金屬线热膨胀系数实验讲义.docVIP

固体线热膨胀系数的测定 物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。也有少数物质在一定的温度范围内，温度升高时，其体积反而减小。在相同条件下，固体的膨胀比气体和液体小得多，直接测定固体的体积膨胀比较困难。但根据固体在温度升高时形状不变可以推知，一般而言，固体在各方向上膨胀规律相同。因此可以用固体在一个方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀。测量固体线热膨胀系数的方法和实验仪器有很多种，本实验只是其中的一种一、实验目的 ⒈ 了解DH4608热膨胀系数实验仪的基本结构和工作原理。 ⒉ 掌握千分表和温度控制仪的方法。 ⒊ 掌握测量线热膨胀系数的基本原理。 4．测量、铜线膨胀系数。二、实验原理 在一定温度范围内，原长为（在＝0℃时的长度）的物体受热温度升高，一般固体会由于原子的热运动加剧而发生膨胀，在t（单位℃）温度时，伸长量△L，它与温度的增加量△t（△t=t-）近似成正比，与原长也成正比，即： △L=××△t （1） 此时的总长是： ＝+△L （2） 式中为固体的线膨胀系数，它是固体材料的热学性质之一。在温度变化不大时，是一个常数，可由式（1）和（2）得 （3） 由上式可见，的物理意义：当温度每升高1℃时，物体的伸长量△L与它在0℃时的长度之比。当温度变化较大时，可用t的多项式来描叙： ＝A+Bt+C+…… 式中A，B，C为常。 在实际的测量当中，通常测得的是固体材料在室温下的长度及其在温度至之间的伸长量，就可以得到热膨胀系数，这样得到的热膨胀系数是平均热膨胀系数： （4） 式中和分别为物体在和下的长度，△＝-是长度为的物体在温度从升至的伸长量。在实验中我们需要直接测量的物理量是，，和。 为了得到精确的测量结果，因此，我们需要得到精确的，这样不仅要对，和进行精确的测量，还要扩大到对和相应的温度的测量。即： i=1,2,3,…… （5） 在实验中我们等温度间隔的设置加热温度（如等间隔5℃或10℃），从而测量对应的一系列。将所得到的测量数据采用最小二乘法进行直线拟合处理，从直线的斜率可得到一定温度范围内的平均热膨胀系数。 三、实验仪器使用说明 、 图1结构图 1 2-待测样品 3-挡板 4-千分表 3、通常热电偶安装座安装在待测样品中间位置即挡板和左侧固定点的中间。安装座的一侧有一小孔，将热电偶涂上导热硅脂插在小孔中，实验仪上显示的是热电偶的热电势，查找铜-康铜热电偶分度表可以得出温度值。 4、千分尺与挡板的位置要安装合适，既要保证二者间没有间隙，又要保证千分尺有足够的伸长空间。 5、样品的一端用硅胶管与恒温水浴锅出水口相连，一端与恒温水浴锅的进水口相连。 6、在水浴锅没有和样品连接好的情况下不要将水泵电源打开。 7、打开水浴锅电源之前仔细检查连接是否正确。 8、温度控制设定值不要超过80度。 9、实验过程中防止水浴锅干烧。 10、实验过程中不能振动仪器和桌子，否则会影响千分表读数。千分表是精密仪表，不能用力挤压。 l、℃设定一个控温点，记录样品上的实测温度，和千分表上的变化值 12、△L和△t通过公式 计算线热膨胀系数并画出△t（作x轴）（作y轴）的曲线图固体线热膨胀系数测定表 测量： (oC) 35 40 45 50 55 60 65 70 实测温度 (mv) (oC) 千分表读数（mm） △L（mm）△Li+1-△Li 0 △ti+1（mm）△ti+1-△ti 0 α 附录二 固体的线膨胀系数表 物质 温度 线膨胀系数/（℃） 铝 0～100℃ 0～100℃ 0～100℃ 0～100℃mV) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -10 -0.383 -0.421 -0.458 -0.496 -0.534 -0.571 -0.608 -0.646 -0.683 -0.720 -0 0.000 -0.039 -0.077 -0.116 -0.154 -0.193 -0.231 -0.269 -0.307 -0.345 0 0.000 0.039 0.078 0.117 0.156 0.195 0.234 0.273 0.312 0.351 10 0.391 0.43