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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划热导率和线膨胀系数的测量实验报告固体热膨胀系数的测量班级：姓名：学号：实验日期：一、实验目的测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。二、仪器及用具热膨胀系数测定仪(尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等)三、实验原理1材料的热膨胀系数线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温t1加热至末温t2，物体伸长了L,则有?L?L=L(t2-t1)Lt2-t1=此式表明，物体受热后其伸
2、长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。2线胀系数的测量在式中L是个极小的量，这样微小的长度变化，普通米尺、游标卡尺的精度是不够的，可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。考虑到测量方便和测量精度，我们采用光杠杆法测量。光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和米尺组成的。光杠杆放大原理如下图所示：当金属杆伸长L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b1、b2，这时有：带入式得固体线膨胀系数为：b2-b1?L=2Dl?L=(b2-b1)l2D=l(b2-b1)l=k2DLt2-t12DL四、实验步骤及操作1.单击
3、登陆进入实验大厅2.选择热力学试验单击3.双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面4.在实验界面单击右键选择“开始实验”5.调节平面镜至竖直状态6.进行望远镜调节，调节方位、聚焦、目镜是的标尺刻线清晰，调节中丝读数为,并打开望远镜视野7.单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止8.单击卷尺，分别测量l、D，9以t为横轴，b为纵轴作b-t关系曲线，求直线斜率。10.代入公式计算线膨胀系数值。由图得k=五、实验数据记录与处理六、思考题1对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？答：不是。因为同一材料在不同的温度区域，其线性系数
4、是不同的，有实验结果的事实可证明。2你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？答：目前想不到更好地方法。3.引起测量误差的主要因素是什么？答：仪器的精准度，操作过程中的不可避免性的失误，温度变化的控制，铜棒受热不均匀等。材料热膨胀系数的测量一、实验目的1、了解测定热膨胀系数曲线对生产的指导意义2、掌握PCY型高温卧式膨胀仪和ZRPY-200热膨胀系数测定仪的使用和软件操作；3、掌握示差法测定热膨胀系数的原理和方法，使用热膨胀仪测量不同材料的热膨胀系数。二实验原理1、测量热膨胀系数的意义物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料
5、的热稳定性好坏的一个重要指标。在实际应用中，当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，选择材料的热膨胀系数显得尤为重要，如玻璃仪器、陶瓷制品的焊接加工，都要求二种材料具备相近的膨胀系数。在电真空工业和仪器制造工业中广泛地将非金属材料(玻璃、陶瓷)与各种金属焊接，也要求两者有相适应的热膨胀系数；如果选择材料的膨胀系数相差比较大，焊接时由于膨胀的速度不同，在焊接处产生应力，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两种材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用一个中间膨胀值，从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小
