آزمایش تعیین ضریب انبساط خطی جامدات
هدف آزمایش: اندازهگیری ضریب انبساط خطی جامدات برای فلزهای مختلف.
وسایل آزمایش: دستگاه انبساط طولی جامدات همراه با گیج اندازهگیری، لولهی ضریب انبساط طولی آلومینیومی، لولهی ضریب انبساط طولی مسی، لولهی ضریب انبساط طولی برنجی، شیلنگ 8 (دو متر).
شكل(1)
تئوری آزمایش
هنگامی كه دما ( ) بالا میرود، دامنه ارتعاشات اتمها درشبكه بلوری جسم جامد افزایش مییابد، به علت طبیعت نامتقارن منحنی انرژی پتانسیل، این ارتعاشات سبب افزایش فاصله متوسط بین اتمها میگردد. این امر از دیدگاه ماكروسكوپیك به افزایش طول جسم جامد میانجامد. تغییر خطی هر بعد جسمی جامد (مانند طول، عرض و یا ضخامت) را یك انبساط خطی مینامند. اگر طول بعد مورد نظر باشد تغییر طول ناشی از تغییردمای برابر خواهد بود. به طور تجربی معلوم شده است كه هرگاه به مقدار كافی كوچك باشد، تغییر طول با تغییر دما و طول اولیه متناسب است.
پس میتوانیم بنویسیم:
كه درآن ضریب انبساط خطی نامیده میشود و برای مواد مختلف دارای مقادیر متفاوتی است.
روش آزمایش
دستگاه را مطابق شكل (1) سواركنید. سپس مخزن آب را تا خط بالایی آرم حك شده بر روی آكواریوم از آب پر كرده و سیركولاتور را روشن كنید. مطابق دستورالعمل دستگاه عمل كنید و سیركولاتور را روی عدد 25 قرار دهید. اگر دمای آب از 25 بیشتر است به آن آب سرد اضافه كنید تا دمای آب به 25 برسد.
بر روی دستگاه، دو تثبیت كننده وجود دارد كه یكی از آنها ثابت و دیگری متحرك است. به كمك تثبیت كننده متحرك میتوانیم طولهای مختلفی از لولهها را مورد آزمایش قرار دهیم (cm30 و cm50 و cm70). در این حالت ریزسنج را با انتهای میله تماس داده و با پیچ در جای خود محكم كنید. سپس خط نشانه آن را در مقابل صفر ثابت كنید. دقت ریزسنج mm01/0 میباشد.
دمای آب را كه در واقع همان دمای میله نیز میباشد توسط سیركولاتور ده درجه ده درجه بالا برده و به ازای هر دما افزایش طول را اندازهگیری نمایید. این كار را حداكثر تا دمای 60 ادامه دهید. در هر بار تغییر دما، كمی صبر كنید تا دما روی سیركولاتور ثابت شود. نتایج اندازهگیری شده را در جدولی مانند جدول (1) یادداشت كنید.
برای هر میله به ازای طولهای اولیه متفاوت منحنی تغییرات را برحسب رسم نمایید .
با توجه به اینکه به كمك این نمودار را بدست آوردید. میانگین را که با استفاده از رابطه بدست آمده است را با بدست آمده از نمودار مقایسه كرده و خطای نسبی بین آنها را محاسبه كنید. این عملیات را برای میلههای با جنسهای مختلف تكرار كنید.
شماره آزمایش
جدول (1)