În procesul de predare în universitate, efectuarea lucrărilor de laborator de către studenți este una dintre formele tehnologiei educaționale. Promovează formarea unui complex de competențe în rândul elevilor, cum ar fi: capacitatea de a crea activități cognitive și creative; abilitatea de a folosi abilitățile de lucru cu informații din diferite surse pentru a rezolva problemele profesionale etc.
Instrucțiunile metodice pentru munca de laborator sunt concepute pentru munca independentă a studenților. Ele conțin principalele informații teoretice pe această temă, precum și ordinea execuției și înregistrării lucrărilor de laborator.
La efectuarea lucrărilor de laborator, elevul trebuie să înțeleagă semnificația fizică a fenomenului sau procesului considerat în lucrarea de laborator. Prin urmare, este recomandabil să continuați lucrările numai după studierea materialului teoretic și metodologic corespunzător acestei secțiuni.
Pe lângă formarea competențelor necesare pentru absolvenții universității, desfășurarea independentă a lucrărilor de laborator contribuie la pregătirea elevilor pentru examen.
Lucrări de laborator №10
Determinarea coeficientului de dilatare termică
(liniar) solid
1) determină temperatura unui fir metalic atunci când un curent electric curge prin el;
2) măsurați alungirea firelor atunci când sunt încălzite;
3) determinarea coeficientului de dilatare termică liniară.
Experiența arată că, odată cu scăderea temperaturii, solidele sunt comprimate, iar pe măsură ce crește temperatura, mărimea corpului crește, numită expansiune termică. Extinderea unui corp rigid de-a lungul uneia dintre dimensiunile sale este numită liniară (figura 1). Pentru caracteristica acestui fenomen, se poate introduce un coeficient de dilatare termică liniară.
Fie L0 lungimea corpului la temperatura T1. Alungirea acestui corp Atunci când este încălzită la temperatura T2 este proporțională cu lungimea inițială 10 și schimbarea temperaturii DT = T2 - T1:
unde a este coeficientul de dilatare termică liniară, care caracterizează alungirea relativă a corpului # 8710; l / l0. care apar atunci când corpul este încălzit cu 1 grad.
Lungimea corpului la temperatura T2:
Expansiunea termică a majorității substanțelor solide este foarte nesemnificativă și se ridică la aproximativ 10 -5 -10 -6 K-1. Prin urmare, lungimea corpului la 0 ° C diferă foarte puțin de lungimea corpului la o temperatură diferită, de exemplu, la temperatura camerei.
Un corp solid este una dintre cele patru stări agregate de materie care diferă de alte stări agregate (lichide, gaze, plasmă) de stabilitatea formei. Proprietățile solide datorită unui aranjament ordonat de atomi (sau ioni), care constau din solide în rețeaua cristalină. Tipul laturii cristaline este determinat de tipul de atomi și de natura forțelor de interacțiune dintre ele.
La orice temperatură, atomii fac oscilații mici în apropierea pozițiilor de echilibru (noduri), iar amplitudinea oscilațiilor crește odată cu creșterea temperaturii. Motivul expansiunii solidelor în timpul încălzirii este o creștere a amplitudinii vibrațiilor termice ale atomilor și o creștere a distanței medii între ele.
Trebuie avut în vedere faptul că o creștere a amplitudinii oscilațiilor cu creșterea temperaturii în sine nu ar însemna încă expansiunea termică a cristalului dacă aceste oscilații ar fi strict armonice (adică oscilațiile descrise de o funcție sinusoidală). De fapt, o creștere a amplitudinii oscilațiilor armonice ale doi atomi vecini ai unui solid nu ar conduce la o creștere a distanței medii între ele, deoarece în cazul oscilațiilor armonice ale fiecărui atom, astfel cum se apropie unul dintre atomii vecini departe unul de altul. Lucrul este că vibrațiile particulelor solide nu sunt armonice.
Această deviere a vibrațiilor atomilor din cristal de la armonică (anharmonicitate) se datorează asimetriei forțelor atractive și forțelor respingătoare care acționează între atomi. Cu amplitudinea crescândă a oscilațiilor, forța repulsivă dintre atomi, în timp ce se apropie unul de celălalt, crește mai rapid decât forța de atracție când un atom este îndepărtat de celălalt. Aceasta conduce la faptul că curba potențială de energie EP (r) a interacțiunii atomilor nu este simetrică în raport cu poziția de echilibru.
În Fig. 2 prezintă această curbă (linia solidă) ca funcție a distanței r între doi atomi învecinați, unul dintre aceștia fiind fixat la punctul 0, iar al doilea este la o distanță r de acesta. Figura 2 prezintă, de asemenea, curba potențială EPgarm energia de interacțiune în cazul atomilor oscilații armonice (linia punctată). Poziția minimă a acestor curbe determină distanța de echilibru r0 între atomi, adică atunci când forța de interacțiune dintre ele este zero. Când r
Descriem valorile energiei totale a atomului pentru o serie de valori ale temperaturii corpului pe curba potențială a energiei (figura 3).
EP0 - energia minimă a atomului, pe care a posedat, a fost într-o stare de repaus, la o distanță R0 de atomul învecinat. E1. E2. ..., E5 - energia vibrațională a atomului la temperaturi T1. T2, ..., T5. respectiv. Figura arată că o creștere a temperaturii corpului și energia crește amplitudinea vibrațiilor. Deplasarea atomului spre dreapta este mai mare decât deplasarea spre stânga. Drept rezultat, poziția medie a atomului (indicată prin punctele din figura 3) se abate de la r0 la dreapta și cu atât este mai mare energia totală E a atomului vibrator. Prin urmare, creșterea atomului de energie totală (sau temperatura) conduce la faptul că distanța medie dintre atomii tc crește. Calculul arată că această creștere este direct proporțională cu temperatura absolută a solidului:
Această creștere a distanței medii dintre atomi atunci când este încălzită și este cauza expansiunii termice liniare a solidelor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: