Основные теоретические сведения. При увеличении температуры, тела расширяются, т.е

При увеличении температуры, тела расширяются, т.е. увеличивают свои геометрические размеры. Известны также исключения. Например, вода в интервале температур от 0 до 4°С уменьшает свой объём при нагревании. Однако большинство веществ, подчиняется правилу увеличения своих линейных размеров (расширения) с увеличением температуры. Различные вещества неодинаково изменяют свои геометрические размеры под влиянием изменения температуры. Одной из основных физических характеристик, отличающих свойства различных веществ изменять свои геометрические размеры под действием изменения температуры, является коэффициент линейного расширения твердых тел.

Под коэффициентом линейного расширения твердых тел понимают физическую величину, численно равную относительному изменению длины тела при изменении его температуры на один Кельвин. Коэффициент линейного расширения определяется из соотношения

(1)

где l₀ – длина тела при 0⁰С;

t₀ – температура тела, равная 0⁰С;

(l – l₀) – изменение длины тела при изменении его температуры на (t – t₀) градусов.

В общем случае коэффициент линейного расширения зависит от температуры. Постоянной величиной его можно считать только в узком интервале температур.

Единицей измерения коэффициента линейного расширения тел в СИ является 1 К^-1(кельвин в минус первой степени).

Обоснование метода

Длина стержня l₁ при температуре t₁ определяется выражением:

(2)

При другой температуре t₂, его длина l₂ будет определятся выражением:

(3)

Из выражений (2) и (3) следует:

(4)

Описание установки

Прибор для определения коэффициента линейного расширения твёрдых тел (рис.) состоит из корпуса 1, к которому крепится защитный кожух 2. Внутри кожуха установлен нагреватель 3, центрирующийся с торцов в опоре 4 и крышке 5. При проведении опытов в нагреватель через прокладку 6 помещается стеклянная пробирка 7 со стержнем 8. На корпусе прибора установлена стойка 9 с кронштейном

Рис. Прибор для определения коэффициента линейного расширения твёрдых тел

10 для индикатора малых перемещений 11. Кронштейн может поворачиваться вокруг оси стойки на 90°.

На панели корпуса расположены индикаторная лампа 12 и кнопочный выключатель 13, а на задней стенке – винт заземления 14. Внутри корпуса на опоре расположен держатель с предохранителем 15. Штепсельная вилка 16 служит для включения прибора в электрическую сеть напряжением 220 В.

Испытуемый образец твердого тела нагревается в воде, находящейся в стеклянной пробирке. Изменение длины нагретого образца по сравнению с его первоначальной длиной (при комнатной температуре) измеряется индикатором малых перемещений и вводится в формулу для определения коэффициента линейного расширения (4).

Поиск по сайту: