dfcl3 – fysiikan hahmottava kokeellisuus 8. aihekokonaisuus

DFCL3/Fysiikan hahmottava kokeellisuusRyhmä P8:Marita Intonen jaAnne-Marian Majavamittari nollataan ensin käyttäen mahdollisimman kylmää vettä. Vedenlämpötilaa muutetaan portaittain ja jokaisessa vaiheessa luetaan pituudenmuutos. Mittaukset suoritetaan kupari, alumiini ja teräsputkilla, joidenpituudet ovat 70 cm. Saadaan seuraavat mittaustulokset (Taulukko 9):Taulukko 9Pituuden lämpötilakertoimen määrittäminenkuparit(°C) ∆L (mm) alumiini teräs24 0 t (°C) ∆L (mm) t(°C) ∆L (mm)46 0,3 20,5 0 18,5 034 0,115 30,5 0,18 29 0,10529 0,06 24,5 0,075 40,5 0,21538 0,195 44,5 0,465 46 0,2737,5 0,28 25 0,05Tutkitaan, miten metalliputkien pituus muuttuu lämpötilan funktiona.Piirretään kuvaajat (∆t,∆L)-koordinaatistoon. Saadaan seuraavat kuvaajat(Kuvaaja 7):0,60,5Pituuden lämpötilakerroinkuparialumiiniteräs0,4∆ L (mm) 0,30,2y = 0,0187x - 0,3881y = 0,0139x - 0,3399y = 0,01x - 0,18920,1015 20 25 30 35 40 45 50t (°C)Kuvaaja 7Koska kuvaajat ovat suoria, niin ∆L ~ ∆t, verrannollisuuskerroin riippuuaineesta. Jos oletetaan että putki venyy ja kutistuu tasaisesti koko mitaltaan,niin pituuden lämpötilariippuvuuden laiksi saadaan ∆L = α L ∆t, missä L onputken pituus alussa, ∆t on lämpötilan muutos ja α on kyseisen aineenpituuden lämpötilakerroin. Kokeellisten mittausten lämpötilakertoimetsaadaan suorien kulmakertoimista: kupari 13,9 ⋅ 10 −61 (taulukkoarvoK16,8 ⋅ 10 −61 ), alumiini 18,7 ⋅ 10 1K−6(taulukkoarvo 23,2 ⋅ 10 1K−6)jaKteräs 10 ⋅ 10 −61 (taulukkoarvo 11,7 ⋅ 10 1K−6)K20