Teplotní roztažnost kapalin    

Teplo a teplota (zpět)                                               

Cíle experimentu:     

·         Budete znát vztah mezi změnou teploty a změnou objemu u kapalin.

·         Budete rozumět pojmům: vnitřní struktura kapalin, ideální kapalina, anomálie vody atd.

·         Budete schopni vysvětlit princip kapalinových teploměrů.

Teorie:

Kapaliny mění objem v závislosti na své teplotě. Proto mění kapaliny i hustotu se změnou teploty. Například voda má největší hustotu při  4 °C. Tento jev se nazývá anomálie vody. Anomálie vody je příčinou, proč je na dně dostatečně hlubokých jezer vždy téměř celý rok teplota 4 °C ( 3,98 °C přesně).

Teplotní roztažnost kapalin je  vyjádřená vztahem

kde V₀ je počáteční  objem, b  je teplotní součinitel objemové roztažnosti kapalin a V je výsledný objem.

Anomálie vody - hustota vody od 0 °C do 4 °C klesá

Nastavení měřicího systému:

Budeme potřebovat: čidlo teploty, čidlo tlaku, vařič nebo kahan, baňka, zátka s kapilárou.

Teplotní součinitel objemové roztažnosti je různý pro různé kapaliny. Pro vodu je: b  = 1,8×10^-4 K^-1; pro petrolej 9,6×10^-4 K^-1.

Do baňky ponoříme čidlo teploty. Na kapiláru připevníme čidlo tlaku. Baňku zahříváme a pozorujeme změnu polohy hladiny kapaliny v kapiláře a zároveň změnu tlaku.

Ukázka naměřených křivek

Problémy:  

·         Proč se při zahřívání baňky s vodou hladina v kapiláře zvyšuje?

·         Popište vnitřní strukturu kapalin?

·         Uveďta praktické využití teplotní roztažnosti kapalin.

·         Popište změnu hustoty kapalin se změnou teploty.

·        Vysvětlete jev  “anomálie vody”? 

Závěry:

·        Částice kapalin mají krátkodosahové uspořádání. Kapaliny mají některé vlastnosti podobné plynům a jiné pevným látkám.

·