Определение коэффициента термического расширения

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Лаборатория виртуальных экспериментов

Отчет по

лабораторной работе №10

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ»

Выполнила: студентка  гр. МГП-21     ________              /Григорьева С.Б./                                            

                                                                                                      (подпись)                                 (Ф.И.О.)

Оценка:______

Дата:________

Проверил: _____________                    _________                /_____________/

                                          (должность )                                       (подпись)                                         (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2021

Цель работы:

1) определить температуру металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;

2) измерить удлинение проволоки при нагревании;

3) определить коэффициент линейного термического расширения.

Основные формулы, законы и определения:

С понижением температуры твердые тела сжимаются, а при повышении температуры происходит увеличение размеров тел, называемое тепловым расширением.

Пусть l0 - длина тела при температуре T1. Удлинение этого тела ∆l  при нагревании его до температуры T2 пропорционально первоначальной длине l0 и изменению температурыΔT = T2 - T1:Δl = αl0ΔT,                                                                                (1)

где α- коэффициент линейного термического расширения, характеризующий относительное удлинение тела ∆l/l0, происходящее при нагревании тела на 1 градус.

Длина тела при температуре T2: l = l0 + Δl = l0(1 + αΔT)                                        (2)

Отсюда .                                                                                (3)[pic 2]

При любой температуре атомы совершают малые колебания около положений равновесия (узлов), причем амплитуда колебаний растет с увеличением температуры. Причина расширения твердых тел при нагревании - возрастание амплитуды тепловых колебаний атомов и увеличение среднего расстояния между ними.

Расчет показывает, что это увеличение прямо пропорционально абсолютной температуре твердого тела: rT = r0 + Δr , где Δr ~ T .                                                        (4)

для определения коэффициента α необходимо знать начальную длину проволоки L0, изменение температуры ΔT и соответствующее изменение длины ΔL. В данной работе определение температуры проволоки производится по изменению ее сопротивления при нагревании (термический коэффициент сопротивления предполагается известным).

Зависимость сопротивления металла от температуры имеет вид, аналогичный формуле (1):