【制作方法】
实验装置如图12.8-1所示。
1.固体热膨胀演示器A。底座是一块45×15×0.8厘米3的木板底座的中间安有两上绝热支架,左边支架上有一孔,插有一根15厘米长的铜棒,右边支架在同左边支架相平处有一平台,铜棒搁在上面,铜棒的右端套着一个带有衔口的铁皮,衔口内插有一指针,并在距离底座约三分之一处和图钉固定,针能绕此钉左右摆动,指针后面有一刻度盘,刻度盘中间对准指针处画有一条红线,两边等分地画上刻度,指针涂上红漆。在铜棒的下面安一铁皮槽,尺寸为12×2×1.5厘米3。在铁皮槽的下面用绝热物与座板隔开,以免加热时烧坏底板。
2.液体热膨胀演示器B:底座左边竖一根22×2.5×0.8厘米3的支柱,支柱上有两根支架支住烧瓶。
3.气体热膨跟演示器C:底座右边竖一根26×2.5×0.8厘米3的支柱,支柱上有两根支架,支架将一个用有玻璃管的软木塞塞紧的烧瓶倒立在空中。玻璃管插入一杯色水中。
【使用方法】
1.固体热膨胀演示
将吸有酒精的棉球放在铁皮糟内点燃,对铜棒加热,铜棒受热后温度升高,可以看到指针向左偏转,这表明温度升高时铜棒膨胀。停止加热,使其温度降低,指针及慢慢向右偏转,最后指向原来红线的位置,这表明温度降低时铜棒收缩。
2.液体热膨胀演示
烧瓶内装满水或别的液体,塞上带有玻璃管的塞子,在玻璃管上标出管中液面的高度。用酒精灯在烧瓶底部加热,使瓶内的液体温度升高,可以看到玻璃管中的液面上升,表明温度升高时液体膨胀。停止加热,烧瓶内液体的温度下降,液面就逐渐下降,最后回到原来的位置,表明温度降低时液体收缩。
3.气体热膨胀演示
用热手或用热水浸过的毛巾盖在烧瓶底部,可以看见气泡从玻璃管口冒出;拿开热手或热毛巾,可以看见色水沿玻璃管口上升。实验证明,气体在温度升高的时候膨胀,在温度降低的时候收缩。
通过以上三个演示实验,已经看到,对于气体,只要用手或热毛巾加热,体积变化就很大;对于液体要用酒精灯加热,体积变化才较大;而固体不但要烧比较长的时间,而且要利用指针的偏转将其膨胀程度加以放大才能显示膨胀。这说明气体的热膨胀最显著;液体的热膨胀不如气体;固体的热膨胀最不显著。
编者提示:本自制教具可辅以“比热容、热学”部分的物理实验教学。
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