ضریب انبساط طولی

آزمایش شماره  2 :  ضریب انبساط طولی 

 

هدف آزمایش

اندازه گیری ضریب انبساط طولی فلزات

تئوری

اگر در منزل خود در آهنی داشته باشیم، ملاحظه می‌‌کنیم که در زمستانکه هوا سرد می‌‌شود، در به راحتی بسته نمی‌‌شود و یا اگر به ریلهای راه آهن نگاهکنیم، ملاحظه می‌‌کنیم که به صورت یکپارچه ساخته نشده است. همه این موارد حاکی ازآن است که برخیفلزات در اثر تغییر دما دچارانقباض یا انبساط می‌‌شود.

به عنوان مثال ، اگر یک میله فلزی را مورد توجهقرار دهیم، متوجه می‌شویم که این میله هنگام گرم شدن ازدیاد طول و هنگام سرمای شدید، کاهش طول پیدا می‌‌کند. بر این اساس در مورد هر فلزی یکضریب انبساط طولیتعریف می‌‌شود. این ضریبمقدار افزایش طول فلز را به ازای افزایشدما به اندازه واحد بیانمی‌‌کند.

وسایل لازم

·     ریز سنج عقربه ای

·     میله های توخالی (از جنس آلومینیوم و برنج)

·     دماسنج جیوه ای

·     گرم کننده برقی

·     مخزن تولید بخار

شرح آزمایش

ابتدا چراغ گازسوز زیر بالن راروشن می‌‌کنیم. سپس لوله مورد آزمایش را نصب می‌‌کنیم به گونه‌ای که یک سر لوله درسوراخ گیره پنجره‌دار طوری قرار داده می‌‌شود که شیار لوله زیر نوک پیچ قرار گیرد وپیچ در این حال روی شیار محکم گردد. بدین ترتیب یک سر لوله ثابت می‌‌شود. سپس سطحپائینی گیره را که به آن کاغذ سمباده چسبانده شده است، طوری روی یاتاقان عقربه‌دارقرار می‌‌دهیم که شیار لوله تقریبا بر محور یاتاقان منطبق گردد. بدین ترتیب این سرلوله به همراه گیره برای حرکت آزاد خواهد بود.

سر دیگر لوله را به داخل گیره دومی ‌فرو برده و پیچ مربوطهرا محکم می‌‌کنیم که البته در این وضع نوک پیچ روی شیار لوله خواهد افتاد. در اینحال عقربه روی محور را با دست روی نقطه صفر صفحه مدرج تنظیم می‌‌کنیم. وقتی که بخارآب حاصل شد، سر لوله پلاستیکی بخار آب را به انتهای لوله فلزی می‌‌بندیم. در اینحال بخار از درون لوله عبور کرده و آن را گرم می‌‌کند. از آنجا که لوله فلزی از یکطرف (طرف متصل به لوله پلاستیکی) کاملا درگیر و ثابت بوده و در طرف دیگر آزاد است،لذا انتظار داریم که در اثر انبساط این سر لوله با گیره خود حرکت کند. اما وجودنیروی مالش زیاد بین سطح تحتانی گیره و محور زیر آن سبب می‌‌شود که به جای گیره ،محور مزبور و به همراه آن عقربه دوران کند.

اندازه قوسی که این محور می‌‌زند، درست برابر با انبساط طولیلوله است. کار گرم کردن را تا جائی ادامه می‌‌دهیم که عقربه روی صفحه مدرج متوقفگردد. برای تعیین مقدار انبساط (Δl) کافی است کهعدد خوانده شده روی صفحه مدرج را بر عدد 5-10 ضرب کنیم تا مقدار Δl برحسب میلیمترحاصل شود.

 

نتیجه آزمایش

 

ضریب انبساط طولی میله آلومینیومی


T1= 25  T2= 97     L = 60 cm      ΔL= 100 * 10-5       ΔT= 97 – 25 = 72

 

 a = (ΔL / L) / ΔT  = 2.3

 

900 – 2.3 = 897.7 = خطای مطلق آلومینیوم

897.7 / 900 = 0.99 =  خطای نسبی آلومینیوم

 

ضریب انبساط طولی میله برنجی

T1= 25  T2= 95      L = 60 cm      ΔL= 80 * 10-5      ΔT= 95 – 25 = 70  

 

a =  (ΔL / L) / ΔT  = 1.9

  380 – 1.9 = 378.1= خطای مطلق برنج

378.1 / 380 = 0.99 =  خطای نسبی برنج

 

/ 0 نظر / 247 بازدید