Файл: Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости.docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедералъное государственное бюджетное образователъное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет»Кафедра общей и технической физикиОТЧЕТЛабораторной работе №11«Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости»Выполнил: студент гр. СПС-22 Поздняков В. А.(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.) Оценка: ___________Дата: ___________Проверил:Руководитель работы (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург2022Цель работы:1)измерить изменение объема воды при нагревании от 0ºС до 90ºС2)определить коэффициент термического расширения водыПроцесс, изучаемый в работе: тепловое расширение жидкостиКраткое содержание:Термическое расширение — изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры. Количественно термическое расширение жидкостей и газов при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом теплового расширения). Для характеристики термического расширения твёрдых тел дополнительно вводят коэффициент 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.
Объем – это количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.Коэффициент объёмного термического расширения – физическая величина, характеризующая относительное увеличение объёма ∆V/V0, происходящее при нагревании жидкости на 1 градус.Основные законы и соотношения, лежащие в основе вывода расчетных формул:Основной закон теплового расширения – тело с объемом V0 при увеличении его температуры на T и отсутствии внешних механических сил расширяется на величину V, равную: V = V0T,где — коэффициент термического расширения (ºС-1).Схема экспериментальной установки 1 – колба 2 – измерительная трубка3 – термостатированный объём4 – термостат 5 – термометр 6 – пульт для управленияОсновные расчетные формулы:
Р
езультаты измерений и вычислений:Вычисления для примера:Исходные данные:D = 5 10-3 мV0 = 0,5 10-3 м3hmin = 3,6 10-2 мhmax = 52 *10-2 мВычисления:
Вычисление погрешности косвенного измерения: = 9,5*10-6
= 0,3996*10-6єС-1 =301,69*10-6*
= 16,20*10-6єС-1Eα= % = 5,37%Окончательный результат:αср=(301,69
16,20)*10-6єС-1Графический материал:Красными точками отмечены границы аномальной зависимостиРис. 1. Зависимость δV f t Точка пересечения среднего значения с мгновеннымРис. 2. Зависимость α` f t Вывод: в данной работе был экспериментально установлен коэффициент термического расширения (объемного) жидкости, а также его зависимость от разных значений температур. При повышении температуры, коэффициент термического расширения жидкости увеличивался. В ходе эксперимента было измерено и установлено изменение объема воды при ее нагреве на 63°C. Погрешность составила 5,37% от результата, что является допустимым значением.
Объем – это количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.Коэффициент объёмного термического расширения – физическая величина, характеризующая относительное увеличение объёма ∆V/V0, происходящее при нагревании жидкости на 1 градус.Основные законы и соотношения, лежащие в основе вывода расчетных формул:Основной закон теплового расширения – тело с объемом V0 при увеличении его температуры на T и отсутствии внешних механических сил расширяется на величину V, равную: V = V0T,где — коэффициент термического расширения (ºС-1).Схема экспериментальной установки 1 – колба 2 – измерительная трубка3 – термостатированный объём4 – термостат 5 – термометр 6 – пульт для управленияОсновные расчетные формулы:
-
Средний коэффициент термического расширения:
-
Изменение объёма:
– высота столба воды в начале n-интервала (м); 
– высота столба в конце n-интервала (м); 
– температура воды в начале n-интервала (ºС); 
– температура воды в конце n-интервала (ºС).
Формулы погрешностей косвенных измерений
| № п.п. | Название прибора | Пределы измерений | Число делений | Цена деления | Класс точности | Абсолютная приборная погрешность |
| 1 | Термометр | 0-99,9ºС | 999 | 0,1ºС | – | 0,05ºС |
| 2 | Измерительная трубка | 0-52 см | 520 | 1 мм | – | 0,5 мм |
езультаты измерений и вычислений:Вычисления для примера:Исходные данные:D = 5 10-3 мV0 = 0,5 10-3 м3hmin = 3,6 10-2 мhmax = 52 *10-2 мВычисления:-
σV(26) =
(5*10-3)2*(3,5-3,6)*10-2 = -0,02*10-6 м3 -
-
=513,91*10-6 єС-1
Вычисление погрешности косвенного измерения: = 9,5*10-6
= 0,3996*10-6єС-1 =301,69*10-6* = 16,20*10-6єС-1Eα= % = 5,37%Окончательный результат:αср=(301,69 16,20)*10-6єС-1Графический материал:Красными точками отмечены границы аномальной зависимостиРис. 1. Зависимость δV f t Точка пересечения среднего значения с мгновеннымРис. 2. Зависимость α` f t Вывод: в данной работе был экспериментально установлен коэффициент термического расширения (объемного) жидкости, а также его зависимость от разных значений температур. При повышении температуры, коэффициент термического расширения жидкости увеличивался. В ходе эксперимента было измерено и установлено изменение объема воды при ее нагреве на 63°C. Погрешность составила 5,37% от результата, что является допустимым значением.