Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0 до 90 градусов. Формула расчета коэффициента термического расширения. Погрешности косвенных измерений. Зависимость величины изменения объема жидкости с увеличением температуры при постоянном давлении.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.10.2017 |
| Размер файла | 97,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
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
Отчет
по лабораторной работе
Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
По дисциплине: Физика
Выполнил студент гр. НГД-16-7 Петрова Л.Н.
объем вода термический температура
Санкт-Петербург 2017 год
Цель работы. Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0єC до 90єC. Определение показателя коэффициента термического расширения.
Краткое теоретическое содержание
В работе изучается явление повышения температуры при увеличении объема жидкости, называемое тепловым расширением.
Исследуется изменение объема воды в диапазоне температур от 0о до 40оч90о, максимальная температура ограничена длиной измерительной трубки. Вода находится в колбе из кварцевого стекла, коэффициент термического расширения которого ничтожно мал, и им при выполнении данной работы можно пренебречь.
Коэффициент термического расширения воды - величина, характеризующая относительную величину изменения объема воды с увеличением температуры на 10 К, при постоянном давлении.
Температура - это физическая величина, характеризующая степень нагрева предмета, измеряемую в градусах по шкале Цельсия, Фаренгейта и некоторых других.
Объём -- количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.
В тепловом движении участвуют все молекулы тела, поэтому с изменением теплового движения изменяется и состояние тела, его свойства. Температура тела находится в тесной связи со средней кинетической энергией молекул. При понижении температуры тела средняя кинетическая энергия его молекул уменьшается.
Расстояние между молекулами при повышении температуры увеличивается за счет несимметричной формы потенциальной кривой межмолекулярного взаимодействия. Это увеличение среднего расстояния между молекулами при нагревании и является причиной термического расширения жидкости.
Колба 1 помещена в термостатированный объем 3, по которому циркулирует вода с температурой, заданной термостатом 4. Колба закрыта и сверху в нее вставлена измерительная трубка 2, позволяющая измерять высоту столба жидкости, вытесненной из колбы при нагревании. Температура измеряется термометром 5. Термостат 4 управляется с пульта 6.
Рис. 1 Схема установки
Основные расчетные формулы
1) Средний коэффициент термического расширения воды a:
Где , D- диаметр трубки, и - максимальная высота жидкости и начальная высота жидкости, - начальный объем воды, 0,5 л, t - температура, в єC
2) Коэффициент термического расширения воды для n-ого интервала:
,
где - высота столба воды в начале n - интервала;
- высота столба воды в конце n - интервала;
- температура воды в начале n - интервала;
- температура воды в конце n - интервала.
Формула погрешности косвенных измерений
Погрешность прямых измерений
Таблица 1 Зависимости изменения объема и коэффициента термического расширения от температуры
|
Физ. величина |
T |
h |
?V |
б |
|
|
№ опыта |
о |
см |
м3 |
оС-1 |
|
|
1 |
0 |
3,1 |
0 *10-8 |
-4,061*10-3 |
|
|
2 |
1 |
2,8 |
-2,2*10-8 |
-4,414*10-3 |
|
|
3 |
2 |
2,5 |
-4,24*10-8 |
-1,465*10-3 |
|
|
4 |
3 |
2,4 |
-4,95*10-8 |
-1,463*10-3 |
|
|
5 |
4 |
2,3 |
-5,65*10-8 |
1,465*10-3 |
|
|
6 |
5 |
2,4 |
-4,95*10-8 |
2,925*10-3 |
|
|
7 |
6 |
2,6 |
-3,53*10-8 |
2,934*10-3 |
|
|
8 |
7 |
2,8 |
-2,12*10-8 |
4,414*10-3 |
|
|
9 |
8 |
3,1 |
0 |
5,911*10-3 |
|
|
10 |
9 |
3,5 |
2,83*10-8 |
8,919*10-3 |
|
|
11 |
10 |
4,1 |
7,07*10-8 |
1,05*10-2 |
|
|
12 |
11 |
4,8 |
1,201*10-7 |
1,061*10-2 |
|
|
13 |
12 |
5,5 |
1,696*10-7 |
1,379*10-2 |
|
|
14 |
13 |
6,4 |
2,331*10-7 |
1,398*10-2 |
|
|
15 |
14 |
7,3 |
2,967*10-7 |
1,576*10-2 |
|
|
16 |
15 |
8,3 |
3,674*10-7 |
2,049*10-2 |
|
|
17 |
20 |
14,7 |
8,195*10-7 |
2,996*10-2 |
|
|
18 |
25 |
23,1 |
1,413*10-7 |
4,321*10-2 |
|
|
19 |
30 |
33,4 |
2,141*10-6 |
6,369*10-2 |
|
|
20 |
35 |
45,3 |
2,981*10-6 |
0,118 |
|
|
21 |
38 |
52 |
3,455*10-6 |
- |
Примеры вычислений
Средний коэффициент термического расширения воды
, ДТ=0,1о, Д h=0,05·м, =0,000001
Коэффициент расширения на интервале
-4,414
Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения
Рис. 2 Зависимость коэффициента термического расширения жидкости от температуры
Вывод
Проделав данную лабораторную работу, получили коэффициент термического расширения . При нагревании от 0 до 4 градусов Цельсия вода сжимается, а значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице. При последующем нагревании расширяется, причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0 до 90 градусов. Расчет показателя коэффициента термического расширения воды. Понятие фазового перехода как превращения вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий.
лабораторная работа [227,4 K], добавлен 29.03.2012Коэффициент термического расширения, формулы. Фазовые переходы первого и второго рода в термодинамике. Плавление и кристаллизация, испарение и конденсация, сублимация и десублимация. График зависимости изменения объема воды от температуры и времени.
лабораторная работа [402,2 K], добавлен 22.09.2013Сущность метода Стокса по определению коэффициента вязкости. Определение сил, действующих на шарик при его движении в жидкости. Оценка зависимости коэффициента внутреннего трения жидкостей от температуры. Изучение ламинарных и турбулентных течений.
лабораторная работа [1001,4 K], добавлен 15.10.2010Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.
контрольная работа [474,0 K], добавлен 17.03.2016Экспериментальная проверка формулы Стокса и условий ее применимости. Измерение динамического коэффициента вязкости жидкости; число Рейнольдса. Определение сопротивления жидкости, текущей под действием внешних сил, и сопротивления движущемуся в ней телу.
лабораторная работа [339,1 K], добавлен 29.11.2014Устройство и принцип работы теплового газотурбинного двигателя, его схема, основные показатели во всех основных точках цикла. Способ превращения теплоты в работу. Определение термического коэффициента полезного действия через характеристики цикла.
курсовая работа [232,8 K], добавлен 17.01.2011Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.
контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013Сущность метода определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка.
лабораторная работа [545,9 K], добавлен 19.06.2014Определение среднеквадратического отклонения погрешности измерения, доверительного интервала, коэффициента амплитуды и формы выходного напряжения. Выбор допустимого значения коэффициента деления частоты и соответствующего ему времени счета для измерений.
контрольная работа [110,9 K], добавлен 15.02.2011Вязкость - свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса. Законы и соотношения, использованные при расчете формулы.
лабораторная работа [531,3 K], добавлен 02.03.2013
