Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0 до 90 градусов. Расчет показателя коэффициента термического расширения воды. Понятие фазового перехода как превращения вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.03.2012 |
| Размер файла | 227,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный университет
Отчёт по лабораторной работе
По дисциплине: Физика
Тема: Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
Санкт-Петербург
2012 г.
Цель работы - Измерение изменения объема воды при нагреве её от 0єC до 90єC. Определение показателя коэффициента термического расширения.
Краткое теоретическое содержание:
В данной работе исследуется изменение объема воды в диапазоне температур от 0С до 4090С, максимальная температура ограничена длиной измерительной трубки. Вода находится в колбе из кварцевого стекла, коэффициент термического расширения которого ничтожно мал, и им при выполнении данной работы можно пренебречь. Измерительная трубка выбирается диаметром в несколько миллиметров, что позволяет пренебречь силами поверхностного натяжения.
Колба с водой помещена в термостат, который позволяет устанавливать температуру в интервале 2090С, т.е. выше температуры окружающего воздуха. Для проведения измерений в интервале 020С термостат в начале работы заполняется смесью льда и воды, что обеспечивает начальную температуру 0С.
Коэффициент термического расширения воды - величина, характеризующая относительную величину изменения объема воды с увеличением температуры на 10 К, при постоянном давлении.
Фамзовый перехомд (фазовое превращение) в термодинамике -- переход вещества из однойтермодинамической фазы в другую при изменении внешних условий
При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяются самые главные, первичные экстенсивные параметры: удельный объём, количество запасённой внутренней энергии, концентрация компонентов и т. п. Подчеркнём: имеется в виду скачкообразное изменение этих величин при изменении температуры, давления и т. п., а не скачкообразное изменение во времени.
Наиболее распространённые примеры фазовых переходов первого рода:
§ плавление и кристаллизация
§ испарение и конденсация
§ сублимация и десублимация
При фазовом переходе второго рода плотность и внутренняя энергия не меняются, так что невооружённым глазом такой фазовый переход может быть незаметен. Скачок же испытывают их производные по температуре и давлению: теплоёмкость, коэффициент теплового расширения, различные восприимчивости и т. д.
объем термодинамический вода нагрев
Схема установки
Колба 1 помещена в термостатированный объем 3, по которому циркулирует вода с температурой, заданной термостатом 4. Колба закрыта и сверху в неё вставлена измерительная трубка 2, позволяющая измерять высоту столба жидкости, вытесненной из колбы при нагревании.
Температура измеряется термометром 5. Термостат 4 управляется с пульта 6
Расчетные формулы
Средний коэффициент термического расширения воды a:
Где , D- диаметр трубки, и - максимальная высота жидкости и начальная высота жидкости, - начальный объем воды, 0,5 л, t - температура, в єC
Коэффициент термического расширения воды для n-ого интервала:
где
- высота столба воды в начале n - интервала;
- высота столба воды в конце n - интервала;
- температура воды в начале n - интервала;
- температура воды в конце n - интервала.
Таблица зависимости изменения объема и коэффициента термического расширения от температуры
Таблица 1
|
Ед. измерений |
T, єC |
h, см |
|||
|
1 |
0 |
3,5 |
0 |
-4.039*10^(-3) |
|
|
2 |
1 |
3,2 |
-2,12*10^(-8) |
-4.056*10^(-3) |
|
|
3 |
2 |
2,9 |
-4,239*10^(-8) |
-1.357*10^(-3) |
|
|
4 |
3 |
2,8 |
-4,946*10^(-8) |
-1.359*10^(-3) |
|
|
5 |
4 |
2,7 |
-5,652*10^(-8) |
1.361*10^(-3) |
|
|
6 |
5 |
2,8 |
-3,533*10^(8) |
2.711*10^(-3) |
|
|
7 |
6 |
3 |
-3,533*10^(8) |
2.725*10^(-3) |
|
|
8 |
7 |
3,2 |
-2,12*10^(-8) |
4.056*10^(-3) |
|
|
9 |
8 |
3,5 |
0 |
6.732*10^(-3) |
|
|
10 |
9 |
4 |
3,532*10^(-8) |
6.687*10^(-3) |
|
|
11 |
10 |
4,5 |
7,065*10^(-8) |
9.3*10^(-3) |
|
|
12 |
11 |
5,2 |
1,201*10^(-7) |
9.38*10^(-3) |
|
|
13 |
12 |
5,9 |
1.696*10^(-7) |
0.012 |
|
|
14 |
13 |
6,8 |
2.331*10^(-7) |
0.012 |
|
|
15 |
14 |
7,7 |
2.967*10^(-7) |
0.013 |
|
|
16 |
15 |
8,7 |
3.674*10^(-7) |
0.016 |
|
|
17 |
20 |
15,1 |
8.195*10^(-7) |
0.02 |
|
|
18 |
25 |
23,5 |
1.413*10^(-6) |
0.022 |
|
|
19 |
30 |
33,8 |
2.141*10^(-6) |
0.023 |
|
|
20 |
35 |
45,7 |
2.981*10^(-6) |
0.027 |
|
|
21 |
37 |
52 |
3.427*10^(-6) |
- |
Примеры вычислений:
Средний коэффициент термического расширения воды .
