金属线膨胀系数测定.doc

金属线膨胀系数的测量 绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性，这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。这个性质在工程结构的设计中，在机械和仪器的制造中，在材料的加工（如焊接）中，都应考虑到。否则，将影响结构的稳定性和仪表的精度。材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。 一、实验教学目的 1．掌握一种测线膨胀系数的方法； 2．应用逐差法处理数据。 二、实验教学重难点 1.千分表的读数 2.逐差法处理数据 三、实验仪器与用具 固体线膨胀系数测定仪、千分表、直尺 四、实验原理 固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明，在一定的温度范围内，原长为的物体，受热后其伸长量与其温度的增加量近似成正比，与原长亦成正比，即 式中的比例系数称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。 为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。由（1）式可知，测量出时杆长、受热后温度达时的伸长量和受热前后的温度及，则该材料在（，）温区的线胀系数为： （2） 其物理意义是固体材料在（t1,t2）温区内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为（℃）-1。本实验中采用千分表测微小的线胀量。 五、实验步骤 1、用直尺测出室温下待测金属杆的原长L，测三次求出算术平均值。 2、连接好电缆连接线，将待测金属杆插于加热盘内，调节螺钉，使千分表的指针转动一个微小的角度。 3、打开仪器，设定温度为55摄氏度，开始加热金属杆。 4、从20度开始，即T1 20度，温度依次递增3，且递增7次（依次为23℃、26.0℃、29.0℃、32.0℃、35.0℃、38.0℃、41.0℃），随着温度的上升，千分表开始旋转，当温度稳定后，记下此时的温度值（ 23度、 26度、、、、、）及千分表读数（L、L、L、L、L、L、L）。 5、用逐差法求出温度每升高3℃时铜杆的平均伸长量，由（2）式即可求出铜杆在这个温区（如45.0℃）内的线胀系数。 六、数据记录及处理 1、测量铜杆的原长L 测量次数 1 2 3 平均值 L / mm 2、记录对应温度时的千分表读数 20 3、计算得到铜杆的线胀系数 ①温度每升高3时，由逐差法处理数据，可得铜杆的平均伸长量为： （mm） ②铜杆在（20 ， 41）温区的线胀系数为： 4、误差分析