金属线膨胀系数测定实验课件.ppt

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1、金属线膨胀系数测量海南大学大学物理实验室1、学习并掌握测量金属线膨胀系数的一种方法。2、学会用千分表测量长度的微小增量。一、实验目的温度升高（降低）热运动加剧（减慢）原子间距增大（减小）热膨胀（冷缩）二、实验原理固体的热胀冷缩是由于构成质的原子或离子之间振动的平均平衡位置随温度的变化而发生变化造成的。各种材料的热胀冷缩的强弱是不同的，为了定量的描述固体材料的热胀冷缩特性，在物理学中引进了膨胀系数的概念。—线胀系数和体胀系数。线膨胀：固体的线度随温度的升高(或降低）而变化的现象（材料受热膨胀时，在一维方向的伸长）。体膨胀：无论物质是哪种

2、（固体、液体或气体）形态的变化，都称之为体膨胀。体胀系数：物体的温度改变1℃时，其体积的变化量和它在0℃时体积的比值。材料的线胀系数的数据是工程设计所需考虑的重要参数之一，测定固体的线膨胀系数有着重要的实际意义。当两种材料焊接在一起时就要考虑膨胀系数是否相等或相近，否则一旦温度改变,焊接处就会产生松动或断裂等问题。因此,必须对材料的线膨胀系数进行测定。设金属棒在温度t0(0c)时的长度为L0，当其温度上升到t(0c)时,它的长度Lt可由下式表示：式中，α即为该物体的线膨胀系数（简称线胀系数）将上式改写成：2．线胀系数的测量线胀系数是选

3、材的一项重要指标，不同材料的线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其次是金属，石英的线胀系数很小，因此，石英多被用在精密测量仪器中。下表给出了几种材料的线胀系数。（1）线胀系数α的物理意义（2）测量线胀系数的关键：ΔL（3）估测ΔL大小：若L0=500mm，t-t0=1000c，α的数量级为则可估算出ΔL=0.5mm10-5(0c)-1，本实验采用千分表法（分度值为0.001mm）测微小的长度变化ΔL三实验仪器FB712型金属线膨胀系数测量仪实验装置如图1、图2所示：有效量程：0~1mm;主指针：每圈200格，每格0.001mm;副指

4、针：每格0.2mm，共分5格，总计1mm0.2+133.1*0.001=0.3331四实验内容1.参照图1，2安装好实验装置，打开电源开关，从仪器面板水位显示器上观察水位情况。2.将铜管对应的测温传感器信号输出插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接（红对红、黑对黑）。将千分表装在被测介质铜管的自由伸缩端固定位置上，使千分表测试端与被测介质接触，为了保证接触良好，一般可使千分表初读数为0.2mm左右（即使千分表副指针读数在0.2mm数值附近），把该数值作为初读数对待，不必调零。3.正常测量时，按下加热按钮（高速或低速均可，但低速档由于功

5、率小，一般最多只能加热到50ºC左右)，观察被测金属管温度的变化。4.测量并记录数据:当被测介质温度为35ºC时，读出千分表数值L35,记入表中。接着在温度38ºC,41ºC,44ºC,47ºC,50ºC,53ºC,56ºC,59ºC,62ºC,65ºC,68ºC时，记录对应的千分表读数L35,L38，L41，L44，L47，L50.........L68。当温度由68ºC下降到35ºC时，分别再次对应记录千分表读数。5.用逐差法求出温度每升高3ºC金属棒的平均伸长量，由公式即可求出金属棒在（35ºC~68ºC）温度区间的线膨胀系数。

6、四数据表格及处理用逐差法处理数据，计算注：铜棒原长L0=499.5mm5962铜管温度五问题与讨论1.该实验的误差来源主要有哪些?2.如何利用逐差法处理数据?3.利用千分表读数应注意哪些问题?如何消除误差?