Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Вимірювання коефіцієнта лінійного розширення металу↑ ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6 Содержание книги Поиск на нашем сайте
Мета роботи: визначити опір не нагрітого і нагрітого металевого дроту, та його видовження при нагріванні та коефіцієнт лінійного видовження. Прилади і обладнання: ніхромовий дріт (Nх 90 %, Сг 10 %), джерело постійного струму, вольтметр, амперметр, пружина, шкала для вимірювання довжини дроту.
1. ТЕОРЕТИЧНІ ДАНІ Дослід показує, що з підвищенням температури відбувається розширення твердих тіл, і це явище має назву теплового розширення або видовження. Для характеристики цього явища використовуються коефіцієнти лінійного та об'ємного розширення. Нехай l 0 – довжина тіла при температурі 0°С. Видовження цього тіла l при нагріванні, його до температури t0С пропорційне початковій довжині l 0 і температурі. , де – коефіцієнт лінійного видовження, що характеризує відносне видовження , яке відбувається при нагріванні тіла на 1 K. Звідки довжина тіла при температурі t ° С. (1) Теплове видовження більшості твердих тіл дуже незначне, тому довжина l 0 при 0°С майже не відрізняється від довжини l при іншій температурі, наприклад кімнатній. Тому в формулі коефіцієнта лінійного розширенні (1) величину l 0 можна замінити на l 1, а величину 1 на довжину 1 2 при температурі, яка значно більша ніж t 1. (2) Причиною видовження твердих тіл при нагріванні є збільшення амплітуди теплових коливань атомів. До поняття про коливання атомів твердого тіла можна дійти шляхом аналізу природи міжатомних сил. Положення рівноваги атомів визначається з умови рівності сил притягання і відштовхування, діючих на атом. В рівновазі потенціальна енергія твердого тіла повинна бути мінімальна. На рис. 5 показана залежність потенціальної енергії взаємодії сусідніх атомів. При більших міжатомних відстанях (тобто при більшому об’ємі, в якому знаходяться атоми) потенціальна енергія умовно приймається рівною нулю, оскільки за цих умов атоми не взаємодіють один з одним. В міру зменшення відстані між атомами потенціальна енергія зменшується. Таке зменшення цілком очевидне, так як тверді тіла існують і за відсутності зовнішніх стискаючих сил, і такому стану повинен відповідати мінімум потенціальної енергії. При досягненні деякої відстані r0 потенціальна енергія швидко зростає із зменшенням r, що пов’язано з наявністю короткодіючих сил відштовхування. Зміна розмірів твердих тіл пов’язана з відмінністю в законі сил притягання і відштовхування при зміщенні атомів з положення рівноваги. Крива потенціальної енергії має асиметричний вигляд, відносно вертикальної лінії, що проходить через положення рівноваги. При зближенні атомів енергія сил відштовхування звичайно зростає швидше, ніж енергія сил притягання за відповідного зміщення атомів. Із збільшенням амплітуди теплових коливань атомів в кристалі мінімальна відстань змінюється мало, а максимальна може досить сильно збільшитися. Таким чином при нагріванні відбувається збільшення середньої відстані між атомами, тобто розширення тіла. Метод вимірювання і опис установки Схема лабораторної установки наведена на рис. 6. Ніхромовий дріт 1 закріплено між клемами 2,3, причому клема 3 з'єднана з розтягуючою пружиною 4. По дроту проходить постійний струм. Сила струму І вимірюється амперметром А, а напруга U –вольтметром.
