固體線脹系數(shù)的測(cè)定

1、固體線脹系數(shù)的測(cè)定【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】熱脹冷縮工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 應(yīng)用機(jī)械和儀器的制造 材料的加工 原因物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)加劇或減弱各種材料的熱脹冷縮的強(qiáng)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)?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y(cè)定金屬的線脹系數(shù)，并學(xué)習(xí)一種測(cè)量微小 長(zhǎng)度的方法?！緦?shí)驗(yàn)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(shí)，在一維方向上 的伸長(zhǎng)。III在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長(zhǎng)度會(huì)增加, 設(shè)物體原長(zhǎng)為厶 由初溫加熱至末溫切 物體伸 長(zhǎng)為AL = alL(t2 /J物體受熱后，其伸長(zhǎng)量與溫度的增加量成正比，和 原長(zhǎng)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(cè)量線脹系數(shù)是選材的一項(xiàng)重要指標(biāo)，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(cè)量?jī)x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(gè)微小變化量。以金屬為例，若原長(zhǎng)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(jì)出AL 0.30mmo考慮到測(cè)量方便和測(cè)量精度，本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿 法測(cè)量。光杠桿系統(tǒng)是由平面鏡及底座，望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺組成的。2DAL內(nèi)二血片）a (b2-bl_2WG【實(shí)驗(yàn)儀器】線脹系數(shù)測(cè)定儀、光杠桿、望

3、遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺、 數(shù)字溫應(yīng)計(jì)、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、待測(cè)銅管?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】1用鋼卷尺測(cè)量（一次）待測(cè)銅管的原長(zhǎng)I后,將其放入線脹系數(shù)測(cè)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(zhǎng)度。將光杠桿的后足尖置于待測(cè)銅管的上端，二前足尖置于固定臺(tái)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(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架, 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架處于水平且與平面鏡等高o4. 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架的 位置和望遠(yuǎn)鏡 的仰角，沿望 遠(yuǎn)鏡軸線方向（借助望遠(yuǎn)鏡 上的準(zhǔn)星）能通過鏡面看到 標(biāo)尺（實(shí)際是 看到標(biāo)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(biāo)尺的像，并使像與十字叉絲之間無(wú)視差，即 眼

4、睛上下移動(dòng)時(shí)，標(biāo)尺與叉絲沒有相對(duì)移動(dòng)。1234567t/Cb/mm測(cè)量6到7個(gè)點(diǎn)。一 ”6. 當(dāng)金屬筒被加熱后，待測(cè)銅管逐漸伸長(zhǎng)，每間 隔10C記錄一次望遠(yuǎn)鏡叉絲橫線所對(duì)標(biāo)尺的數(shù)值, 測(cè)量6到7個(gè)點(diǎn)。7.以/ (C)為橫坐標(biāo)，b (mm)為縱坐標(biāo)，在 坐標(biāo)紙上作出關(guān)系曲線，求直線斜率肌k - (Z?2 勺)/(2 心)trc8用米尺測(cè)量（一次）標(biāo)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(gè)足尖印痕， 用游標(biāo)卡尺測(cè)量（一次）其后足尖到兩前足尖連10.計(jì)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(jì)算值）“【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】L 測(cè)量值 I/厶(mm) D二測(cè)量值土 UD (mm) I 測(cè)量值土 q (mm)=計(jì)算值 t7a/(C_1)【實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求】1. 實(shí)驗(yàn)名稱2實(shí)驗(yàn)儀器3.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理及所采用的實(shí)驗(yàn)方法5. 實(shí)驗(yàn)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(shí)2.3.用望遠(yuǎn)鏡讀出叉絲橫線在標(biāo)尺上的讀數(shù)蝕扌,不要壓 桌面；4 該舉驗(yàn)在纏量讀數(shù)時(shí)是在溫度連續(xù)變化時(shí)進(jìn)行,因此 讀數(shù)時(shí)要快而準(zhǔn)。5.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量減少走動(dòng)和震動(dòng)保持安靜,以免影 響測(cè)量的準(zhǔn)確性?！窘虒W(xué)要求】1. 測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)；2. 多項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容都有互相交叉的內(nèi)容，應(yīng)考察學(xué) 生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否前后一致；3. 考察實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果是否與原始數(shù)據(jù)相符?！緦?shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)】固體的體脹系數(shù)的理論原理和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法以及光杠桿原理;2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：結(jié)果的有效數(shù)字、不確定度的 正確表達(dá)；3光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、升溫快慢的掌握、鏡面角度的變化對(duì)讀數(shù)的影響等。【預(yù)習(xí)抽查問題與思考題】1 實(shí)驗(yàn)中各長(zhǎng)度量用不同的儀器來(lái)測(cè)定，是怎樣 考慮葩？為樣么？2. 本實(shí)驗(yàn)中固體的線脹系數(shù)測(cè)量誤差的傳遞公式圭要測(cè)量誤差有哪些？請(qǐng)估算各測(cè)量量 的不