![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Количественные характеристики теплового расширения телСтр 1 из 3Следующая ⇒
TЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Цель работы: 1. Ознакомление с физикой явления теплового расширения твердых тел. 2. Измерение линейного коэффициента расширения металла. Приборы и принадлежности 1. Станина с индикатором, измеряющим удлинение стержня при увеличении температуры. 2. Металлический стержень (медь). 3. Источник питания, электрический нагреватель. 4. Датчик температуры., универсальный вольтметр.
ТЕОРИЯ ВОПРОСА Количественные характеристики теплового расширения тел Тепловое расширение - это изменение размеров тел при их нагревании. Количественно тепловое расширение твердого тела при постоянном давлении характеризуется коэффициентом объемного расширения
который представляет собой относительное изменение объема тела при изменении температуры на 1 К. Практически значения
где
Для характеристики теплового расширения твердых тел наряду с коэффициентом
равный относительному изменению длины тела при изменении температуры на 1 К и постоянном давлении. На практике значения коэффициента линейного расширения
где Из отношений (2) и (4), являющихся определениями коэффициентов
Коэффициенты линейного расширения твердых тел малы и представляют собой величины порядка 10-5 и 10-6 K-1. Вследствие анизотропии кристаллов (т.е. неодинаковости их свойств в различных направлениях) коэффициент линейного расширения данного кристалла может быть различным для различных направлений. Это приводит к тому, что расширяясь кристалл не остается подобен самому себе, он меняет свою форму. Некоторая физическая прямая (т.е. линия связанная с определенными частицами твердого тела) при тепловом расширении кристалла, вообще говоря, не остается прямой. Однако в каждом кристалле есть такие направления, вдоль которых физическая прямая остается при тепловом расширении прямой. Эти направления параллельные осям симметрии и называются кристаллографическими осями. Значения коэффициентов линейного теплового расширения вдоль кристаллографических осей называются главными коэффициентами расширения кристалла. В общем случае кристаллы обладают тремя кристаллографическими осями и тремя различными главными коэффициентами линейного теплового расширения Коэффициент объемного расширения кристалла приблизительно равен сумме его главных коэффициентов линейного расширения. Чтобы убедиться в этом, представим себе, что из кристалла с взаимно перпендикулярными кристаллографическими осями вырезано тело в форме прямоугольного параллелепипеда, ребра которого параллельны кристаллографическим осям. Обозначим длину этих ребер при температуре
Новый объем параллелепипеда будет равен
Производя перемножение в правой части (7) и пренебрегая всеми членами, содержащими произведения величин
Сравнивая формулы (5) и (8) находим
Коэффициенты теплового расширения твердых тел практически остаются постоянными, если интервалы температур, в которых они измеряются, малы, а сами температуры выше 0 °С. Вообще же коэффициенты теплового расширения зависят от температуры. При низких температурах коэффициенты
|