固体线膨胀系数测定及改进方案.doc

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1、固体线膨胀系数测定及改进方案毕业生:王哲1311636指导教师:李忠摘要：本文主要了解金属热膨胀现象，记录测金属杆线膨胀系数的方法，学习掌握用光杠杆测微小长度变化。并用固体线膨胀系数测定仪，光杠杆，望远镜及标尺等多元器件来进行光杠杆实验测定。绝大数物质具有热涨冷缩的特性，在一维情况下，固体受热情况下长度进行增加称为线增加。在相同的条件下，不同材料的固体，其线性程度不同，我们引用线膨胀系数来表明固体的膨胀特性，是基本的物理参数之一，在建筑，桥梁工程，精密仪器，材料焊接等诸多实际生活中得到广泛应用。关键词：热膨胀，线膨胀，光杠杆Abstract:

2、Inthispaper,weunderstandthemetalthermalexpansionphenomenon,recordthemethodofmeasuringthealignmentpolecoefficientofexpansion,learningtomasterthelengthofthelightlevertomeasuretinychanges.Withsolidlinearexpansioncoefficientapparatus,opticallever,binocularsandrodandothercompone

3、ntsformorethantheexperimentalmeasurement.Thevastnumberofmaterialhasthecharacteristicsoftheheatfromthecold,inonedimensionalcase,thesolidsbyincreasingcalledlinelength.Underthesameconditions,differentmaterialsofsolid,itslineardegreeisdifferent,wequotedtoshowsolidlinearexpansio

4、ncoefficientofexpansionfeature,isoneofthebasicphysicalparametersinconstruction,bridgeengineering,precisioninstruments,weldingmaterials,andmanyotherwidelyusedinpracticallife.Keywords：Thermalexpansion，linearexpansion，Opticallever1.引言物理名词，有时也称为线弹性系数（linearexpansivity），表示材料膨胀或收

5、缩的程度。分为某一温度点的线膨胀系数和某一温度区间的线膨胀系数，后者称为平均线膨胀系数。前者是单位长度的材料每升高一度的伸长量；平均线膨胀系数是单位长度的材料在某一温度区间，每升高一度温度的平均伸长量。线膨胀系数随温度变化的规律类似于热容的变化。a值在很低温度时很小，随温度升高而很快增加，在德拜特征温度以上时趋向于常数。线膨胀系数的绝对值与晶体结构和键强度密切相关。键强度高的材料具有低的线膨胀系数。相对金属材料，耐火材料的键强大，线膨胀系数小。一般氧化物的α值在(8～15)×10K范围，二元硅酸盐物质的α值一般在(5．2～10)×10K碳化物

6、的a值为(5～7)×10K金刚石为1×1010K石英玻璃则由于其结构松弛，结构中四面体的线膨胀能为结构中的空隙所容纳，而具有极小的a值(0．5×1010K非等轴晶体沿不同晶轴的a值不同，尤其是石墨这类层状结构的物质。石墨的层内结合力强，层向a值很小(1×1010K)，层间结合力很弱，层间方向a值高达27×10K对于具有很强的非等轴性的晶体，某一方向上的n值可能为负数。由各向异性多晶体组成的耐火材料和由各相a值不同的多相多晶体组成的耐火材料，在烧成冷却过程中材料内会产生内应力。当晶界处于高的应力状态时，材料强度降低，甚至产生微裂纹。气孔率对耐火

7、材料的热膨胀特性也有影响。当气孔使材料内颗粒间的结合变弱时，a值变小。而连续固相中的封闭小气孔几乎不影响a值。多相多晶和复合材料的线膨胀系数是可以根据物相组成进行计算的。所有计算公式都以各相之间在内应力作用下不产生微裂纹为前提，所以实际上是一种近似的估算，多微裂纹的耐火材料，a的实测值和计算值的偏差可以用作衡量显微结构中缺陷数量的一种尺度。2.实验2.1固体线性测量的原理:线膨胀系数设在温度为t1时固体的长度为L1，在温度为t2时固体的长度为L2。实验指出，当温度变化范围不大时，固体的伸长量△L=L2－L1与温度变化量△t=t2－t1及固体的

8、长度L1成正比△L=αL1△t(1)式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数，由上式知：α=△L/Ll·1/△t(2)可以将α理解为当温度升高1℃时，固体增加的长度与原