线膨胀系数测定指导书线胀系数测定指导书.docVIP

PAGE  PAGE - 7 - 线膨胀系数的测定 一、概述 FD-LEA-B线膨胀系数测定仪是固体线膨胀系数的一种精密测定仪，固体线膨胀系数测量已列入大专院校的物理实验教学大纲中．本仪器对各种固体的热胀冷缩的特性可做出定量检测，并可对金属的线膨胀系数做精确测量． 本仪器的恒温控制由高精度数字温度传感器与单片电脑组成，炉内具有特厚良导体纯铜管作导热，在达到炉内温度热平衡时，炉内温度不均匀性≤±0.3℃，读数分辨率为0.1℃，加热温度控制范围为室温至80.0℃．本仪器为高等院校测量金属线膨胀系数的优质仪器． 二、仪器简介 1．仪器结构如图1所示，它由恒温炉、恒温控制器、千分表、待测样品等组成． 图1内部结构示意图 1.大理石托架 2.加热圈 3.导热均匀管 4.测试样品 5.隔热罩 6.温度传感器 7.隔热棒 8.千分表 9.扳手 10.待测样品 11.套筒 2．仪器使用方法： 1)被测物体为Φ8×400（mm）的圆棒； 2)整体要求平稳，因伸长量极小，故实验时应避免振动； 3)千分表安装须适当固定 (以表头无转动为准)且与被测物体有良好的接触(读数在0.2—0.3mm处较为适宜，然后再转动表壳校零)； 4)被测物体与千分表探头需保持在同一直线． 三、技术指标 1．温度控制分辨率：0.1℃ ； 2．样品加热炉内空间温度达到平衡时，温度不均匀性≤±0.3℃； 3．温度控制范围：室温至80℃； 4．伸长量测量精度：0.001mm，最大测量范围为0.000—1.000mm； 5．被测金属样品为Φ8×400（mm）的圆棒； 6．温控仪使用环境和外型尺寸： 1)输入电源：220V±10% 50Hz—60Hz 2)湿 度：85% 3)温 度：0—40.0℃ 4)外型尺寸：315×250×140(mm) 5)仪器重量：约3kg 7．电加热恒温箱外型尺寸：560×120×20 (mm) ． 四、实验项目 1．测量铁、铜、铝棒的线膨胀系数； 2．测量其它固体物质的线膨胀系数(要求加工成Φ8×400mm的圆棒)； 3．学习用作图法求物理量，并分析实验误差； 4．学会使用千分表和掌握温度控制仪的操作方法． 五、注意事项 不能用千分表去测量表面粗糙的毛坯工件或者凹凸变化量很大的工作，以防过早损坏表的零件，使用中应避免量杆过多地做无效运动，以防加快传动件的磨损； 测量时，量杆的移动不宜过大，更不可超过它的量程终止端，绝对不可敲打表的任何部位，以防损坏表的零件； 不要无故拆卸千分表内零件，不许将千分表浸放在冷却液或其它液体内使用； 千分表在使用后，要擦净装盒，不能任意涂擦油类，以防粘上灰尘影响灵活性． 线膨胀系数测试实验 【实验目的】 测定固体在一定温度区域内的平均线膨胀系数； 了解控温和测温的基本知识； 用最小二乘法处理实验数据． 【实验原理】 线胀系数的定义是，的物理意义是，在压强保持不变的条件下，温度升高1℃所引起的物体长度的相对变化．即 (1） 在温度升高时，一般固体由于原子的热运动加剧而发生膨胀，设L0为物体在初始温度下的长度，则在某个温度时物体的长度为 (2) 在温度变化不大时，是一个常数，可以将式（1）写为 (3) 是一个很小的量，附录中列出了几种常见固体材料的值． 当温度变化较大时，与有关，可用的多项式来描述: 其中为常数． 在实际测量中，由于相对比较小，一般地，忽略二次方及以上的小量．只要测得材料在温度至之间的伸长量，就可以得到在该温度段的平均线膨胀系数： (4) 其中和为物体分别在温度和下的长度，是长度为的物体在温度从升至的伸长量．实验中需要直接测量的物理量是，，和． 为了使的测量结果比较精确，不仅要对，和进行测量，还要扩大到对和相应的的测量．将式（4）改写为以下的形式： （5） 实验中可以等间隔改变加热温度（如改变量为10℃），从而测量对应的一系列．将所得数据采用最小二乘法进行直线拟合处理，从直线的斜率可得一定温度范围内的平均线膨胀系数． 【实验仪器】 图2 仪器的外观 实验主机、加热器、待测样品棒等． 【实验过程】 1．接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头； 2．旋松千分表固定架螺栓，转动固定架至使被测样品(Ф8×400mm金属棒)能插入特厚壁紫铜管内，再插入传热较差的如不锈钢短棒，用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线