Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej

Nazwisko i imię studenta Płachecki Konrad						Symbol grupy ED. 3.5
Data wyk. Ćwiczenia 1996-11-13		Symbol ćwiczenia 10.2		Temat zadania Wyznaczanie współczynnika rozszerzalności objętościowej cieczy.
	ZALICZENIE			Ocena	Data	Podpis

1. Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie metody wyznaczania współczynnika rozszerzalności objętościowej cieczy wykorzystując zmianę gęstości cieczy w różnych temperaturach.

2. Mechanizm rozszerzalności objętościowej tłumaczy się wykorzystując znajomość sił międzycząsteczkowych. Są to siły krótkiego zasięgu - pojawiają się tylko w przypadku, gdy odległości między cząsteczkami są bardzo małe, porównywalne z rozmiarami samych cząsteczek - około 10 *.

Są to siły pochodzenia elektrycznego, sprowadzające się do przyciągania się ładunków znaku przeciwnego i odpychania ładunków jednakowego znaku. W rezultacie siłę działającą między cząsteczkami można w pierwszym przybliżeniu uważać za sumę siły przyciągające i odpychającej:

Siła odpychania maleje szybciej w miarę wzrostu odległości cząstek niż siła przyciągania, wobec tego na większych odległościach drobiny przyciągają się, a przy zbliżaniu się wzajemnym - zaczynają się odpychać. Istnieje więc pewna odległość r=r₀ dla której F=0.

W punkcie tym energia potencjalna osiąga minimum, tak więc r₀ jest odległością równowagi.

W cieczach cząstki wykonując chaotyczne ruchy cieplne zderzają się między sobą przekazując energię kinetyczną. Wzrost temperatury ciała związany z przyrostem energii kinetycznej cząstek powoduje zwiększenie średniej odległości między atomami, a więc i węzłami sieci krystalicznej, co w rezultacie powoduje zwiększenie wymiarów całego ciała.

W celu ilościowego opisu zjawiska rozszerzalności cieplnej ciał, wprowadza się pojęcie współczynnika rozszerzalności objętościowej :

V₀ - objętość ciała w temp. 273.15 K

ΔV - zmiana objętości odpowiadająca zmianie temp. ΔT

W praktyce posługujemy się pojęciem średniego współczynnika rozszerzalności objętościowej w określonym przedziale temperatur T₁-T₂:

Wykorzystują znajomość gęstości cieczy w różnych temperaturach

i

przy czym:

otrzymuję :

skąd :

W przypadku, gdy pomiary wykonujemy dla stałej masy cieczy i wprowadzając masę pustego piknometru m_p możemy gęstości cieczy wyrazić:

oraz uwzględniając, że wskutek rozszerzalności objętościowej szkła wzrośnie objętość

piknometru: otrzymam końcową zależność, którą wykorzystam do

przeprowadzenia obliczeń:

3. Wyniki pomiarów i obliczeń zapisane są w tabeli.

	mp	m0	mT	T0	T	ΔT	β0-T	βo-T
L.p.	kg⋅10^-3	kg⋅10^-3	kg⋅10^-3	K	K	K	K^-1	K^-1
1	43.07	122.86	122	278	334	56
2	43.06	123.26	121.82	278.5	335	56.5

Wartość średnia współczynnika β wyniesie :

4. Wyznaczanie błędu metodą różniczkowania funkcji.

= =

= =

ΔT = ΔT_T + ΔT₀ = 2K

Δm₀ = Δm_T = Δm_p = 10⋅10^-3kg

=

Procentowo: