффициент линейного расширения, - начальная длина тела, Lo = 1 м. Из формулы [2] следует, что для определения коэффициента необходимо знать начальную длину проволоки , изменение температуры и соответствующее изменение длины . Изменение длины проволоки можно непосредственно измерить при помощи микрометрического индикатора, а температуру непосредственно измерить невозможно. Поэтому в данной работе определение температуры проволоки производится по изменению ее сопротивления при нагревании (термический коэффициент сопротивления предполагается известным). Зависимость сопротивления металла от температуры имеет вид, аналогичный формуле [1]:



Поскольку нагрев проволоки производится протекающим через нее электрическим током, зная падение напряжения на сопротивлении и силу тока, можно вычислить сопротивление проволоки:




Основной закон теплового расширения твердых тел гласит, что тело с линейным размером L0 при увеличении его температуры на ΔT расширяется на величину ΔL, равную:

ΔL = αL0ΔT, где α — коэффициент линейного теплового расширения (ºС-1)

Схема установки



Рис. 1. Схема устройства

1. Трубка, уменьшающая тепловые потери при нагревании

2. Исследуемая проволока

4. Груз, поддерживающий проволоку в натянутом состоянии

5. Микрометрический индикатор, показывающий удлинение проволоки

8. Регулируемый блок питания

9,10 – цифровые вольтметры

12. Пульт «Нагрев»

Основные расчетные формулы.

Значение силы тока для участка цепи:



где - показания верхнего вольтметра (В); – величина нагрузочного сопротивления, =30 Ом для первых двух опытов, 10 Ом для остальных.
Значение сопротивления проволоки:



где - показания нижнего вольтметра (В); I - сила тока в цепи (А);
Значение температуры, соответствующее каждому значению сопротивления:



где λ – температурный коэффициент сопротивления (ºС-1)
Изменение температуры:



где - температура в начальный момент времени, в который проволока имеет длину 1 м
(ºС)

Коэффициент термического (линейного) расширения:




Формулы погрешностей косвенных измерений:








Таблицы

Физическая величина
Uист
Uэт
Uпр


I
Rпр
T

Ед. измерения

№ опыта

В
В


мкм
А
Ом


Rэт=30 Ом

1
1
0,81
0,18
0
0,03
6,67
20

2
2
1,62
0,37
0
0,05
6,85
26

Rэт=10 Ом

3
5
2,92
2,07
0,02
0,29
7,08
33

4
10
5,74
4,25
0,04
0,57
7,40
43

5
15
8,38
6,61
0,13
0,84
7,89
60

6
20
10,75
9,24
0,21
1,08
8,59
83

7
25
12,80
12,19
0,34
1,28
9,52
113

8
30
14,54
15,45
0,55
1,45
10,63
149

9
35
15,98
19,01
0,92
1,60
11,89
190

10
40
17,15
22,84
1,65
1,72
13,32
237

11
45
18,11
26,88
2,56
1,81
14,84
286

12
50
18,89
31,10
3,71
1,89
16,46
339

13
45
18,11
26,88
3,50
1,81
14,84
260

14
40
17,15
22,84
3,29
1,72
13,32
200

15
35
15,98
19.01
3,10
1,60
11,89
150

16
30
14,54
15,45
2,93
1,45
10.63
120

17
25
12,80
12,19
2,79
1,28
9,52
100

18
20
10,75
9,24
2,66
1,08
8,59
80

19
15
9,38
6.61
2,57
0,84
7,89
60

20
10
5,74
4.25
2,50
0,57
7.40
40

21
5
2,92
2,07
2,46
0,29
7,08
30

22
0
0
0
2.4
0
0
20

Вычисления:









Вывод:

В ходе работы мы выяснили, что при нагревании твердых тел происходит увеличение размеров тел, называемое тепловым расширением, и определили коэффициент термического линейного расширения.

Смотрите также файлы