金属线膨胀系数测量

《金属线膨胀系数测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属线膨胀系数测量（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、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。考虑失当，甚至会造成工程的损毁 仪器的失灵，以及加工焊接中的缺陷和失败等等。【实验目的】学习测量金属线膨胀系数的一种方法。【实验仪器】金属线膨胀系数测量实验装置、YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪金属线膨胀系数测量实验装置如图1YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪面板如图2所示YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验温度设定上盘温度下盘温度测量选择下盘C上盘

2、 加热开关设定温度粗选远景仪器启动 复位设定温度细选图2【实验原理】 材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。线胀系数是选用材料的一项重 要指标。特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。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 L 的 物体，受热后其伸长量A L与其温度的增加量A t近似成正比，与原长L亦成正比，即1）式中的比例系数a称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。几种材料的线胀系数材料铜、铁、铝

3、普通玻璃、陶瓷殷钢熔凝石英a数里级-10-5 (C) -1-10-6 (C) -12X 10-6 (C) -110-7(C) -1实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同。某些合金，在金相组 织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。因此测定线胀系数也是了解材料特性的 一种手段。但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。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t时杆长L、1受热后温度达t时的伸长量A L和受热前后的温度t及t ,贝I该材料在（t , t ）温区的2 1 2 1 2 线胀系数为L （t t ）21其物理意义是固体材料在（t

4、 , t ）温区内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，起12单位为（C） -1。测线胀系数的主要问题是如何测伸长量A L。先粗估算出A L的大小，若L250mm，温度变化t -t lOOC，金属的a数量级为10-5 （C） -1 ，A0.25mm。对于21这么微小的伸长量，用普通量具如刚尺或游标卡尺是测不准的。可采用千分表（分度值为 0.001mm）、读数显微镜、光杆干放大法、光学干涉法。本实验中采用千分表测微小的线胀量。【实验内容和步骤】（ 1 ）开机Q如图1、图2所示，卸下三个下盘支撑螺钉，安装好实验装置，连接好电缆线，打开电源开关，“测量选择”开关旋至“设定温度”档，调节“设定温度粗选”

5、和“设定温度 细选”钮，选择设定加热盘为所需的温度（如50.0C）值。Q将“测量选择”开关拨向“上盘温度”档，打开加热开关，观察加热盘温度的变化, 直至加热盘温度恒定在设定温度（50.0C）。（ 2）测量当加热盘温度恒定在设定温度50.0C,读出千分表数值L，当温度分别为55.0C、160.0C、65.0C、70.0C、75.0C、80.0C、85.0C、90.0C、95.0C时，分别记下千分表读数L 、 L 、 L 、 L 、 L 、 L 、 L 、 L 、 L 。2345678910（3）用逐差法求出5C时金属棒的平均伸长量，由（2）式即可求出金属棒在（50C， 95 C）温区内的线胀系数。