Thermal Expansion Apparatus S
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
U15405 Längenausdehnungsapparat
Bedienungsanleitung
3/03 ALF
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Der Längenausdehnungsapparat dient zum Nachweis
der Längenausdehnung fester Stoffe sowie zur Bestimmung der Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer, Eisen
und Glas.
1. Sicherheitshinweise
• Vorsicht! Versuchsdurchführung mit heißem
Dampf.
• Erhitzte Rohre nicht mit den Händen berühren.
Beim Austausch der Rohre Lappen verwenden.
• Glasrohr keinen mechanischen Belastungen aussetzen.
2. Beschreibung, technische Daten
Das Gerät besteht aus einer Grundleiste, an deren linken Ende eine Klemmfeder zur Fixierung der Proberohre
befestigt ist. Im Abstand von 50 cm rechts davon befindet sich eine Kerbe in der Grundleiste zur Aufnahme
der Schneide des Zeigers. Die Proberohre aus Kupfer und
Eisen haben im Abstand von ca. 65 mm von einem Ende
eine Ringnut zur Auflage auf die Schneide des Zeigers.
Das Glasrohr hat an der gleichen Stelle einen Metallring
mit Ringnut. Hinter dem Zeiger befindet sich eine Skala
von 0 bis 5 cm. Für die Zuleitung von Wasserdampf steht
ein etwa 10 cm langes Glasrohr mit Schlauchwelle zur
Verfügung.
Abmessungen: 530 mm x 60 mm x 240 mm
Masse: 0,6 kg
Länge der Rohre: ca. 630 mm
1 Klemmfeder
2 Grundleiste
3 Glasröhrchen
4 Proberohre
5
Zeiger
6 Skala
Durchmesser der Rohre: ca. 8 mm
Zeigerlänge: 200 mm
Skalenteilung: mm
Zeigerübersetzung: 1 : 50
3. Prinzip
Zur Ermittlung des linearen Ausdehnungskoeffizienten
α
der verschiedenen Materialien ist es notwendig die
Ausdehnung der Rohre bei einer bestimmten
Temperaturzunahme ∆T zu bestimmen. Dazu werden
die Rohre mittels Wasserdampf auf 100° C erwärmt und
die Differenz ∆T zur Raumtemperatur ermittelt. Die
Längenzunahme ergibt sich aus dem Zeigerausschlag
d, wobei eine 1 mm Zunahme einem Zeigerausschlag
von 50 mm entspricht. Unter Berücksichtigung der
Rohrlänge l zwischen den beiden Auflag epunkten und
der Vergrößerung w (Vergrößerungsverhältnis 1:50)
lässt sich der Ausdehnungskoeffizient mit der Gleichung
α
berechnen.
Zusätzlich erforderlich zum Erwärmen der Proberohr e
ist ein Dampfentwickler oder Bunsenbrenner mit
Erlenmeyerkolben
• Rohrende ohne Nut mit einem Gummischlauch
d
=
⋅⋅
lw T
∆
4. Bedienung
verbinden und in der Klemmfeder fixieren.
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• Zeiger in die Kerbe unter der Skala einsetzen und
Proberohr mit der Ringnut auf die obere Schneide
des Zeigers auflegen.
• Zeiger durch Verschieben des Rohres auf Null stellen.
• Mittels des kurzen Glasröhrchens und dem Schlauch
die Verbindung zu einem Dampfentwickler oder
einem halb mit Wasser gefüllten Erlenmeyerkolben
herstellen.
• Wasser zum Sieden bringen. Der Dampf strömt
durch das Proberohr und erwärmt es auf ca. 100° C.
(Achtung! In sehr hochgelegenen Orten ist die
Siedetemperatur geringer als 100° C.)
• Wenn ca. 1 Minute lang Dampf durch das Rohr geströmt ist und kein Kondenswasser mehr aus dem
Rohrende austritt, größten Zeigerausschlag ablesen.
5. Berechnungsbeispiel
Zimmertemperatur T1 = 22°C
Temperatur des Wasserdampfes = 100° C
Temperaturzunahme ∆T = 78° C
Kupferrohr, Zeigerausschlag d = 32,5 mm
Vergrößerung w = 50
Rohrlänge l = 500 mm
32 5
α
=
Tabellenwerte:
Kupfer: 16,8 · 10–6 /° C
Eisen: 12 · 10–6 /° C
Glas: 9 · 10–6 /° C
,
500 50 78
⋅⋅
= 16,7 · 10–6 /° C
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com • T echnische Änderungen vorbehalten
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3B SCIENTIFIC® PHYSICS
U15405 Linear thermal expansion apparatus
Instruction sheet
3/03 ALF
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The apparatus demonstrates the linear expansion of
solid materials and allows the determination of expansion coefficients for copper, iron and glass.
1. Safety instructions
• Caution. The experimental procedure results in hot
steam.
• Do not touch heated rods with your fingers. Use
cloths when replacing rods.
• Do not subject the glass rod to mechanical stresses.
2. Description, technical data
The equipment consists of a base track with a spring
clip at the left-hand end for attaching a testing rod. At
a distance of 50 cm from the end there is a notch in
the base strip for the pointer . The copper and iron test
rods have a ring nut 65 cm from the end for placing on
the pointer. The glass r od has a metal ring with a ring
nut in the same place. Behind the pointer is a 0-5 cm
scale. To feed in hot steam, a 10 cm long glass rod
attached to a hose is provided.
Dimensions: 530 mm x 60 mm x 240 mm
Weight: 0.6 kg
Length of rods: 630 mm approx.
Diameter of rod: 8 mm approx.
Length of pointer: 200 mm
Scale markings: mm
Scale factor: 1 : 50
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1 Spring clip
2 Base track
3 Glass rod
4 Test rods
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Pointer
6 Scale
3. Principle
To determine the linear expansion coefficient α for various materials, it is necessary to measure the expansion
for a certain temperature rise ∆T. Thus the rods are
heated to 100° C by means of steam and the temperature difference ∆T from room temperatur e is calculated.
The expansion is determined from the movement of
the pointer d, where a pointer movement of 50 mm
indicates an expansion of 1mm. The expansion coefficient is determined from the extension w (scale factor
1:50) and the length of rod l between the two fixed
points by means of the formula:
=
⋅⋅
lw T
d
∆
Also required for heating the rods is a vapor g enerator
or a bunsen burner heating an Erlenmeyer flask
• Attach the end of the rod without the nut to a rubber hose and secure in the spring clip.
• Place the pointer in the notch under the scale and
attach the upper end of the pointer to the rod with
the ring nut.
• Adjust the pointer to zero by sliding the rod.
• Attach to a steam generator or an Erlenmeyer flask
half-filled with water by means of the short glass
rod and a hose.
• Boil water. Steam flows through the test rod and
heats it to approximately 100° C.
α
4. Instructions for use
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(Note: at high altitudes, water boils at slightly less
than 100° C.)
• When steam has been passing through the rod for
about 1 minute and no more condensing steam is
emerging from the end of the rod, read off the largest movement of the pointer.
Temperature rise ∆T= 78° C
Pointer movement for copper rod d = 32.5 mm
Extension w = 50
Length of rod l = 500 mm
32 5
α
=
.
500 50 78
⋅⋅
= 16,7 · 10–6 /° C
5. Example calculation
Room temperature T1 = 22°C
Temperature of steam = 100° C
Table of values:
Copper: 16.8 · 10-6 /° C
Iron: 12 · 10-6 /° C
Glass: 9 · 10-6 /° C
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany • www.3bscientific.com • Technical amendments are possible
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