ЗАДАНИЕ. 1. Запустите лабораторную работу

1. Запустите лабораторную работу. В начале работы термостатированный объем содержит некоторое количество льда, которое поддерживает в объеме температуру, равной 0°С. Повышение температуры возможно только после того, как весь лед растает. Обратите внимание, что повышение температуры от 0°С до 20°С необратимо, термостат позволяет задавать температуру только выше комнатной. Поэтому необходимо тщательно выполнить измерения в начале работы, поскольку повторить их не удастся!

2. Запишите начальное значение высоты столба воды в измерительной трубке. Для облегчения считывания показаний со шкалы трубки, справа от трубки изображен увеличенный фрагмент шкалы в окрестности верхнего края столба жидкости. Увеличение составляет 10 крат, благодаря чему точность измерения - 1 мм. (Цена деления основной шкалы - 1 см, цена деления увеличенного фрагмента - 1 мм, десять делений увеличенного фрагмента соответствуют интервалу в одно деление на основной шкале).

3. Чтобы ускорить таяние льда включите термостат в режим "ЦИРК", "НАГРЕВ", оставив на датчике термостата значение [20°C]. Внимательно следите за изображением кусков льда вверху термостатированного объема, и когда они начнут исчезать, выключите "НАГРЕВ" и "ЦИРК". Полное таяние льда и дальнейшее повышение температуры будет происходить за счет теплообмена с окружающим воздухом.

4. Как только весь лед растает и температура начнет повышаться, записывайте высоту столба жидкости в измерительной трубке при изменении температуры на 1°С. Продолжайте измерения до температуры 15°С.

5. При температурах, выше 15°С измерения достаточно производить каждые 5°С (т.е. 20°, 25°, 30°, 35°,... до перелива). Эти измерения просто осуществляются при включении термостата в режим "ЦИРК", "НАГРЕВ", выставляя на датчике термостата требуемое значение температуры. Измерения проводить до максимально возможной температуры, т.е. пока столб жидкости не достигнет края измерительной трубки. При достижении максимальной температуры выключите термостат, можно остановить работу.

6. Постройте график зависимости изменения объема воды от температуры . Отметьте на графике область аномальной зависимости (уменьшения объема при уменьшении температуры).

7. Вычислите средний коэффициент термического расширения воды a:

[1]

где , D - диаметр трубки (параметр установки, указывается преподавателем), h_max и h_min - максимальная высота жидкости (при температуре t) и начальная высота жидкости;

V _o- начальный объем воды, принимается равным 0,5 л;

t - температура, в °С, соответствующая максимальной высоте столба жидкости.

8. Рассчитайте коэффициенты термического расширения воды для каждого измеренного интервала температур (в интервале 0¸15°С через 1°С, в остальном интервале через 5°С). Расчет производиться по следующей формуле:

 

[2]

где a ’_n - коэффициент термического расширения воды на n - интервале;

h_n - высота столба воды в начале n - интервала; h _n

h_{n+ 1} - высота столба воды в конце n - интервала;

t_n - температура воды в начале n - интервала;

t_{n+ 1} - температура воды в конце n - интервала.

Результаты измерений занести в таблицу:

Физ. величина	Т	h	DV	a
Ед. измерений Номер опыта	оС	см	м3	оС-1
…
n

 

Постройте график зависимости , проведите на графике прямую, соответствующую значению среднего коэффициента термического расширения воды. Отметьте, при какой температуре значение среднего коэффициента совпадает с мгновенным.