Вивчення особливостей теплового розширення води
Дослідження залежності коефіцієнту теплового розширення води від температури з врахуванням розширення скла. Фізичні особливості води як рідини. Зміна її просторової структури при аномальному тепловому розширенні, обчислення температурного коефіцієнту.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.07.2017 |
| Размер файла | 35,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Вивчення особливостей теплового розширення води
Мета роботи: Дослідити, як залежить коефіцієнт теплового розширення води від температури.
Прилади і матеріали: Тонкостінна скляна колба об'ємом 0,5 л з пробкою, через яку пропущені трубка довжиною 40 см з внутрішнім діаметром біля 2 мм і термометр, посудина об'ємом 2-З л, вода, кухонна сіль, лід, молоток, велика кювета.
1.Теоретичні відомості
Вода має багато особливостей, які різко виділяють її з усіх інших рідин. Питома теплоємність води (4186 ) значно вища, ніж у інших речовин (майже в 10 разів більша, ніж у заліза, і в 35 раз більша, ніж у свинцю). Велика питома теплота пароутворення води (2,45 при 20°С); з усіх рідин (крім ртуті) вода має найбільше значення коефіцієнту поверхневого натягу (72,7 при 20°С). При зниженні температури вода спочатку стискується, досягаючи максимальної густини при 4°С (точніше, при 3,98°С), а потім починає розширюватись, хоч температура її знижується. При замерзанні вода розширюється, а не стискується, як більшість речовин, і густина її зменшується. Об'єм льоду на 9 % більший від об'єму рідкої води, з якої він утворюється, тому лід плаває на поверхні води. Всі ці властивості пояснюються структурою води. Молекула води схожа на рівнобедрений трикутник, в основі якого два протони, а у вершині - атом кисню. В кристалі льоду між молекулами води існують водневі зв'язки, що виникають за рахунок ковалентної взаємодії атома водню однієї молекули з атомом кисню другої. В результаті утворюється сітчаста (ажурна) структура, в якій багато пустот. Розміри цих пустот трохи більші діаметра молекул. Пустоти утворюють канали, оточені кільцями, кожне з яких складається з шести молекул води. В зв'язку з такою будовою лід має густину меншу, ніж вода.
Речовини, між молекулами яких існують водневі зв'язки, в процесі плавлення частково ці зв'язки втрачають. За даними рентгенографічних досліджень встановлено, що у воді в основному зберігається розташування молекул, властиве структурі льоду. Однак строгий порядок в розташуванні молекул під час плавлення льоду порушується, пустоти частково заповнюються і густина збільшується. При нагріванні води від 0°С до 4°С продовжується зміна просторової структури, причому ефект зменшення об'єму за рахунок більш щільної упаковки молекул перевищує результат зростання теплового руху молекул. Тому в інтервалі температур від 0°С до 4°С густина води зростає. При нагріванні вище 4°С об'єм води буде вже збільшуватись.
Слід відмітити, що вода не єдина речовина, у якої спостерігається аномальне теплове розширення. Алмаз починає розширюватись при охолодженні нижче 42°С, йодисте срібло при нагріванні від -10°С до +142°С зменшує свій об'єм.
В даній роботі пропонується визначити температурний коефіцієнт об'ємного розширення води в інтервалі температур від 0°С до 20°С. Нагадаємо, що коефіцієнт об'ємного розширення в дорівнює:
,(1)
де - зміна об'єму води при зміні температури на :
,
Прилад для визначення коефіцієнта об'ємного розширення зображено на рис 1. Він складається з колби 1, яка закрита гумовою пробкою 2. Через пробку пропущено термометр 3 і скляна трубка 4 довжиною 30 - 40 см з внутрішнім діаметром біля 2 мм. Поруч з трубкою розміщена лінійка 5. Колба заповнюється водою так, щоб після закривання пробкою в ній не було бульбашок повітря, а рівень води в трубці 4 був приблизно на висоті ѕ від довжини трубки при температурі 20°С. Як правило, до початку роботи колба вже заповнена водою. Для зміни температури води в колбі її ставлять в іншу посудину 6 з водою; знижувати температуру води в посудині можна з допомогою льоду 7, підвищувати ? доливаючи невеликими порціями теплу воду або просто залишивши колбу в повітрі кімнати.
Зміна об'єму води в колбі визначається зміною висоти стовпчика води в трубці 4: , де d - внутрішній діаметр трубки 4, . Об'єм колби визначається при її заповненні; в даній установці V0=290 мл.
