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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑金属线热膨胀系数实验讲义 固体线热膨胀系数的测定 物体因温度变更而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。通常是指外压强不变的处境下，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。也有少数物质在确定的温度范围内，温度升高时，其体积反而减小。在一致条件下，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对比困难。但根据固体在温度升高时外形不变可以推知，一般而言，固体在各方向上膨胀规律一致。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测验仪器有好多种，本测验只是其中的一种。 一、测验目的 了解DH4608A金属热膨胀系数
2、测验仪的根本布局和工作原理。 掌管千分表和温度操纵仪的使用方法。 掌管测量金属线热膨胀系数的根本原理。 4测量不锈钢管、紫铜管的线膨胀系数。 5、学会用热电偶测量温度。 二、测验原理 在确定温度范围内，原长为L0（在t00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-t0）近似成正比，与原长L0也成正比，即： L=?L0t （1） 此时的总长是： LtL0+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 ?Lt?L0?L1? （3） L0
3、tL0t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+Ct2+ 式中A，B，C为常数。 在实际的测量当中，通常测得的是固体材料在室温t1下的长度L1及其在温度t1至t2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?： ?L2?L1?L21? （4） L1?t2?t1?L1?t2?t1?式中L1和L2分别为物体在t1和t2下的长度，L21L2-L1是长度为L1的物体在温度从t1升至t2的伸长量。在测验中我们需要直接测量的物理量是?L21， L1，t1和t2。 为了得到精确的测量结
4、果，因此，我们需要得到精确的?，这样不仅要对 ?L21，t1和t2举行精确的测量，还要扩大到对?Li1和相应的温度ti的测量。即： ?Li1?L1(ti?t1) i=1,2,3, （5） 在测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?Li1。将所得到的测量数据采用最小二乘法举行直线拟合处理，从直线的斜率可得到确定温度范围内的平均热膨胀系数?。 三、测验仪器使用说明 1、仪器组成 1 恒温水浴锅 DH4608A金属热膨胀系数测验仪、千分表、待测样品、测验架 2、测验架如下图所示 图1 测验架布局图 1-热电偶安装座 2-待测样品 3-挡板 4-千分表 3、通常热
5、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，测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适合，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处境下不要将水泵电源开启。 7、开启水浴锅电源之前留心检查连接是否正确。 8、温度操纵设定值不要超过80度。 9、测验过程中防止水浴锅干烧。 10、测验过程中不能振动仪器和桌子，否那么会影响千分表读数。 11、千分
6、表是细致仪表，不能用力挤压。 四、测验步骤： l、将测验样品固定在测验架上，拧紧锁紧螺钉，留神挡板要正对着千分表 2、调理千分表和挡板的相对位置，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。 2 3、调理热电偶安装座的位置，使其处在待测样品的中间 4、将热电偶涂上导热硅脂，插在热电偶安装座的小孔中，热电偶传感器的插头和测验仪上的插座相连。 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、关闭水泵电源。 7、确保水浴锅内有足够的水。 8、结果检查仪器连接是否正确，仪器各片面的相对位置摆放适合。 9、开启仪器电源，进入测验。 10、开启水泵开关。 11
7、、每5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、根据数据L和t。通过公式 ?L L?t计算线热膨胀系数并画出t（作x轴）-?L（作y轴）的曲线图，查看其线性。与参考值举行对比，计算出测量的百分误差。 3 附录一： 固体线热膨胀系数测定表 测.量样品： 初始长度L= 设定温度ti (oC) 实测温度 (mv) (oC) 1 2 3 4 5 6 7 8 35 40 45 50 55 60 65 70 千分表读数Li（mm） Li+1（mm）=Li+1-Li 0 ti+1（mm）=ti+1-ti ?LL?t0 4 附录二 固体的线膨胀系数表 物质 温度 线膨胀系数/10（）?1
8、?6 铝 0100 22.024.0 铁 0100 11.5413.20 青铜 0100 17.1018.02 黄铜 0100 18.1020.08 注：仅供参考，不同金属材料的线膨胀系数不一致；在不同的温度段也不同。 附录三 铜康铜热电偶分度表 温度) -10 -0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 5 热电势(mV) 0 -0.383 0.000 0.000 0.391 0.789 1.196 1.611 2.035 2.467 2.908 3.357 3.813 4.277 4
9、.749 5.227 5.712 6.204 6.702 7.207 7.718 8.235 8.757 9.286 1 -0.421 -0.039 0.039 0.430 0.830 1.237 1.653 2.078 2.511 2.953 3.402 3.859 4.324 4.796 5.275 5.761 6.254 6.753 7.258 7.769 8.287 8.810 2 -0.458 -0.077 0.078 0.470 0.870 1.279 1.695 2.121 2.555 2.997 3.447 3.906 4.371 4.844 5.324 5.810 6.303
10、 6.803 7.309 7.821 8.339 8.863 3 -0.496 -0.116 0.117 0.510 0.911 1.320 1.738 2.164 2.599 3.042 3.493 3.952 4.418 4.891 5.372 5.859 6.353 6.853 7.360 7.872 8.391 8.915 4 -0.534 -0.154 0.156 0.549 0.951 1.361 1.780 2.207 2.643 3.087 3.538 3.998 4.465 4.939 5.420 5.908 6.403 6.903 7.411 7.924 8.443 8.9
11、68 5 -0.571 -0.193 0.195 0.589 0.992 1.403 1.865 2.250 2.687 3.131 3.584 4.044 4.512 4.987 5.469 5.957 6.452 6.954 7.462 7.975 8.495 9.024 6 -0.608 -0.231 0.234 0.629 1.032 1.444 1.882 2.294 2.731 3.176 3.630 4.091 4.559 5.035 5.517 6.007 6.502 7.004 7.513 8.027 8.548 9.074 7 -0.646 -0.269 0.273 0.6
12、69 1.073 1.486 1.907 2.337 2.775 3.221 3.676 4.137 4. 607 5.083 5.566 6.056 6.552 7.055 7.564 8.079 8.600 9.127 8 -0.683 -0.307 0.312 0.709 1.114 1.528 1.950 2.380 2.819 3.266 3.721 4.184 4.654 5.131 5.615 6.105 6.602 7.106 7.615 8.131 8.652 9.180 9 -0.720 -0.345 0.351 0.749 1.155 1.569 1.992 2.424 2.864 3.312 3.767 4.231 4.701 5.179 5.663 6.155 6.652 7.156 7.666 8.183 8.705 9.233 7
