Саморобні фізичні прилади для школи
Прилади для демонстрації теплового розширення рідини
Беруться дві колби однакового обсягу, ємністю по 250-500 см3, і гумові пробки, щільно закривають горлечка колб. Крізь кожну пробку потрібно пропустити скляну трубку з внутрішнім діаметром в 4-5 мм і довжиною не менше 40 см.
До самого верху в одну колбу наливається підфарбована вода, а в іншу - підфарбований спирт або денатурат; причому спирт і вода повинні мати різні кольори, щоб при проведенні досвіду можна було спостерігати за тепловим розширенням рідин.
При закриванні колби корком надлишок рідини частково виллється через краї горлечка, а частково підніметься по скляній трубці, яка не повинна видаватися з пробки всередину колби. Треба домогтися, щоб рівень рідини в обох трубках був на одній висоті.
На кожну скляну трубку надаватися невелике гумове кільце. Рівень рідини в трубці повинен бути трохи вище (на 2-3 мм) гумового кільця. Одну з колб треба поставити в посудину з гарячою водою. У початковий момент рівень рідини в трубці опуститься (це легко помітити, так як рідина виявиться нижче гумового кільця).
Чому це відбувається?
Зниження рівня рідини пояснюється тим, що стінки колби від нагрівання відразу розширюються і обсяг колби збільшується, а рідина так швидко не встигає прогрітися; тому рівень її в трубці через швидке збільшення обсягу колби спочатку кілька знижується. Потім рідину в колбі прогрівається, і рівень її в трубці швидко зростає. Це показує, що рідина розширюється більше, ніж тверде тіло (скло). Якщо ж опустити в посудину з гарячою водою обидві колби, то через деякий час рівень спирту стане більшим, ніж рівень води в другій колбі.
Розширення рідини, прилад для спостереження
Отже, при однаковій нагріванні до однієї і тієї ж температури, деякі рідини розширюються більше, інші менше. Різні рідини мають різні коефіцієнти об'ємного розширення.
Потрібно відшукати залізну трубу діаметром в 5-6 см, висотою в 20-25 см і в бічній поверхні її зробити два круглих отвори, одне біля верхнього краю, а друге - можливо ближче до основи труби. Отвори закриваються пробками, і крізь них пропускаються термометри. Пробки повинні закривати отвори дуже щільно, щоб вода не просочувалася з труби. Вийнявши пробки, потрібно насадити на трубу залізну банку, наприклад з-під консервів, і припаяти її до середини труби, а в дні банки вибити цвяхом або просвердлити отвори, щоб вийшло щось на зразок грубого решета.
Закривши бічні отвори пробками, слід наповнити трубу водою кімнатної температури, а в консервну банку покласти шматочки льоду.
У перший момент термометри покажуть однакову темпі- ратуру. Потім нижній термометр почне показувати нижчу температуру, ніж верхній. Але так буде тривати тільки до тих пір, поки температура води не досягне + 4 ° С. Починаючи з цього моменту верхній термометр буде показувати температуру нижче + 4 ° С, а показання нижнього залишаться на "4 ° С.
Це говорить про те, що вода при температурі + 4 ° С має найбільшу щільність.