Определение коэффициента объёмного расширения жидкости по методу Дюлонга и Пти Введение

Высота столбов жидкости в сообщающихся сосудах обратно пропорциональна плотностям этих жидкостей. Если сообщающиеся сосуды наполнены исследуемой жидкостью, и одно колено нагревать, а другое охлаждать, то плотности жидкости в этих коленах будут различными ₁ и _2, соответственно, и высоты столбов жидкости будут не одинаковы h₁ и h₂.

Очевидно, что:

так как , V_{0 –} обьем при t = 0⁰С , то:

Тогда:

^,

где t₁ и t_{2 –} температура колен (А и С);

₀ – плотность жидкости при 0 С.

^{Поэтому:}

^{Находим  – коэффициент объемного расширения:}

Для воспроизведения опыта Дюлонга и Пти воспользуемся упрощенным прибором, состоящим из двух трубок А и С, соединенных между собой стеклянной трубкой D. Шкала B позволяет сравнить высоты столбов жидкости. Трубки заключены в стеклянные муфты 1 и 2. По первой пропускается пар из кипятильника, по второй пропускается водопроводная вода.

Температура колен трубки определяется термометром.

Выполнение работы

1. В качестве исследуемой жидкости берется керосин, который налит в трубку АDС. Установите по шкале первоначальный уровень керосина и температуру.

2. Через муфту 1 пропускайте пар до тех пор, пока не установится разность столбов жидкости.

3. Через муфту 2 пропускайте водопроводную воду (одновременно с паром) пока не установится разность столбов жидкости.

4. Отсчитайте h₁ и h₂ по шкале, зафиксируйте t₁ и t₂.

6. Вычислите .

Контрольные вопросы

1. Физический смысл коэффициентов линейного и объемного расширения, и их соотношения.

2. Найти табличное значение  и .

3. Вывести рабочую формулу для определения коэффициента .

4. Причины теплового расширения твердых тел.

5. Аномалия воды.

6. Зависимость ℓ, V, и  от t.

Литература

1. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. – Любое издание.

2. Телеснин Р.В. Молекулярная физика. – Любое издание.

Приложение

Мостик Уитстона

Мостик Уитстона предназначен для точного определения сопротивления (принципиальная схема мостика изображена на рис. 4)

где R_х – неизвестное сопротивление;

R_1, R_2, R₃ – известные сопротивления;

Б – электрическая батарея.

При произвольных сопротивлениях R_1, R_2, R₃ по гальванометру течет ток I. Но при некотором соотношении сопротивлений ток в цепи гальванометра течь не будет. Это возможно тогда, когда падение напряжения на участке ВД отсутствует, т. е. падение напряжения на участке АД равно падению напряжения на участке АВ, а падение напряжения на участке ВС равно падению напряжения на участках ДС.

Из закона Ома следует, что падение напряжения на участке АД: U₁ = I₁R₁; на участке АВ: U₂ = I₂R₂; на участке ВС: U₃ = I₃R_X ; на участке ДС: U₄ = I₁R₃, так как U₁ = U₂; U₃ = U₄ , то:

I₁R₁ = I₂R₂ (1)

I₁R₃ = I₂R_X (2)

Разделив (1) на (2) получим:

^;

В нашей работе: R_X – сопротивление проволоки;

R₁ = 800 Ом; R₂ = 2 Ом; R_X =0,0025R₃

где R₃ – сопротивление магазина сопротивлений.