6、相等的张应力，恰当地利用这个特性，可以增加制品的强度。因此，测定材料的热膨胀系数具有重要的意义。2、测量原理一般的普通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数，其意义是温度升高1时单位长度上所增加的长度，单位为厘米/厘米度。假设物体原来的长度为L0，温度升高后长度的增加量为?L，它们之间存在如下关系：?LL01?t式中，1称为线膨胀系数，也就是温度每升高1时，物体的相对伸长。当物体的温度从T1上升到T2时，其体积也从V1变化为V2，则该物体在T1至T2的温度范围内，温度每上升一个单位，单位体积物体的平均增长量为=(V1V2）V1(2)式中，为平均体膨胀系数。从测试技术来说，测体膨胀系数较为复杂。因
7、此，在讨论材料的热膨胀系数时，常常采用线膨胀系数：L1(3)式中：试样的平均线膨胀系数；L1在温度为T1时试样的长度；L2在温度为T2时试样的长度；必须指出，由于膨胀系数实际上并不是一个恒定的值，而是随温度变化的，所以上述膨胀系数都是具有在一定温度范围?t内的平均值的概念，因此使用时要注意它适用的温度范围，如：(0300)=10-7/k。本实验主要测量材料的平均线膨胀系数。三、测量方法目前，测定材料线膨胀系数的方法很多，有示差法(或称“石英膨胀计法”)、双线法、光干涉法、重量温度计法等。在所有这些方法中，示差法具有广泛的实用意义。本实验采用示差法。示差法是基于采用热稳定性较好的材料如石英玻璃在
8、较高温度下，其线膨胀系数随温度而改变的性质很小，当温度升高时，石英玻璃与其中的待测试样与石英玻璃棒都会发生膨胀，但是待测试样的膨胀比石英玻璃管上同样长度部分的膨胀要大。因而使得与待测试样相接触的石英玻璃棒发生移动，这个移动是石英玻璃管、石英玻璃棒和待测试样三者的同时伸长和部分抵消后在千分表上所显示的L值，它包括试样与石英玻璃管和石英玻璃棒的热膨胀之差值，测定出这个系统的伸长之差值及加热前后温度的差数，并根据已知石英玻璃的膨胀系数，便可算出待测试样的热膨胀系数。图1石英膨胀仪内部结构热膨胀分析图1是石英膨胀仪的工作原理分析图，从图中可见，膨胀仪上千分表上的读图数为：?L=?L1-?L2由此得到试
9、样的净伸长：?L1=?L+?L2根据定义，待测试样的线膨胀系数=/）+）其中?L2石所以石+）若温度差为t2t1，则待测试样的平均线膨胀系数可按下式计算：石+?L/L(t2-t1)式中：石石英玻璃的平均线膨胀系数。四、实验设备和试样所用仪器：低温：1、ZRPY-200低温膨胀仪；2、YDZ-15自增压低温容器、3、计算机及软件、4、数据接口。完成-60200度热膨胀性能测试。高温：1、PCY-1200高温膨胀仪；2、计算机及软件、3、数据接口。完成室温1200度热膨胀性能测试。测试材料从-60500度以上热膨胀性能，试样采用玻璃、陶瓷、铝、钢、铜、塑料等，把试样加工成长方体形状。五、实验步骤1
10、接好路线并检查。2先把石英玻璃管放入电炉腔；再把准备好的待测试样小心地装入石英玻璃管内；然后装进石英玻璃棒，使石英玻璃棒紧贴试样；安装千分表，使千分表的顶杆轻轻顶压在石英玻璃棒的末端，并调零。3接通电源，等电压稳定后，调节自耦调压器，以3/min的速率升温，每隔2分钟记一次千分表的读数和电位差计的读数，直到千分表上的读数向后退为止。将所测数据记入下表。表2测试结果记录表试样编号：试样原始长度L：六、实验数据处理1根据原始数据，在直角毫米坐标纸中绘出待测材料的线膨胀曲线。确定t1、t2，并根据t1、t2确定L1、L2。2按公式石+?L/L(t2-t1)计算被测材料的平均膨胀系数。3对于玻璃材料，
11、从热膨胀曲线上确定其特征温度Tg和Tf。七、注意事项1被测试样和石英玻璃棒、千分表顶杆三者应平直相接，并保持在石英玻璃管的中轴区，以消除摩擦与偏斜影响造成的误差。2试样与石英玻璃棒要紧紧接触使试样的膨胀增量及时传递给千分表，在加热测定前要使千分表顶杆紧至指针转动23圈，确定一个初读数。3升温速度不宜过快，以控制23分钟为宜，并维持整个测试过程的均匀升温。4热电偶的热端尽量靠近试样中部、但不应与试样接触。测试过程中不要触动仪器，也不要振动实验台桌。南昌大学物理实验报告实验名称：金属线胀系数的测定学院：信息工程学院专业班级：计科162班学生姓名：李哲学号：实验地点：基础实验大楼座位号：19号实验时间：第六周星期5上午9;45开始目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
