Лабораторна робота №4: Визначення коефіцієнту лінійного розширення твердого тіла.

 Мета: Ознайомитись з будовою та принципом дії приладу для визначення коефіцієнту  лінійного розширення, визначити коефіцієнт лінійного розширення металу. 

 Обладнання: Прилад для визначення коефіцієнту лінійного розширення металів (з індикатором), колбі з водою, електроплитка, гумова трубка, рулетка, термометр, штатив.

 Небезпечні фактори:

1. Опіки паром.

2. Удар електричним струмом

3. Пошкодження шкірного покрову дерев’яними та металевими предметами.

Застереження:

• Недостатня фіксація приладів сприяє тілесним пошкодженням.

• Металеві предмети мають властивість швидко нагріватися.

• Перевищують опіки кип’ятком.

• Неізольовані провідники є причиною нещасних випадків.

З правилами техніки безпеки ознайомлений (-а) ____________________

^{(підпис студента)}

Розв'яжіть тренувальні задачі

1. Залізний дріт при 0 ⁰С має довжину 1 м. Коефіцієнт лінійного теплового розширення для заліза  . Якою буде довжина стержня при 100 ⁰С?

2. Алюмінієвий дріт при 58 ⁰С має довжину 3,0058 м. Коефіцієнт теплового розширення для алюмінію  . Якою буде довжина стержня при 0 ⁰С?

3. Улітку за температури 30 ⁰С залізний дріт натягнутий між стовпами лінії електропередач має довжину 50 м. Як зміниться його довжина узимку, коли температура повітря становить (-20) ⁰С ?

 

Теоретичні відомості

Усі предмети при нагрівання змінюють свої розміри і як правило розширюються. Для різних предметів це розширення різне, а тому для його визначення вводиться коефіцієнт лінійного розширення.

Коефіцієнт лінійного розширення - фізична величина, яка характеризує зміну відносних розмірів тіла при зміні температури на 1 ⁰С.

де l₀ -  довжина тіла (стержня) при 0 ⁰С;

     l -  довжина тіла стержня при температурі t;

                     

 

    t -  температура, до якої нагріли тіло;

На практиці коефіцієнт лінійного розширення визначають за приблизною формулою в котрій замість l₀ беруть l₁  (довжина стержня при кімнатній температурі t₁ ). Тоді

Неточність, яка зв'язана при цьому обчисленні настільки маленька, що нею можна знехтувати.

Опис приладу

Рис 1

 Прилад складається з підставки із дерева (1) (рис 1), лівого стояку (2) з фіксаторним гвинтом (3), правого стояку (4) із втулкою (5), в якій розташований індикатор (6), закріплений гвинтом (7); двох металевих трубок - сталевої та латунної довжиною 500 мм, з закріпленими нерухомими пластинками (10), сферичними вставками (11) необхідними при роботі з мікрометром.

 

Підготовка приладу до досліду

Рис 2

 Щоб підготувати прилад необхідно встановити прилад так, щоб стояк (2) з патрубком знаходився з правої сторони (рис 2). Потім одну з трубок (1) (наприклад, сталеву) пропускають довгим кінцем через отвір у столиках (2) і (3) так, щоб пластина (4) розташовувалась вертикально й не доходила до правого стояку на 3-5 мм. Після цього закріплюють трубку гвинтом (5) у лівому стояку індикатор (6), ціна поділки якого 0,01 мм, вставляється в отвір патрубка (9) і в стояку (3) закріплюється гвинтом (7) так, щоб забезпечити натяг механізму індикатора відносно його ж стояка (8), який повинен упиратись в ліву сторону пластини (4). Натяг визначається обертом стрілки індикатора відносно шкали на 1-2 оберти. Після закріплення індикатора необхідно обертом зовнішнього кола шкали індикатора в праву чи ліву сторону встановити кінець шкали на поділку «0» на шкалі індикатора.