Файл: Отчет по лабораторной работе 10 определение коэффициента термического расширения.docx

Скачать файл (0,29Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Отчет по практике

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.01.2024

Просмотров: 22

Скачиваний: 3

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

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Лаборатория виртуальных экспериментов
Отчет по лабораторной работе №10
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ»

Выполнила: студентка гр. ИЗБ-22-1

Оценка:______

Дата:________

Проверил: _____________ _________ /_____________/

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2023

Цель работы

1. Определить температуру металлической проволоки при протекании через неё электрического тока;

2. Измерить удлинение проволоки при нагревании;

3. Определить коэффициент линейного термического расширения.

Краткие теоретические сведения

Явления, изучаемые в работе

1. Нагревание проводника при прохождении через него электрического тока;

2. Удлинение проводника при нагревании.

Основные определения

Коэффициент линейного расширения – физическая величина, равная относительному изменению линейного размера тела при изменении температуры тела на один кельвин.

Ток – упорядоченное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля.

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

Напряжение между двумя точками электрической цепи равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую.

Коэффициент термического расширения – величина, характеризующая относительную величину изменения объема или линейных размеров тела с увеличением температуры на 10 К при постоянном давлении.

Упругость свойство тел изменять форму и размеры (деформироваться) под действием нагрузок и самопроизвольно восстанавливать первоначальные форму и размеры при прекращении внешних воздействий.

Деформацией называют любое изменение размеров и формы тела.

Тепловым (температурным) расширением называется изменение линейных размеров тел при изменении температуры этих тел.

Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки (то есть тело возвращается к первоначальным размерам и форме), и пластической, если после снятия нагрузки деформация не исчезает (или исчезает не полностью).

Твёрдое тело – агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов отличающееся от других возможных агрегатных состояний (плазма, газ, жидкость)

Экспериментальная установка

Схема установки показана на рисунке 5. Пояснения к схеме: 1 – теплоизоляционная трубка; 2 – исследуемая проволока; 3 – груз для поддержания проволоки в натянутом состоянии; 4 – микрометрический индикатор; 5 – нагрузочное (эталонное) сопротивление; 6 – блок питания; 7 – цифровой вольтметр измеряющий падение напряжения на нагрузочном сопротивлении; 8 – цифровой вольтметр измеряющий падение напряжения на проволоке; 9 – пульт переключения нагрузочного сопротивления (10 Ом или 30 Ом); 10 – пульт "НАГРЕВ" позволяет подключать/отключать ток в цепи, не выключая источник питания.

Исходные данные:

- проволока - материал алюминий;

- d = 0,2 мм;

- коэффициент теплоотдачи = 0,6 Вт/м2 ;

-

= 1 метр;

Погрешность прямых измерений:

⃤ l=0,5 мкм

⃤ Uпр = 0,01 В

⃤ Uэт = 0,01 В

⃤ I = 0,01 A

⃤ U = 1 B

Таблица 2

Результаты измерений и вычислений X

Uэт	Uпр	I	Rпр.0	⃤ l, мкм
0,97	0,02	0,03233	0,61862	0
1,94	0,05	0,06	0,833333	0
Среднее			0,725977
Uэт	Uпр	I	Rпр.t	⃤ l, мкм	t, ˚C	⃤ t, ˚C	α	ρ, кг/
Нагревание
4,59	0,4	0,46	0,87146	28	67,71331	47,71331	5,86838E-07	2,6897582E+03
9,17	0,82	0,92	0,89422	89	75,17799	55,17799	1,61296E-06	2,6883124E+03
13,75	1,24	1,38	0,901818	169	77,66984	57,66984	2,93047E-06	2,6878297E+03
18,33	1,66	1,83	0,905619	309	78,91644	58,91644	5,24472E-06	2,6875882E+03
22,89	2,1	2,29	0,917431	482	82,79036	62,79036	7,67634E-06	2,6868379E+03
27,43	2,56	2,74	0,933285	1274	87,98977	67,98977	1,87381E-05	2,6858308E+03
31,95	3,04	3,2	0,951487	1978	93,95939	73,95939	2,67444E-05	2,6846745E+03
36,45	3,54	3,65	0,971193	2504	100,4225	80,42251	3,11356E-05	2,6834226E+03
40,92	4,07	4,09	0,994624	3650	108,1068	88,10681	4,1427E-05	2,6819342E+03
45,36	4,63	4,54	1,020723	4819	116,6665	96,66653	4,98518E-05	2,6802763E+03
Охлаждение
40,92	4,07	4,09	0,994624	3659	108,1068	88,10681	4,15291E-05	2,6819342E+03
36,45	3,54	3,65	0,971193	2513	100,4225	80,42251	3,12475E-05	2,6834226E+03
31,95	3,04	3,2	0,951487	1982	93,95939	73,95939	2,67985E-05	2,6846745E+03
27,43	2,56	2,74	0,933285	1881	87,98977	67,98977	2,76659E-05	2,6858308E+03
22,89	2,1	2,29	0,917431	1794	82,79036	62,79036	2,85713E-05	2,6868379E+03
18,33	1,66	1,83	0,905619	1724	78,91644	58,91644	2,92618E-05	2,6875882E+03
13,75	1,24	1,38	0,901818	1575	77,66984	57,66984	2,73106E-05	2,6878297E+03
9,17	0,82	0,92	0,89422	1482	75,17799	55,17799	2,68585E-05	2,6883124E+03
4,59	0,4	0,46	0,87146	1399	67,71331	47,71331	2,9321E-05	2,6897582E+03
Средние значения
24,01684211	2,288947368	2,403157895	0,931736695	1753,210526	87,48207265	67,48207265	2,39217E-05	2,6859291E+03

Расчетные формулы:

, Ом, где

U_эт - показания верхнего (на стенде) вольтметра, В;

, Ом, где

U_пр - показания нижнего (на стенде) вольтметра, В;

, С, где

λ – термический коэффициент сопротивления, К^-1,
R_{пр. t} – сопротивление проволоки при разных температурах, Ом,

R₀ – начальное сопротивление проволоки, определяется как среднее при напряжении 1 и 2 В, Ом;

, К^-1, где

l -l₀– удлинение проволоки, м,

l – начальная длина проволоки, м,

∆T – изменение температуры, К,

α - коэффициент линейного термического расширения исследуемого материала;

, , где

- коэффициент линейного термического расширения материала

,

a_V – коэффициент объемного термического расширения тела,

;

, где

r₀ – исходная плотность тела при температуре T_1,,

r – плотность тела при температуре T_{2, ,}

a_V – коэффициент объемного термического расширения тела,

∆T – изменение температуры тела.

Формулы погрешности косвенных измерений:

1.