2.Хід роботи
Виміряйте внутрішній діаметр трубки d. Для цього виріжте з цупкого паперу трикутник з висотою АВ=1 см і основою СВ=10 см. (рис.2). Зображуючи на папері трикутник, поставте на ньому поділки через 1 або 2 мм. При акуратному виготовленні трикутника похибка визначення діаметра не буде перевищувати 0,1-0,2 мм. Для визначення діаметра в отвір трубки (зверху) введіть трикутник гострим кутом С так, щоб сторони трикутника СА і СВ доторкнулись до країв трубки. Визначте, на яку відстань трикутник опустився в трубку. Наприклад, краї трубки знаходяться навпроти поділки 2,2 см; це означає, що діаметр трубки дорівнює 2,2 мм.
2. Якщо вода в колбі має кімнатну температуру, то налийте в посудину 6 холодну воду (приблизно на 3-4 см) і поставте в посудину колбу. Запишіть покази термометра і положення стовпчика води в трубці 7 за шкалою лінійки 5.
3. Приблизно 0,5 кг льоду розбийте молотком на шматочки (лід слід тримати в руці або використовувати спеціальну підставку).
4. Одразу покладіть увесь лід в посудину 6 і записуйте положення стовпчика води і покази термометра через 1єС.
5. При температурі води в колбі біля 2°С зниження температури стає надто повільним. Прискорити охолодження можна, посипавши лід в посудині кухонною сіллю.
6. Після того, як вода в колбі охолоне до 0°С, витягніть колбу з посудини і поставте її в кювету на лабораторному столі.
7. Вода в колбі буде повільно нагріватись від оточуючого повітря. Знову через 1єС записуйте покази термометра і положення стовпчика води в трубці.
8. Який висновок можна зробити за даними досліду?
9. Обчисліть температурний коефіцієнт об'ємного розширення води за формулою (1). Нагадаємо, що V0 = 290 мл;
Розрахунки виконайте для інтервалів температур:0°- 1є, 1є- 2°, 2°- 3°, 3°- 4°, 4°- 5°, 5°- 6°, 6°- 8°, 8є-10є, 10°- 15°, 15°- 20°.
3.Додаткове завдання
вода тепловий розширення
Виконайте обчислення температурного коефіцієнту об'ємного розширення води з врахуванням розширення скла. При зміні температури зміна об'єму посудини із-за розширення скла дорівнює
,
а зміна висоти стовпчика води в трубці 4 становить
.
.
4.Контрольні запитання
1. Чому при нагріванні тіла розширюються?
2. Як визначити коефіцієнт об'ємного розширення твердих тіл через їх коефіцієнт лінійного розширення?
3. В чому полягають і чим пояснюються особливості теплового розширення води?
Табл.1. Температурний коефіцієнт об'ємного розширення води
|
Температура води |
0 |
1є |
2є |
3є |
4є |
5є |
10є |
20є |
30є |
40є |
|
|
- 63 |
- 49 |
- 31 |
- 15 |
0,0 |
17 |
95 |
210 |
300 |
390 |
Температурний коефіцієнт лінійного розширення скла дорівнює об'ємного -
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Залежність коефіцієнт теплового розширення води та скла від температури. Обчислення температурного коефіцієнту об'ємного розширення води з врахуванням розширення скла. Чому при нагріванні тіла розширюються. Особливості теплового розширення води.
лабораторная работа [278,4 K], добавлен 20.09.2008Сутність і особливості поширення води на планеті Земля. Ізотопного складу, конструкція молекули води, фізичні властивості води, їх аномальність. Переохолоджена вода. Аномалія стіслівості. Поверхневий натяг. Аномалія теплоемності. Структура та форми льоду.
реферат [31,3 K], добавлен 18.12.2008Кристалічна структура води, її структурований стан та можливість відображати нашу свідомість. Види і характеристики води в її різних фізичних станах. Досвід цілющого впливу омагніченої води. Графіки її початкового й кінцевого потенціалів за зміною в часі.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 26.03.2014Короткий історичний опис теорії теплопередачі. Закон охолодження Ньютона, закон Фур’є. Аналіз часу охолодження води в одній посудині, часу охолодження води в пластиковій склянці, що знаходиться в іншій пластиковій склянці. Порівняння часу охолодження.
контрольная работа [427,2 K], добавлен 20.04.2019Розрахунок і коригування вихідного складу води. Коагуляція з вапнуванням і магнезіальних знекремнювання вихідної води. Розрахунок складу домішок по етапах обробки. Вибір підігрівачів тепломережі та побудова графіку якісного регулювання режиму роботи.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 24.08.2014Визначення параметрів пари і води турбоустановки. Побудова процесу розширення пари. Дослідження основних енергетичних показників енергоблоку. Вибір обладнання паросилової електростанції. Розрахунок потужності турбіни, енергетичного балансу турбоустановки.
