Підготовка приладу до вимірювання



I. Градуювати термопару.

1.1 Витягти шток з дилатометра і в порожню комірку помістити гарячий спай еталонної термопари, щоб він дотикався до дна комірки. Другий кінець термопари помістити в додатковий дьюар з льодом. Зачекати 10-12 хв. для встановлення теплової рівноваги дилатометра з навколишнім середовищем. Виводи термопари під’єднати до вольтметра В7-21.

1.2 Побудувати графік залежності ЕРС (мВ) термопари від температури ( ). По графіку знайти значення  через кожні 10 у від’ємній області температур.

1.3 Встановити на ПП-63 ЕРС компенсації. Для цього під’єднати ПП-63 до КСП-4 замість термопари. Потенціометром виставити напругу, при якій показник КСП-4 знаходиться на відстані 6-8 мм від краю стрічки. Від’єднати ПП-63 і під’єднати до вольтметра В7-21. Заміряти напругу і записати.

1.4 Під’єднати ПП-63 у зворотному напрямку в коло термопари і увімкнути його тоді, коли лінія температури на діаграмі дійде до краю стрічки.

1.5 Увімкнути нагрівач і КСП-4 одночасно, перед цим перевіривши полярність вимикача температури. Звіряючи показ вольтметра з табличними даними, відмічати відповідну температуру на діаграмній стрічці.

II. Калібрування дилатометра.

2.1 Виконавши дії з пункту 1.5, встановлюємо відповідність меж певними значеннями температури і відстанню на діаграмі КСП-4 від нульової лінії до точок на температурній кривій, які відображають температуру (за допомогою металевої лінійки).

2.2 Коли здійснено градуювання термопари, поміщаємо у комірку зразок кварцу і вимірюємо його теплове розширення.

 

Порядок виконання роботи

I. Прогріти прилади 30 хвилин.

1.1 Заправити лід в посудину Дьюара.

1.2 Протерти спиртом комірку, шток, кварц.

Рис.2. Блок-схема установки для вимірювання КТЛР.
Вимірювальна комірка.
Термопара
Компенсатор
КСП-4
Нагрівач
Датчик лінійного розширення
Підсилювач
Програматор нагріву
Подільник напруги

1.3 Встановити реостат у відповідне положення Н або Н2, в залежності від яких температур починається вимірювання.

1.4 Перевірити наявність діаграмної стрічки, при необхідності заправити нову.

ІІ. Помістити в комірку досліджуваний зразок (рис.2). Провести вимірювання його теплового розширення.

2.1 Використовуючи градуювання дилатометра за допомогою кварцу, розрахуємо коефіцієнт теплового лінійного розширення (КТЛР).

 

Розрахункова частина

В роботі використовуються наступні розрахункові формули:

(1)

де: − довжина стержня при температурі ,

− довжина стержня при ,

− коефіцієнт термічного лінійного розширення,

− температура.

Запишемо відношення довжини від температури  і :

Помножимо чисельник і знаменник на :

звідси:

(величинами, що заключають або , знехтуємо як дуже малими).

або

Якщо зміну довжини при нагріванні на  позначимо як , то

Оскільки в роботі не вимірюється  і , а вимірюється зміна, на яку розширюється стержень, то , тоді:

− довжина стержня при температурі ;

− довжина стержня при температурі ;

− довжина стержня при температурі ;

де: − КТЛР,

− висота зразка,

− різниця температур.

(2)
(3)

Підставимо (3) в (2) і отримаємо:

(4)

де: - експериментально визначене за графіком лінійне розширення зразка.

- експериментально визначене лінійне розширення установки разом з кварцом.

Якщо показник мікрометру 3 мкм буде дорівнювати деякому значенню  на стрічці, то

(5)

Для того, щоб виміряти , слід встановити мікрометр на «0» і прописати за допомогою КСП-4 лінію . Встановити на мікрометрі показник 3 мкм і ще раз прописати лінію . Тоді  буде дорівнювати середній відстані між  і

Контрольні запитання

1. Дати означення термічного коефіцієнту лінійного розширення.

2. Поняття теплового розширення полімерів.

3. В яких випадках дилатометр може показати від’ємне значення КТЛР?

4. В яких одиницях вимірюється КТЛР?

5. Яка природа теплового розширення твердих тіл?

 

Література

1. Ю.К.Годовский Теплофизические методы исследования полимеров. – М.: Химия, 1976. – 216 с.

2. Б.С.Колупаев Физика-химия полимеров. Практикум. – Львов: Вища школа, 1978. – 160 с.


Лабораторна робота №8


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 537;