2.2. Θερμική διαστολή-συστολή

Στόχοι

Εκτύπωση σελίδας

   
    Στόχος αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι να ελέγξουμε πειραματικά αν:
 ο όγκος ενός υγρού μεταβάλλεται όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία του.
 η μεταβολή του όγκου του υγρού είναι ανάλογη της μεταβολής της θερμοκρασίας του και ανάλογη του αρχικού όγκου του .
   
   


   
    Εισαγωγικές γνώσεις    
   

Όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία ενός σώματος, ο όγκος του μεγαλώνει. Αν αντίθετα την ελαττώσουμε, τότε ο όγκος του θα μειωθεί.

Η μεταβολή του όγκου (ΔV) ενός σώματος, λόγω της μεταβολής της θερμοκρασίας του κατά Δθ βαθμούς Κελσίου, είναι ανάλογη της μεταβολής θερμοκρασίας Δθ και του αρχικού του όγκου V. Αυτό εκφράζεται με σύμβολα, με την εξίσωση:

ΔV=β.V.Δθ

όπου η ποσότητα β είναι σταθερά και εξαρτάται από το είδος του υλικού του σώματος. 

   
   

 

ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΟΡΓΑΝΑ

ΥΛΙΚΑ


Γυάλινη πυρίμαχη φιάλη των 100 mL, βαθμονομημένη, με πώμα που φέρει οπή.


Υδροβολέας με αποσταγμένο νερό.


Θερμόμετρο υδραργύρου (-1
0 εώς 110 οC).


Χαρτομάντιλα.


Ένα γκαζάκι.


Βαμβακερό αντιθερμικό γάντι.


Τρίποδα και πλέγμα θέρμανσης.


Γυαλιά ασφάλειας.




   
    Κίνδυνοι και μέτρα προστασίας    
       
Καυτές σταγόνες νερού μπορούν να προκαλέσουν εγκαύματα. Να φοράς πάντα γυαλιά προστασίας. 

Τα γυάλινα σκεύη που έχουν ζεστό νερό καίνε. Να φοράς πάντα αντιθερμικό γάντι.

   

   

Προσέχουμε να μην καούμε ή να μη προξενήσουμε πυρκαγιά με τη φλόγα του σπίρτου ή του λύχνου υγραερίου.

Στην περίπτωση που ένα γυάλινο όργανο σπάσει, υπάρχει κίνδυνος τραυματισμού από τις κοφτερές άκρες των σπασμένων γυαλιών.

Προσέχουμε να μη χτυπήσουμε με τα αιχμηρά όργανα ή αντικείμενα του εργαστηρίου.

   


   
    Πείραμα: Κατά τη θέρμανση ή ψύξη ενός υγρού η μεταβολή του όγκου του είναι ανάλογη της μεταβολής της θερμοκρασίας του.    
   

1. Παίρνω τη σφαιρική φιάλη των 100 mL, ο λαιμός της οποίας είναι βαθμονομημένος σε μονάδες όγκου. Από το πώμα της, περνώ ένα θερμόμετρο. Ρίχνω στη φιάλη νερό, ώστε η επιφάνειά του να φτάσει σε κάποια υποδιαίρεση του λαιμού της. Κλείνω τη φιάλη με το πώμα, που φέρει το θερμόμετρο. Έτσι, οποιαδήποτε μεταβολή του όγκου του νερού της φιάλης, μπορώ να τη μετρώ από την αντίστοιχη μεταβολή της στάθμης του νερού στο λαιμό της.

2. Θερμαίνω το νερό από τους 20 έως τους 50 οC. Καταγράφω τον όγκο του νερού (σύμφωνα με τη βαθμονόμηση του σωλήνα) στον ΠΙΝΑΚΑ 1, ανά 4 βαθμούς Κελσίου.

3. Όταν τελειώσω, σβήνω το γκαζάκι.

   
   

ΠΙΝΑΚΑΣ 1

 θ οC

 V cm3

Δθ οC

 ΔV cm3

4. Υπολογίζω τη διαφορά (μεταβολή Δθ) κάθε τιμής της θερμοκρασίας από την αρχική
(Δθ=θ-20) και την καταγράφω στην αντίστοιχη στήλη του ΠΙΝΑΚΑ 1.
Υπολογίζω τη μεταβολή του όγκου (ΔV=V-Vαρχικό) του νερού, σε κάθε θερμοκρασία που είναι καταχωρημένη στον ΠΙΝΑΚΑ 1, και την καταγράφω στην αντίστοιχη στήλη (θεωρώ ως "αρχικό όγκο" τον όγκο του νερού στους 20 οC).

4. Σε ένα ορθογώνιο σύστημα αξόνων, σχεδιάζω τη γραφική παράσταση μεταβολή όγκου (ΔV) του νερού - μεταβολής θερμοκρασίας (Δθ), που προκύπτει από τις πειραματικές τιμές του ΠΙΝΑΚΑ 1.

 

5. Παρατηρώ ότι τα πειραματικά μου σημεία βρίσκονται κατά προσέγγιση πάνω σε μια ευθεία γραμμή. Η ευθεία αυτή διέρχεται από την αρχή των αξόνων; Τι συμπέρασμα προκύπτει για τα μεγέθη ΔV και Δθ, από τη παρατήρηση αυτή;
Συμπέρασμα:

  

   

Αφού τελειώσω...

     Αδειάζω τη φιάλη και τη στεγνώνω.
 Φυλάω το θερμόμετρο στη θήκη του.
 Βεβαιώνομαι ότι το γκαζάκι είναι σβηστό.
 Σκουπίζω από τα νερά τον πάγκο.