Thermische Ausdehnung: linearer Ausdehnungskoeffizient α
Stab aus unbekanntem Metall mit bekannter Länge L₀. Messen Sie ΔL bei mehreren ΔT und bestimmen Sie α aus der Ausgleichsgeraden ΔL gegen ΔT.
Ziel des Versuchs
α aus ΔL = α L₀ ΔT bestimmen. Die Steigung von ΔL gegen ΔT ist gleich α L₀, also α = Steigung / L₀.
Geräte
- Metallstab (α unbekannt)
- Heizer / Bad (ΔT)
- Messschieber (ΔL)
- Lineal (L₀)
Versuch
Theorie
Im linearen Bereich gilt ΔL/L₀ = α ΔT. Der Aufbau blendet α und den Namen des Metalls aus. Der Messschieber liefert ΔL erst nach dem Speichern; es gibt keine laufende Anzeige von ΔL, während Sie die Temperatur verstellen.
Durchführung
- Arbeiten Sie mit fester, bekannter Länge L₀. Der Koeffizient α bleibt verborgen. Ändern Sie nur ΔT.
- Speichern Sie. Der Messschieber trägt ΔL mit kleinem Ableserauschen ein.
- Wiederholen Sie das für mindestens 6 Temperaturdifferenzen etwa von 20 K bis 180 K.
- Bestimmen Sie die lineare Ausgleichsgerade ΔL (mm) gegen ΔT; α = Steigung / L₀. Vergleichen Sie mit dem Referenzwert.
Schlussfolgerung
Der bestimmte Ausdehnungskoeffizient stimmt mit der verborgenen α überein. Wesentliche Unsicherheiten: Rauschen des Messschiebers und das lineare Modell ΔL = α L₀ ΔT.