To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Wyznaczanie współczynnika termicznej rozszerzalności liniowej metalu W siatce krystalicznej ciała stałego każda drobina, atom lub jon, znajduje się w określonym położeniu równowagi, dookoła którego oscyluje. Drobiny w ciele stałym mogą przechodzić z miejsca na miejsce, jednakże takie przejścia zachodzą dosyć rzadko. Świadczą o tym niezmiernie powolny przebieg dyfuzji.
Wraz ze wzrostem temperatury ciała stałego wzajemne odległości między położeniami równowagi drobin wzrastają. W wyniku tego ma miejsce rozszerzalność cieplna ciał stałych.
Jeżeli weźmiemy pod uwagę ciało stałe określonego kształtu, to w miarę wzrostu temperatury rosną jego wymiary liniowe. W celu ujęcia zjawiska rozszerzalności liniowej przypuśćmy, że pręt, którego długość w temperaturze T 0 wynosi l 0 ogrzaliśmy do temperatury T, wskutek czego długość pręta wzrosła do l T . Zatem długość pręta wskutek jego ogrzania o T = T - T 0 wzrosła o l = l T - l 0 .
Przyrost długości pręta jest wprost proporcjonalny do przyrostu temperatury. Całkowita długość pręta podczas jego ogrzania o T wzrośnie o
l = l o T, A wartość każdej jednostki długości pręta ogrzanego o 1 o C wzrośnie o
= l/(l 0 * T) Wielkość nazywamy współczynnikiem termicznym rozszerzalności liniowej. Jak widać, współczynnik rozszerzalności liniowej jest równy stosunkowi przyrostu długości do iloczynu pierwotnej długości i przyrostu temperatury.
Uwzględniając, że
l= l T - l 0 Otrzymamy wzór na długość pręta w temperaturze T:
l T =l 0 (1+ T). Powyższa zależność stosuje się dokładnie tylko w niewielkim zakresie temperatur, stanowi bowiem pierwsze przybliżenie.
Dokładne pomiary wskazują, że należałoby stosować wyrażenie zawierające zależność długości również od kwadratu, a nawet i od sześcianu przyrostu temperatury, a więc typu:
l T = l 0 (1+ T+ T 2 ), Przy czym współczynnik jest na ogół znikomo mały i wywiera wpływ tylko przy stosunkowo dużych zmianach temperatury.
W miarę wzrostu temperatury wszystkie wymiary ciała rosną w tym samym stosunku, wobec tego rośnie też jego powierzchnia i objętość. W związku z tym można wprowadzić pojęcie współczynnika rozszerzalności powierzchniowej i objętościowej. Rozważmy przypadek ciała izotropowego. Weźmy pod uwagę sześcian o krawędzi l 0 w temperaturze T 0
(…)
… badany pręt między tylną ściankę płaszcza i główkę 3 trzpienia mierniczego czujnika. Odczytać wskazanie czujnika. Przepuścić parę przez płaszcz parowy.
Odczytać ciśnienie barometryczne i z tablic- odpowiednią temperaturę wrzenia wody.
Odczytać położenie wskazówki czujnika i obliczyć LT - L0 pręta oraz T (przyrost temperatury).
Obliczyć współczynnik rozszerzalności liniowej. …
… wyrazy zawierające jego kwadrat i sześcian i w przybliżeniu przyjąć, że VT =T0(1 +3 T)
Albo
VT =V0(1 + γ T)
Gdzie γ=3
Jest współczynnikiem termicznym rozszerzalności objętościowej.
Przyrząd pozwalający na wyznaczenie współczynnika termicznej rozszerzalności liniowej nazywamy dylatometrem. Stosowany w ćwiczeniu dylatometr przedstawia rysunek:
Posiada on płaszcz parowy 1, przez który przepuszcza…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)