Lab 141 — การขยายตัวตามยาวของของแข็ง (3D)

ท่อ

l₀

⚠️ โหลดไลบรารี 3D (three.js) ไม่สำเร็จ — ต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

แท่นยึด 0.00 cm

โหมดการทดลอง

🧭 ตอนนี้ต้องทำอะไร

❓ ผลการทาย

📋 ตารางบันทึกผล

📈 กราฟ

🎯 ค่าที่ได้จากการทดลอง

cm ต่อ 1° =cm

T ห้อง =°C

α ท่อปริศนา =×10⁻⁵/°C

α = Δl/(l₀ΔT) · ΔT จากน้ำแข็งถึงไอน้ำ = 100 °C

วัตถุประสงค์

วัดการขยายตัวของท่อโลหะที่มีขนาดเล็กมาก ด้วยการขยายเป็นมุมหมุนของเข็ม
หาสัมประสิทธิ์การขยายตัวตามยาวของวัสดุ แล้วเทียบค่าอ้างอิง
ใช้ท่อโลหะเป็นเทอร์โมมิเตอร์เพื่อหาอุณหภูมิห้อง

อุปกรณ์

ท่อโลหะยาว 5 ชนิด ปลายยึดกับแท่น ปลายอิสระวางบนลูกกลิ้ง
ลูกกลิ้งติดเข็มหมุนบนวงกลมแบ่งองศา · กรวยน้ำแข็ง · เครื่องกำเนิดไอน้ำ

วิธีการทดลอง

เลื่อนแท่นยึดไป 3.00 cm อ่านจำนวนองศาที่เข็มหมุนรวม หาระยะต่อเข็ม 1°
ตั้ง l₀ จดตำแหน่งเข็มเริ่มต้น แล้วเปิดน้ำแข็งผ่านท่อจนเข็มหยุด จดตำแหน่ง
เปลี่ยนเป็นไอน้ำจนเข็มหยุด บันทึก Δθ
คำนวณ Δl และ α เทียบกับค่าอ้างอิง
ทำซ้ำกับความยาวและวัสดุอื่น
หา α ของท่อปริศนา

คำถามท้ายการทดลอง

เหตุใดต้องหมุนเข็มแทนการวัดความยาวตรง ๆ
ถ้าลูกกลิ้งไถลแทนที่จะกลิ้ง ผลจะเป็นอย่างไร
เหตุใดสะพานและรางรถไฟจึงต้องมีช่องเผื่อการขยายตัว

📚 ที่มา: คู่มือ Physics Lab Experiments (H. H. Gottlieb, 1981; ERIC ED219228) การทดลองที่ 27 · ผลการเรียนรู้ ฟิสิกส์ สสวท. บทที่ 16 ไม่ได้กำหนดเรื่องนี้ แลปนี้จึงเป็นเนื้อหาเสริม

1. การขยายตัวตามยาว

Δl = α l₀ ΔT

ทุกช่วงของท่อยาวขึ้นในสัดส่วนเดียวกัน Δl จึงแปรผันตาม l₀ และ ΔT

2. ค่าอ้างอิงในคู่มือ

อะลูมิเนียม 2.40 × 10⁻⁵ /°C
ทองเหลือง 1.9 × 10⁻⁵ /°C
เหล็ก 1.1 × 10⁻⁵ /°C
แก้ว 8.3 × 10⁻⁶ /°C

🔍 เนื้อหาเสริมจากคู่มือ ไม่อยู่ในผลการเรียนรู้บทที่ 16 · ค่าทองแดงเป็นค่าอ้างอิงทั่วไป 1.7 × 10⁻⁵ /°C · ระยะต่อองศาสุ่มใหม่ทุกครั้งที่เปิดหน้า