Коэффициент расширения на интервале.
Графическое задание:
График зависимости изменения объема воды от температуры
Рис. 1
График зависимости изменения объема воды от температуры
Рис. 2
График зависимости коэффициента термического расширения
Рис. 3
Погрешности:
Погрешность вычисления среднего коэффициента термического расширения:
?бср=бср(=
Вывод: Проделав данную лабораторную работу, получил коэффициент термического расширения . При нагревании от 0 до 4 градусов Цельсия вода сжимается (см. Рис. 2), а, значит, коэффициент термического расширения принимает отрицательные значения, которые приведены в таблице 1, а при последующем нагревании расширяется (с. Рис. 1, 2), причем коэффициент термического расширения воды с каждым градусом становится больше ( см. Рис. 3).
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Коэффициент термического расширения, формулы. Фазовые переходы первого и второго рода в термодинамике. Плавление и кристаллизация, испарение и конденсация, сублимация и десублимация. График зависимости изменения объема воды от температуры и времени.
лабораторная работа [402,2 K], добавлен 22.09.2013Экспериментальная проверка формулы Стокса и условий ее применимости. Измерение динамического коэффициента вязкости жидкости; число Рейнольдса. Определение сопротивления жидкости, текущей под действием внешних сил, и сопротивления движущемуся в ней телу.
лабораторная работа [339,1 K], добавлен 29.11.2014Сущность метода определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка.
лабораторная работа [545,9 K], добавлен 19.06.2014Физические свойства воды, температура ее кипения, таяние льда. Занимательные опыты с водой, познавательные и интересные факты. Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды, удельной теплоты плавления льда, температуры воды при наличии примесей.
творческая работа [466,5 K], добавлен 12.11.2013Процесс превращения пара в жидкость. Расчет количества теплоты, необходимого для превращения жидкости в пар. Температура конденсации паров вещества. Конденсация насыщенных паров. Определение теплоты фазового перехода при квазистатическом процессе.
презентация [784,4 K], добавлен 25.02.2015Технологические показатели качества воды. Расчет солесодержания и рН исходной среды. Масса осадка после термического умягчения воды. Количество реагентов, необходимых для умягчения методом осаждения. Солесодержание после катионирования и анионирования.
контрольная работа [71,6 K], добавлен 05.08.2013Жидкая и газообразная фазы вещества. Экспериментальное исследование Томаса Эндрюса фазового перехода двуокиси углерода. Взаимодействие молекул друг с другом и давление фазового перехода. Непрерывность газообразного и жидкого состояния вещества.
презентация [306,3 K], добавлен 23.04.2013Устройство и принцип работы теплового газотурбинного двигателя, его схема, основные показатели во всех основных точках цикла. Способ превращения теплоты в работу. Определение термического коэффициента полезного действия через характеристики цикла.
курсовая работа [232,8 K], добавлен 17.01.2011Порядок определения термического коэффициента полезного действия циклов, исследуемой установки брутто. Вычисление удельного расхода тепла, коэффициента практического использования. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации.
контрольная работа [1021,7 K], добавлен 12.09.2010Назначение регенеративных подогревателей питательной воды низкого давления и подогревателей сетевой воды. Использование в качестве греющей среды пара промежуточных отборов турбин для снижения потерь теплоты в конденсаторах. Повышение термического КПД.
курсовая работа [886,6 K], добавлен 23.10.2013
