POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA ROZSZERZALNOŚCI LINIOWEJ, Szkoła, penek, Przedmioty, Fizyka, Laborki
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Û¥- €à mò`î$î$$î$î$î$î$î2î2î2î2î2î<îFîë2ïæòòòòòòòò4Lò!mòmòelPOMIAR WSPÓ£CZYNNIKA ROZSZERZALNOŒCI LINIOWEJMETALI METOD¥ ELEKTRYCZN¥1.Zestaw przyrz¹dów:- przyrz¹d do pomiaru wyd³u¿enia drutu- woltomierz- autotransformator- termos- cyfrowy miernik temperatury- termopara- transformator zabezpieczaj¹cy2. Przebieg pomiarów:1. Nape³niæ termos mieszanin¹ wody z drobnymi kawa³kami lodu.2. Sprawdziæ wskazówkê skali lustrzanej urz¹dzenia pomiarowego do po³o¿enia zerowegoOdczytaæ wskazanie czujnika mikrometrycznego oraz temperaturê pocz¹tkow¹ t o.3. W obecnoœci prowadz¹cego zajêcia w³¹czyæ elektryczne ogrewanie drutu.Napiêcie w obwodzie zmieniaæ pokrêt³em autotransformatora w taki sposób, abyuzyskiwaæ przyrosty temperatury wynosz¹ce oko³o 10\symbol 176 \f "Symbol"C.4. Po ka¿do razowym ogrzaniu drutu sprowadziæ wskazówkê urz¹dzenia pomiarowegodo po³o¿enia zerowego na skali lustrzanej i odczytywaæ na skali czujnikamikrometrycznego przyrosty d³ugoœci drutu \symbol 68 \f "Symbol"l'=2(lt-lo).Odczytane przyrosty d³ugoœci\symbol 68 \f "Symbol"l' s¹ dwukrotnie wiêksze od rzeczywistych \symbol 68 \f "Symbol"l z powodu zastosowania w urz¹dzeniupomiarowym odpowiedniej przyk³adni mechanicznej. lo=(1,110 \symbol 177 \f "Symbol" 0,004)m.5. Pomiary prowadziæ do temperatury drutu oko³o 150\symbol 176 \f "Symbol"C.6. Przy obni¿aniu temperatury drutu (obni¿anie napiêcia zasilania ) nale¿y uwa¿aæ abywskazówka nie wychodzi³a poza górny brzeg skali lustrzanej (grozi zerwaniem drutu).UWAGA: przed w³¹czeniem ogrzewania drutu zwolniæ jego napiêciesprowadzaj¹c mikrometr do pocz¹tkowego wskazania celem unikniêcia zerwaniadrutu podczas oziêbiania.3. Wstêp teoretyczny.Rozszerzalnoœæ cieplna cia³ sta³ych odpowiada wed³ug opisu opisu mikroskopowego wzrostowi œrednich odleg³oœci miêdzy atomami cia³a . Krzywa opisuj¹ca zale¿noœæ energiipotencialnej odzia³ywania dwóch s¹siednich atomów cia³a krystalicznego od odleg³oœcimiêdzy j¹drami tych atomów jest niesymetryczn¹ krzyw¹ podobn¹ do krzywej przedstawinej na rysunku.Gdy atomy zbli¿aj¹ siê do siebie ,odleg³oœæ miêdzy nimi staje siê miejsza ni¿ odleg³oœæ r0 w po³o¿eniu równowagi , silnie odpychaj¹ce si³y zaczynaj¹ odgrywaæ decyduj¹c¹rolê i energia potencialna szybko roœnie. Gdy atomy oddalaj¹ siê od siebie ,odleg³óœc miêdzy nimi staje siê wiêkszani¿ w po³o¿eniu równowagi ,nieco s³absze si³ przyci¹gaj¹ce zaczynaj¹przewa¿aæ i krzywa energii potencialnej znów roœnie ale znacznie wolniej.Przy danej energii oscylacji odleg³oœæ miêdzy atomami bêdzie siê zmieniaæ okresowo od wartoœci minimalnej do maksymalnej i wówczas ze wzglêdu na arymetriê krzywej energiipotencialnej , œrednie oddalenie atomów bêdzie wiêksze ni¿ odleg³oœæ w po³o¿eniu równowagi. Poniewa¿ ze wzrostem temperatury energia oscylacji wzrasta , roœnie równie¿ œrednie odchylenie atomów ,wiêc cia³o jako ca³oœæ rozszerza siê .Wspó³czynnik rozszerzalnoœci liniowej \symbol 97 \f "Symbol" mo¿na wyznaczyæ na podstawie zmierzonej zale¿noœci wzglêdnego wyd³u¿enia od przyrostu temperatury. Wartoœæ wspó³czynnikarozszerzalnoœci liniowej jest równa tangensowi k¹ta nachylenia krzywej na wykresieprzedstawiaj¹cym zale¿noœæ wyd³u¿enia wzglêdnego \symbol 68 \f "Symbol"l/lo od przyrostu temperatury \symbol 68 \f "Symbol"T.embed Equation.3SCHEMAT UK£ADU POMIAROWEGO:3.Wyniki pomiarów:OGRZEWANIET[\symbol 176 \f "Symbol"C]\symbol 68 \f "Symbol"l'[mm]\symbol 68 \f "Symbol"l[mm]\symbol 68 \f "Symbol"l/lolt[m]\symbol 68 \f "Symbol"i120,81,111,78230,80,550,2750,0002481,1102751,595340,81,210,6050,0005451,110881,265450,81,720.860,0007751,111741,01560,82,321,160,001041,11290,71670,82,891,4450,001311,1143450,425780,83,511,7550,001581,111610,0115890,83,991,9950,001791,11890,1259100,84,652,3250,002091,12040,45510110,85,162,580,002321,1230,7111120,85,752,8750,002591,125871,00512130,86,293,1450,002831,1291,27513140,86,833,4150,003071,1324351,545œrednia-1,87 œrednia0,93SCH£ADZANIET[\symbol 176 \f "Symbol"C]\symbol 68 \f "Symbol"l'[mm]\symbol 68 \f "Symbol"l[mm]\symbol 68 \f "Symbol"l/lolt[m]\symbol 68 \f "Symbol"i120,81,111,82230,80,510,2550,0002291,110251,565340,81,190,5950,0005361,110851,225450,81,700,850,0007661,11170,97560,82,291,1450,001031,11280,675670,82,871,4350,001291,11420,385780,82,481,240,001121,11550,58890,83,981,990,001791,11750,179100,84,602,30,002071,11980,4810110,85,112,5550,002301,12230,73511120,85,702,850,002561,12521,0312130,86,263,130,002821,1281,3113140,86,833,4150,003071,131761,595œrednia-1,82 œrednia-0,96D³ugoœæ drutu w temperaturze To wynosi l o=(1,110\symbol 177 \f "Symbol"0,004)m.poniewa¿ odczytane przyrosty \symbol 68 \f "Symbol"l' s¹ dwukrotnie wiêksze od rzeczywistego \symbol 68 \f "Symbol"l z powoduzastosowania przek³adni mechanicznej:embed Equation.3Obliczenie wspó³czynnika rozszerzalnoœci liniowej :embed Equation.34.Dyskusja b³êdów.Przyk³adowe obliczenia.B³¹d jaki pope³niamy przy obliczeniu wspó³czynnika rozszerzalnoœci jest b³êdem czujnika mikrometrycznego (1dzia³ka=o,o1[mm])embed Equation.3B³êdy bezwzglêdne poszczególnych pomiarów \symbol 68 \f "Symbol"i=œr.\symbol 68 \f "Symbol"l-\symbol 68 \f "Symbol"linp dla temperatury 40,8sch³adzanie:œr\symbol 68 \f "Symbol"l=1,82 \symbol 68 \f "Symbol"i=1,82-0,595=0,001225[m]ogrzewanie:œr\symbol 68 \f "Symbol"l=1,87 \symbol 68 \f "Symbol"i=1,87-0,605=0,001265[m]Œrednie arytmetyczne wartoœci mierzonej :embed Equation.3Sredni b³¹d bezwzglêdny dla poszczególnych pomiarów :embed Equation.3Odchylenie œrednie standartowe:embed Equation.3Srednia b³êdów poszczególnych pomiarów przy podwy¿szaniu i obni¿aniu temperaturymieœci siê w granicach b³êdu dla podanego lo=(1,110\symbol 177 \f "Symbol" 0,004)m.embed Equation.3 embed Equation.3Wnioski.Otrzymany przez nas wspó³czynnik rozszerzalnoœci liniowej jest moim zdaniem najbardziej zbli¿ony do wspó³czynników rozszerzalnoœci liniowej charakterystycznych dla metali i wynosi on \symbol 97 \f "Symbol"=2.52*10-5 1/K, metale takie jak duraluminium czy magnez oscyluj¹ ze swoim wspó³czynnikiem rozszerzalnoœci liniowej w granicach \symbol 177 \f "Symbol" 0,1*10-5 w stosunku do otrzymanego przez nas wspó³czynnika. Chc¹c okreœliæ rodzaj badanej substancji, natykamy siê na przeszkodê natury technicznej, nasze pomiary s¹ zbyt ma³o dok³adne w stosunku do danych zawartych w tablicach w zwi¹zku z czym nie jesteœmy w stanie okreœliæ ze stuprocentow¹ pewnoœci¹ "co to by³o", poza tym nale¿y równie¿ uwzglêdniæ b³¹d odczytu, b³¹d wskazania oraz czynniki zewnêtrzne, które mog³y wp³yn¹æ na dokonywany pomiar, je¿eli jednak mia³¹bym siê pokusiæ o wydanie konkretnego orzeczenia to arbitralnie nale¿y zauwa¿yæ, ¿e najmniejsz¹ odchy³kê mia³ nasz pomiar w stosunku do pomiaru otrzymywanego w zaawansowanych warunkach laboratoryjnych w³aœnie dla magnezu lub duraluminium inne metale jak np:. aluminium charakteryzuj¹ siê wspó³czynnikiem bardziej odleg³ym.xăĄĈ‹‚.ŒÆA‰Ž‰‰‰z:^ ÿPDææ — ÿÿÿ.1 €&MathType°ú-ÝZÝÁ@û€þÌTimes New Roman CyrN-!tgMb!lMÊ!li÷!T@Fû€þSymbol-ð!a@œû€þSymbol-ð!=@¾û€þÌTimes New Roman Cyr-ð!(M!/@Í!)Mxû€þSymbol-ð!Di!Dû ÿÌTimes New Roman Cyrˆ¿-ð!0û¼"System-ðš:Ïÿˆ D¨¨ ÿÿÿ.1 @&MathType°ú-ÝHÝ@û€þSymbol-!D@\!DMf!D@û€þÌTimes New Roman Cyr-ð!l@Z!l@Î!l@F!lMP!l...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]