курсовая работа [202,9 K], добавлен 02.04.2015Визначення загальної твердості вихідної, хімоочищеної, живильної і тепломережевої води комплеснометричним методом. Титрування досліджувальної проби води розчином трилону Б в присутності аміачної суміші і індикатора хромогенчорного або хромтемносинього.
лабораторная работа [25,7 K], добавлен 05.02.2010Рух молекул у рідинах. Густина і питома вага рідини. Поняття про ідеальну рідину. Поверхневий натяг, змочуваність і капілярні явища. Перехід з рідкого у газоподібний стан і навпаки. Зміна об'єму та густини рідини. Випаровування, конденсація, кавітація.
реферат [69,5 K], добавлен 22.12.2013Методика проведення уроків з теми «теплове розширення тіл при нагріванні» в умовах поглибленого вивчення фізики. Аналіз програми із фізики типової школи та програми профільного навчання фізики. Кристалічні та аморфні тіла. Теплове розширення тіл. План - к
курсовая работа [384,2 K], добавлен 24.06.2008Поверхневий натяг рідини та його коефіцієнт. Дослідження впливу на поверхневий натяг води розчинення в ній деяких речовин. В чому полягає явище змочування та незмочування, капілярні явища. Як залежить коефіцієнт поверхневого натягу від домішок.
лабораторная работа [261,2 K], добавлен 20.09.2008Розрахунок максимальної швидкості підйомного крана і сили тяги кривошипно-шатунного механізму. Визначення зусилля для підняття щита шлюзової камери. Обчислення швидкості води у каналі та кількості теплоти для нагрівання повітря; абсолютного тиску.
контрольная работа [192,6 K], добавлен 08.01.2011Проектування систем теплопостачаня житлових кварталів. Визначення витрат теплоти в залежності від температури зовнішнього повітря. Модуль приготування гарячої води та нагріву системи опалення. Система технологічної безпеки модульних котельних установок.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.01.2014Визначення дослідним шляхом питомого опору провідника та температурного коефіцієнту опору міді. Вимірювання питомого опору дроту. Дослідження залежності потужності та ККД джерела струму від його навантаження. Спостереження дії магнітного поля на струм.
лабораторная работа [244,2 K], добавлен 21.02.2009Аналіз та обґрунтування конструктивних рішень та параметрів двигуна внутрішнього згорання. Вибір вихідних даних для теплового розрахунку. Індикаторні показники циклу. Розрахунок процесів впускання, стиску, розширення. Побудова індикаторної діаграми.
курсовая работа [92,7 K], добавлен 24.03.2014Визначення розрахункових витрат води. Обґрунтування прийнятої схеми очистки. Розрахунок насосної станції. Водопостачання теплоелектростанції потужністю 2400 мВт. Насосне підживлення технічного водопостачання з річки. Споруди з обороту промивної води.
дипломная работа [471,3 K], добавлен 05.03.2011Розрахунок теплового навантаження мікрорайону. Тепловий баланс котлоагрегату. Редукційно-охолоджуюча установка. Монтаж тепломеханічного обладнання і трубопроводів котельної. Технічна характеристика котла марки ДЕ-4–14ГМ. Вибір допоміжного обладнання.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 08.11.2010Розробка водогрійної котельні для забезпечення потреб опалення, вентиляції та гарячого водопостачання. Розрахунок витрат та температур мережної води на опалення, а також теплової схеми котельні. Робота насосів рециркуляції і насосів технологічної води.
дипломная работа [761,1 K], добавлен 16.06.2011Огляд електронної системи керування. Конструктивний опис двигуна. Розрахунок робочого процесу: наповнення, стиснення, згорання, розширення. Енергетичний баланс системи надуву. Розрахунок теплового балансу дизеля. Вимоги регістру до утилізаційного котла.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 15.03.2014Густина речовини і одиниці вимірювання. Визначення густини твердого тіла та рідини за допомогою закону Архімеда та, знаючи густину води. Метод гідростатичного зважування. Чи потрібно вносити поправку на виштовхувальну силу при зважуванні тіла в повітрі.
лабораторная работа [400,1 K], добавлен 20.09.2008Механизм процесса теплоотдачи при кипении воды. Зависимость теплового потока от температурного напора (кривая кипения). Описание устройства измерительного участка. Измерение теплового потока и температурного напора. Источники погрешностей эксперимента.
лабораторная работа [163,2 K], добавлен 01.12.2011
