固體線脹系數(shù)的測定

1、固體線脹系數(shù)的測定【實驗簡介】熱脹冷縮工程結(jié)構的設計 應用機械和儀器的制造 材料的加工 原因物體內(nèi)部分子熱運動加劇或減弱各種材料的熱脹冷縮的強弱是不同的，為了定 量區(qū)分它們，人們找到了表征這種熱脹冷縮特 性的物理量一線脹系數(shù)和體脹系數(shù)。【實驗目的】測定金屬的線脹系數(shù)，并學習一種測量微小 長度的方法。【實驗原理】1.材料的線脹系數(shù)材料的線膨脹是材料受熱膨脹時，在一維方向上 的伸長。III在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長度會增加, 設物體原長為厶 由初溫加熱至末溫切 物體伸 長為AL = alL(t2 /J物體受熱后，其伸長量與溫度的增加量成正比，和 原長也成正比。比例系數(shù)稱為固體的線脹系數(shù)。

2、2線脹系數(shù)的測量線脹系數(shù)是選材的一項重要指標，不同材料的線脹系數(shù)是不同的，塑料的線脹系數(shù)最大，其 次是金屬、殷鋼，石英的線脹系數(shù)很小，因此, 殷鋼、石英多被用在精密測量儀器中。下表給出了幾種材料的線脹系數(shù)。鋼鐵鋁陶瓷殷鋼石英譏710-510-510-510-6106106107ZL是一個微小變化量。以金屬為例，若原長為300mm,溫度變化100C,金屬的線脹系數(shù)同 約為10_500_1,可以估計出AL 0.30mmo考慮到測量方便和測量精度，本實驗采用光杠桿 法測量。光杠桿系統(tǒng)是由平面鏡及底座，望遠鏡和標尺組成的。2DAL內(nèi)二血片）a (b2-bl_2WG【實驗儀器】線脹系數(shù)測定儀、光杠桿、望

3、遠鏡和標尺、 數(shù)字溫應計、鋼卷尺、游標卡尺、待測銅管?！緦嶒瀮?nèi)容與步驟】1用鋼卷尺測量（一次）待測銅管的原長I后,將其放入線脹系數(shù)測定儀的加熱金屬圓筒中;2. 調(diào)節(jié)光杠桿的前后足尖的長度。將光杠桿的后足尖置于待測銅管的上端，二前足尖置于固定臺上的溝槽中，鏡面豎直放置。3. 在光杠桿前l(fā)l2m處放置望遠鏡及標尺架, 調(diào)節(jié)望遠鏡及標尺架處于水平且與平面鏡等高o4. 調(diào)節(jié)望遠鏡及標尺架的 位置和望遠鏡 的仰角，沿望 遠鏡軸線方向（借助望遠鏡 上的準星）能通過鏡面看到 標尺（實際是 看到標尺在鏡 后的成像）。5. 調(diào)節(jié)目鏡，看清十字叉絲，調(diào)節(jié)調(diào)焦手輪，看 清標尺的像，并使像與十字叉絲之間無視差，即 眼

4、睛上下移動時，標尺與叉絲沒有相對移動。1234567t/Cb/mm測量6到7個點。一 ”6. 當金屬筒被加熱后，待測銅管逐漸伸長，每間 隔10C記錄一次望遠鏡叉絲橫線所對標尺的數(shù)值, 測量6到7個點。7.以/ (C)為橫坐標，b (mm)為縱坐標，在 坐標紙上作出關系曲線，求直線斜率肌k - (Z?2 勺)/(2 心)trc8用米尺測量（一次）標尺到平面鏡間的距離D。9.將光杠桿在白紙上輕輕壓出三個足尖印痕， 用游標卡尺測量（一次）其后足尖到兩前足尖連10.計算銅管的線脹系數(shù)kloc,=2DLUL=UD=B= inst = 5mmU l = A 伽=002mm（）2+（牛）2+（牛2Uai =

5、內(nèi)（計算值）“【實驗結(jié)果】L 測量值 I/厶(mm) D二測量值土 UD (mm) I 測量值土 q (mm)=計算值 t7a/(C_1)【實驗報告的要求】1. 實驗名稱2實驗儀器3.實驗目的4實驗原理及所采用的實驗方法5. 實驗內(nèi)容6. 原始數(shù)據(jù)7. 數(shù)據(jù)處理1.的目鏡及物鏡鏡面,實2.3.用望遠鏡讀出叉絲橫線在標尺上的讀數(shù)蝕扌,不要壓 桌面；4 該舉驗在纏量讀數(shù)時是在溫度連續(xù)變化時進行,因此 讀數(shù)時要快而準。5.實驗時應盡量減少走動和震動保持安靜,以免影 響測量的準確性?！窘虒W要求】1. 測量的數(shù)據(jù)結(jié)果應在規(guī)定的范圍內(nèi)；2. 多項測量內(nèi)容都有互相交叉的內(nèi)容，應考察學 生的實驗結(jié)果是否前后一致；3. 考察實驗報告的結(jié)果是否與原始數(shù)據(jù)相符。【實驗重點和難點】固體的體脹系數(shù)的理論原理和實驗測量方法以及光杠桿原理;2. 實驗數(shù)據(jù)處理：結(jié)果的有效數(shù)字、不確定度的 正確表達；3光學系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、升溫快慢的掌握、鏡面角度的變化對讀數(shù)的影響等?！绢A習抽查問題與思考題】1 實驗中各長度量用不同的儀器來測定，是怎樣 考慮葩？為樣么？2. 本實驗中固體的線脹系數(shù)測量誤差的傳遞公式圭要測量誤差有哪些？請估算各測量量 的不