Рис.6 Лабораторна установка та методика вимірювання. Проходження струму через провідник, якщо він не перебуває в стані надпровідності, супроводжується його нагріванням. Це пояснюється тим, що електричні заряди, рухаючись напрямлено, зазнають опору в середовищі провідника. Цей висновок називається законом Джоуля-Ленца кількість теплоти , що виділяється на певній ділянці провідника, прямо пропорційна силі струму І, що проходить через провідник, напрузі на його кінцях U і часу t проходження струму: , (3) де t – час проходження струму, І – сила струму, U – напруга, R – опір. Якщо силу струму взято в амперах, напругу у вольтах, а час в секундах, то кількість теплоти, що виділяється, виражається у джоулях. Дріт нагрівається, опір металу збільшується зі збільшенням температури за законом , (4) де R 1 – опір дроту при кімнатній температурі t 1 °С, R 2 – опір дроту при нагріванні його до температури t 2 °С 1/К – температурний коефіцієнт, опору ніхромового проводу. З співвідношення (4) можна визначити різницю температур (5) якщо відомі величини опорів R 1 та R 2. Опір R 1 визначається по формулі , (6) де l 1=0,35 м – довжина проводу при кімнатній температурі. Ом´м – питомий опір ніхрому при t o=20o C d = 0,4 мм – її діаметр. Опір проводу R 2 при температурі t 2визначається згідно закону Ома для ділянки кола (7) Видовження проводу , при нагріванні вимірюється по шкалі 5. 2. ВИКОНАННЯ РОБОТИ. 1. Ввімкнути джерело струму. Зачекати 20 – 30 с. Поки дріт нагрівається до максимальної температури і настане стан теплової рівноваги. Виміряти силу струму, напругу і видовження проводу Δl. 2. Виміряти температуру повітря t 1 в лабораторії. 3. По формулі (6) обчислити опір проводу R1 при температурі t1. 4. Для значень I та U визначити опір проводу R2 при температурі t2, використовуючи закон Ома (7). 5. Використовуючи співвідношення (5), обчислити різницю температур t2-t1. Знайти температуру нагрітого дроту t2. 6. За формулою визначити коефіцієнт лінійного розширення ά для ніхромового дроту 7. Порівняти кінцевий результат з табличним значенням. 8. Оформити звіт, обчислення занести у таблицю:
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ. 1. Дайте визначення коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл? 2. Поясніть причину теплового розширення твердих тіл. 3. Як визначається опір проводу R 1 при кімнатній температурі t 1та опір нагрітого проводу R2? 4. Чому при проходженні струму по металевому провіднику він нагрівається? 5. Як змінюється опір провідника при зміні температури? 6. Як визначається в роботі температура нагрітого проводу? 7. Як можна визначити кількість теплоти, що виділяється в провіднику при проходженні струму? Тестові питання для захисту лабораторної роботи: 1. Як визначається коефіцієнт лінійного розширення твердих тіл? а) б) в) 2.Чому дорівнює абсолютне видовження дроту? а) б) в) 3.Від чого залежить опір провідника? а) U, S, ; б) I, l, ; в) S, l, . 4.Як змінюється опір провідника при зміні температури? а) не змінюється; б) збільшується зі збільшенням температури; в) збільшується зі зменшенням температури. 5.Яка причина теплового розширення металу? а) збільшується розмір молекул; б) збільшується кількість зіткнень між молекулами; в) зростає амплітуда коливань йонів у кристалічній гратці. 6.Як можна визначити кількість теплоти, що виділяється в провіднику при проходженні струму? а) б) в) . 7.Яка причина виникнення опору в провіднику? а) тепловий рух частинок; б) тепловий рух частинок та взаємодія електронів з іонами кристалічної гратки; в) взаємодія електронів з іонами кристалічних ґраток. 8.Як в лабораторній роботі визначається опір дроту R1 при кімнатній температурі та опір нагрітого дроту R2? а) б) в) 9.Як в лабораторній роботі визначається температура нагрітого дроту? а) ; б) ; в) . 10. Чому при проходженні струму провідник нагрівається? а) тепловий рух частинок та взаємодія електронів з іонами кристалічних ґраток; б) тепловий рух частинок; в) взаємодія електронів з іонами кристалічних ґраток. Обсяг робіт з молекулярної фізики та термодинаміки та рейтингова оцінка знань спеціальність „Агрономія"
Обсяг робіт з молекулярної фізики та термодинаміки та рейтингова оцінка знань спеціальність „Технологія виробництва і переробки продукції тваринництва"
Обсяг робіт з дисципліни „Фізика" та рейтингова оцінка знань спеціальність „Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва"
Обсяг робіт з дисципліни „Фізика" та рейтингова оцінка знань спеціальність „Професійна освіта"
Обсяг робіт з дисципліни „Фізика" та рейтингова оцінка знань напрям підготовки 6.100101 “Енергетика та електротехнічні системи в агропромисловому комплексі“
Л І Т Е Р А Т У Р А
1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Загальна курс фізика.. Київ Техніка.1999. т.1. 2. Грабовський Р.І. Курс фізики. – “Вища школа”, М., 1980. 3. Трофімова Т.І. Курс фізики. – “Вища школа”, М., 1985. 4. Детлаф А.А., Яворський Б.М., Милковська Л.Б. Курс фізики. – “Вища школа”, 1973 -1979.Т 1,2,3. 5. Дущенко В. П. " Загальна фізика". Вища школа, 1993. 6. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. –М. Наука, 1972 – 1974. Т 1,2,3. 7. Савєльєв І.В. Курс загальної фізики,. – М.: Наука, 1972 - 1974. 8. Яворський Б.М. "Основа фізики", т. І - 3-є вид., М., Наука, 1981. 9. Чолпан П.П. «Фізика», Київ «Вища школа», 2003. 10. Г. И. Епифанов. Физика твёрдого тела. М. Высшая школа. 1977. 11. Киттель Ч. Введение в физику твёрдого тела. М. Физматгиз 1963. 12. І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, Г.А. Ільчук, Б.М. Романишин Фізика. Львів: Афіша, 2005. 13. Посудін Ю. І. Фізика Підручник. Біла Церква: Видавництво Білоцерківського національного аграрного університету.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; просмотров: 96; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.177.204 (0.008 с.) |