Обработка результатов измерений

Описание прибора

Схема прибора показана на рис.1. Исследуемая жидкость заполняет трубку А, которой придана показанная на рисунке форма. Открытые концы трубки сведены вместе для удобства отсчета разности уровней. Оба вертикальных колена трубки помещаются в термостаты В₁ и В₂ , представляющие собой сосуды, через которые пропускается вода с заданной температурой. С помощью этих сосудов – «рубашек» устанавливается требуемая разность температур жидкости в обоих коленах трубки.

Воду с температурой пропускают в правое колено через верхнее отверстие и выпускают по нижнему отводу в раковину, водопроводную воду пропускают в левое колено, наоборот, через нижнее отверстие, а отводят верхним шлангом в поставленный в раковину стакан, в котором
измеряют температуру воды термометром с точностью не менее полградуса. Правое колено соединяется с термостатом, которым задается температура .Термостат позволяет поддерживать заданную температуру постоянной. Работа термостата основана на поддержании заданной температуры с помощью нагрева термостатируемой жидкости. Поддержание заданной температуры осуществляется посредством электронного регулятора.

Термостат выполнен в настольном варианте и состоит из блока терморегулирования 3 и ванны 1. Схематично устройство термостата показано на рис.2. Ванна выполнена из нержавеющей стали и установлена в наружном кожухе. В блоке терморегулирования 3 расположены циркуляционный насос, нагреватель, датчик температуры, элементы управления и индикации, необходимые для работы термостата.

Лицевая часть блока терморегулирования детально представлена на рис. 3. На лицевой части блока расположены: индикатор включения нагревателя 1.,индикатор режима установки температуры.2.,индикатор режима вывода текущей температуры 3., индикаторное табло 4, кнопка включения режима установки температуры 5, кнопки изменения значений температуры 6- уменьшение температуры и 7 – увеличение, сетевой тумблер 8.

Рис.3

Рис.3

Внимание! Категорически запрещается устанавливать на термостате температуру выше 70⁰ С. Перед выполнением работы тщательно ознакомьтесь с порядком работы и настройкой термостата. Заранее подготовьте таблицу. Конструктивные особенности лабораторной установки не позволяют быстро охладить воду в термостате. ИЗМЕРЕНИЯ МОЖНО ПРОВЕСТИ ТОЛЬКО ОДИН РАЗ ЗА ЗАНЯТИЕ.

Измерения

1. Измерить и записать над таблицей значение высоты H уровней столба жидкости в коленах прибора рис.1

2. Включить кран для запуска водопроводной воды в установку. Рукоятку крана следует повернуть на небольшой угол, чтобы напором воды не сорвало шланг.

3. Включить термостат в сеть. На термостате включить сетевой тумблер 8.Загорится подсветка сетевого выключателя и заработает циркуляционный насос. Термостат выведет на индикаторное табло текущую температуру.

4. Установить температуру t ₁ =40 ⁰ C.Для этого нажать кнопку 5.При этом должен загореться индикатор режима установки температуры 2 и на индикаторном табло 4 появиться установленное ранее значение. Кнопками 6 и 7 установить на индикаторе t ₁ =40 ⁰ C.При этом необходимо учитывать, что от длительности удерживания кнопки нажатой, увеличивается шаг изменения установки температуры. Выключить режим установки температуры, еще раз нажав кнопку 5.При этом загорится лампа индикатора режима текущей температуры 3 и лампа индикатора включения нагревателя 1(красная лампа). Идет нагрев до заданной температуры. При приближении к заданной температуре красная лампа индикатора начинает мигать.

5. Примерно через 5 – 10 минут установиться заданная температура. При этом красная лампочка индикатора 1 перестанет «мигать». Измерить h₁ и h₂ . Данные записать в таблицу.

6. Повторить пункты 4 и 5 для температур t ₁ = 40⁰ С, 45⁰ С, 50⁰С, 60⁰C. Для каждой температуры измерить высоты h₁ и h₂ непосредственным отсчётом по шкале, к которой прилегают манометрические трубки. Данные измерений записать в таблицу.

7. Измерить температуру t ₂ водопроводной воды. Для этого поставить в раковину стакан, наполнить водой и измерить t ₂ при помощи термометра.

8. По окончании работы установить на термостате t ₁ =30 ⁰ C., согласно п.4. Выключить термостат тумблером 8.

9. Выключить водопроводный кран.

Обработка результатов измерений

1.По формуле (3) определить коэффициент объемного расширения касторового масла.

2. Из всех полученных значений найти среднее.

3. Вычислить полуширину доверительного интервала по формуле

где t_p,n – коэффициент Стьюдента, n – число измерений, р – доверительная вероятность 0,95 (для лабораторных работ).

4. Окончательный результат представить в виде при р = 0,95.

5.Полученный результат сравнить с табличным значением. Записать вывод.

Таблица

Н=… мм °С. ,°С =

№ п/п	,°С	мм	мм	( - ), мм	,°С	β,к-1		2
1.						'
2.
3.
4.
Ср.
∑

Контрольные вопросы.

1.Объяснитетепловое расширение тел с точки зрения молекулярно-кинетической теории

2.Что называется температурным коэффициентом объемного расширения?

3. Поясните метод Дюлонга и Пти. Выведите рабочую формулу (3), по которой вычисляется значение коэффициента объемного расширения жидкости. Что является основным преимуществом метода Дюлонга и Пти по сравнению с другими методами определения коэффициента объемного расширения?

4.Объясните особенности теплового расширения воды.

5.Какое значение имеет тепловое расширение тел в природе и технике.

Список рекомендуемой литературы

1. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976. 480 с.