Дослідження об’ємного розширення рідин пікнометром

Пікнометр (рис.4.1) являє собою скляну колбу (1), герметично закриту пробкою (2). Через пробку пропущений скляний капіляр (3). Пікнометр наповнюють досліджуваною рідиною на кілька міліметрів вище пробки. Якщо колбу помістити у середовище із більшою температурою, рідина нагріється і збільшить свій об’єм. При нагріванні буде відбуватись і теплове розширення скла, але їм можна знехтувати, оскільки коефіцієнт об’ємного розширення твердих тіл принаймні на 2 порядки менший, ніж у рідин.

З міну об’єму рідини при нагріванні визначають за шкалою (5), нанесеною на скляну трубку.

Перед проведенням вимірювань необхідно відкалібрувати шкалу пікнометра. Для цього треба визначити його об’єм, а потім заповнити дистильованою водою. Оскільки коефіцієнт об’ємного розширення дистильованої води добре відомий, збільшення рівня води у градуйованій трубці дасть можливість відкалібрувати її шкалу. Замінивши дистильовану воду на точно такий самий об’єм досліджуваної рідини, можна визначити коефіцієнт об’ємного розширення останньої.

Опис установки для вимірювань

Експериментальна установка для визначення коефіцієнта об’ємного розширення рідин наведена на рис.4.2. Пікнометр із досліджуваною рідиною (1) занурюється у ванну (2) з імерсійним термостатом (3). Температура води у ванні фіксується лабораторним термометром (4).

Охолодження води у ванні здійснюється за допомогою шлангів (5), один з яких підводить холодну воду з водопровідного крана до замкнутої охолоджувальної системи циркуляції (6), з якої другий шланг зливає воду назовні.

Увага! Перед початком роботи переконайтеся, що зливальний шланг направлений у стік водопроводу.

Вказівки до виконання роботи

1. Ознайомтесь з експериментальною установкою та методикою визначення коефіцієнта об’ємного розширення рідин пікнометричним медом.

2. Прокалібруйте пікнометр. Для цього спочатку зважте порожній пікнометр.

3. Заповніть пікнометр дистильованою водою і повторіть процедуру зважування. (Об’єм дистильованої води, що заповнює колбу і капіляр до початку шкали відліку, важить ???? г.) Скориставшись даними таблиці 3.1 визначте початковий об’єм рідини при кімнатній температурі.

4. На передній панелі термостата виставте максимальне значення температури 90^оС. Включіть живлення термостата і виміряйте залежність зміни об’єму води від температури . Температуру фіксуйте при значеннях, кратних 5^оС, і слідкуйте, щоб температура не перевищувала 80^оС.

5. Досягши температури 80^оС, вимкніть термостат, встановивши на його передній панелі мінімальне значення температури та залишивши систему циркуляції включеною для прискорення охолодження трубки. Під’єднайте один із охолоджувальних шлангів до водопровідного крану. Переконавшись, що другий зливальний шланг направлений у стік, включіть холодну воду.

6. За залежністю визначити ціну поділки шкали капіляра. Коефіцієнт об’ємного розширення води ??? К^–1.

7. Операції 5-6 повторити для інших рідин за вибором викладача.

8. Побудувати залежності і за ними визначити коефіцієнти об’ємного розширення досліджуваних рідин.

9. Користуючись даними таблиці 4.1 і враховуючи, що ізохорна теплоємність ( – питома теплоємність речовини, – маса рідини, – густина рідини при кімнатній температурі), за формулою (3.7) визначити параметр Грюнайзена для дистильованої води та досліджуваних рідин.

10. Визначити похибку вимірювань.

Таблиця 4.1.

Рідина	Коефіцієнт ізотермічної стисливості , Па–1	Питома теплоємність , кДж/(кгК)
Вода дистильована	48,9*10 -6 бар-1	4,183
Спирт етиловий	76*10 -6 бар-1
Гліцерин	24,8*10 -6 бар-1
Олія прованська	62,5*10 -6 бар-1