Порядок выполнения работы.

1) открыв кран 4, напустить воздух из баллона 2 в сосуд 1; закрыть кран;

2) подождать, когда разность уровней жидкости в манометре стабилизируется, измерить разность уровней h₁;

3) открыть кран 5, и когда избыток воздуха выйдет из сосуда, быстро закрыть его (в данной работе параметры установки подобраны таким образом, что достаточно повернуть кран 5 на 180 чтобы давление газа в сосуде сравнялось с атмосферным).

4) подождать, когда разность уровней жидкости в манометре стабилизируется (температура воздуха в сосуде станет равной комнатной температуре); измерить разность уровней h₂.

5) повторить пп.1-4 не менее десяти раз (напуская в сосуд воздух до разного давления), по результатам измерений заполните таблицу:

Таблица 1

Физ. величина	h1	h1	h2	h2	h1 - h2	i
Ед. измерения Номер опыта
1.
2.
…
n

___________________

Примечание.h₁ и h₂ - приборная ошибка в измерении h₁ и h₂ . h₁= h₂ =  1 мм.

6) вычислить  для каждого измерения по формуле (7); найти среднее значение ;

7) погрешность измерения в этом случае (величина  определяется многократно) допускается рассчитать как среднюю квадратичную для серии n измерений:

.

8) привести окончательный результат.

Контрольные вопросы

1. Что такое теплоемкость, молярная теплоемкость, удельная теплоемкость? Как они связаны? Какова размерность теплоемкости? От чего зависит молярная теплоемкость?

2. Почему C_p > C_V с точки зрения первого начала термодинамики?

3.  Какой процесс называют адиабатическим? Каким уравнением описывается адиабатический процесс? Изобразите адиабату в координатах p-V.

4. Какие термодинамические процессы происходят в данной работе? Изобразите эти процессы в координатах p-T, V-T, р-V.

5. Почему измерение давления следует производить не сразу после напуска (выпускания) воздуха, а через некоторое время?

Работа № 10 Определение коэффициента термического расширения (линейного) твердого тела

Цель работы:

1) определение температуры металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;

2) измерение удлинения проволоки при нагревании; 3) определение показателя коэффициента термического расширения.

В работе используются: регулируемый источник постоянного тока; два цифровых вольтметра постоянного тока; теплоизолированная труба; металлическая проволока; микрометрический индикатор.

Практически все физические параметры изменяются при изменении температуры тела. В данной работе экспериментально определяется коэффициент термического расширения твердого тела (металлической проволоки).

Связь между температурой тела и изменением его объема задается формулой

[1]

где  - коэффициент объемного расширения, V_o - объем при начальной температуре,

t - изменение температуры.

Для линейного расширения тела формула [1] приводится к виду:

[2]

где  - коэффициент линейного расширения, L_o - начальная длина тела, L_o = 1 м.

Из формулы [2] следует, что для определения коэффициента необходимо знать начальную длину проволоки L_o, изменение температуры t и соответствующее изменение длины L. Изменение длины проволоки можно непосредственно измерить при помощи микрометрического индикатора, а температуру непосредственно измерить невозможно. Поэтому 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]:

[3]

Поскольку нагрев проволоки производится протекающим через нее электрическим током, зная падение напряжения на сопротивлении и силу тока, можно вычислить сопротивление проволоки:

[4]

Силу тока определяем по падению напряжения на эталонном сопротивлении, термическим коэффициентом сопротивления которого можно пренебречь.

При выполнении работы необходимо учитывать, что зависимость [2] выполняется в ограниченном интервале температур. При значительном нагреве удлинение проволоки превышает рассчитанное по формуле [2], проявляется эффект, аналогичный пластической деформации при значительном растяжении. Поэтому при обработке экспериментальных данных необходимо рассчитывать коэффициент  по температурам, незначительно отличающимся от начальной.