DH4608A型金屬熱膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀

1、DH4608A型金屬熱膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀使用說明書杭州大華儀器制造有限公司固體的線熱膨脹系數(shù)的測(cè)量物體因溫度改變而發(fā)生的膨脹現(xiàn)象叫“熱膨脹”。通常是指外壓強(qiáng)不變的情況下，大多數(shù)物質(zhì)在溫度升高時(shí)，其體積增大，溫度降低時(shí)體積縮小。也有少數(shù)物質(zhì)在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度升高時(shí)，其體積反而減小。在相同條件下，固體的膨脹比氣體和液體小得多，直接測(cè)定固體的體積膨脹比較困難。但根據(jù)固體在溫度升高時(shí)形狀不變可以推知，一般而言，固體在各方向上膨脹規(guī)律相同。因此可以用固體在一個(gè)方向上的線膨脹規(guī)律來表征它的體膨脹。我公司的DH4608A型金屬熱膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀是對(duì)固體線熱膨脹系數(shù)的一種直讀式測(cè)量?jī)x，在大專院校的普通物理實(shí)驗(yàn)

2、教學(xué)中對(duì)物質(zhì)的熱脹冷縮的特性可做出定量考查，并可對(duì)金屬的線膨脹系數(shù)做精確測(cè)量計(jì)算。物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)，原長(zhǎng)為的物體受熱后伸長(zhǎng)量與其溫度的增加量近似成正比，與原長(zhǎng)也成正比，即：。式中為固體的線熱膨脹系數(shù)。實(shí)驗(yàn)證明：不同材料的線膨脹系數(shù)是不同的。同學(xué)可對(duì)已配備的實(shí)驗(yàn)不銹鋼管、銅管等進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算其線膨脹系數(shù)。本儀器由恒溫水浴鍋、循環(huán)水泵、千分尺、管狀被測(cè)材料、康銅熱電偶溫度計(jì)組成，實(shí)驗(yàn)方法直觀，測(cè)量精度高。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解DH4608A金屬熱膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 掌握千分表和溫度控制儀的使用方法。 掌握測(cè)量金屬線熱膨脹系數(shù)的基本原理。4測(cè)量不銹鋼管、紫銅管等的線膨脹系數(shù)。5、學(xué)

3、會(huì)用熱電偶測(cè)量溫度。5. 學(xué)會(huì)用圖解圖示法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析實(shí)驗(yàn)誤差二、實(shí)驗(yàn)原理在一定溫度范圍內(nèi)，原長(zhǎng)為（在0時(shí)的長(zhǎng)度）的物體受熱溫度升高，一般固體會(huì)由于原子的熱運(yùn)動(dòng)加劇而發(fā)生膨脹，在t（單位）溫度時(shí)，伸長(zhǎng)量L，它與溫度的增加量t（t=t-）近似成正比，與原長(zhǎng)也成正比，即：L=××t （1）此時(shí)的總長(zhǎng)是： +L （2）式中為固體的線膨脹系數(shù)，它是固體材料的熱學(xué)性質(zhì)之一。在溫度變化不大時(shí)，是一個(gè)常數(shù)，可由式（1）和（2）得 （3）由上式可見，的物理意義：當(dāng)溫度每升高1時(shí)，物體的伸長(zhǎng)量L與它在0時(shí)的長(zhǎng)度之比。是一個(gè)很小的量，附錄中列有幾種常見的固體材料的值。當(dāng)溫度變化較大時(shí)，

4、可用t的多項(xiàng)式來描敘：A+Bt+C+式中A，B，C為常數(shù)。在實(shí)際的測(cè)量當(dāng)中，通常測(cè)得的是固體材料在室溫下的長(zhǎng)度及其在溫度至之間的伸長(zhǎng)量，就可以得到熱膨脹系數(shù)，這樣得到的熱膨脹系數(shù)是平均熱膨脹系數(shù)： （4）式中和分別為物體在和下的長(zhǎng)度，-是長(zhǎng)度為的物體在溫度從升至的伸長(zhǎng)量。在實(shí)驗(yàn)中我們需要直接測(cè)量的物理量是，和。為了得到精確的測(cè)量結(jié)果，因此，我們需要得到精確的，這樣不僅要對(duì)，和進(jìn)行精確的測(cè)量，還要擴(kuò)大到對(duì)和相應(yīng)的溫度的測(cè)量。即： i=1,2,3, （5）在實(shí)驗(yàn)中我們等溫度間隔的設(shè)置加熱溫度（如等間隔5或10），從而測(cè)量對(duì)應(yīng)的一系列。將所得到的測(cè)量數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合處理，從直線的斜率可

5、得到一定溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)儀器使用說明1、儀器組成恒溫水浴鍋 DH4608A金屬熱膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀 千分表 待測(cè)樣品 實(shí)驗(yàn)架2、實(shí)驗(yàn)架如下圖所示圖1 實(shí)驗(yàn)架結(jié)構(gòu)圖1-熱電偶安裝座 2-待測(cè)樣品 3-擋板 4-千分表 3、通常熱電偶安裝座安裝在待測(cè)樣品中間位置即擋板和左側(cè)固定點(diǎn)的中間。安裝座的一側(cè)有一小孔，將熱電偶涂上導(dǎo)熱硅脂插在小孔中，實(shí)驗(yàn)儀上顯示的是熱電偶的熱電勢(shì)，查找銅-康銅熱電偶分度表可以得出溫度值。 4、千分尺與擋板的位置要安裝合適，既要保證二者間沒有間隙，又要保證千分尺有足夠的伸長(zhǎng)空間。 5、樣品的一端用硅膠管與恒溫水浴鍋出水口相連，一端與恒溫水浴鍋的進(jìn)水口相連。 6

6、、在水浴鍋沒有和樣品連接好的情況下不要將水泵電源打開。 7、打開水浴鍋電源之前仔細(xì)檢查連接是否正確。 8、溫度控制設(shè)定值不要超過80度。 9、實(shí)驗(yàn)過程中防止水浴鍋干燒。 10、實(shí)驗(yàn)過程中不能振動(dòng)儀器和桌子，否則會(huì)影響千分表讀數(shù)。 11、千分表是精密儀表，不能用力擠壓。四、實(shí)驗(yàn)步驟：l、將實(shí)驗(yàn)樣品固定在實(shí)驗(yàn)架上，擰緊鎖緊螺釘，注意擋板要正對(duì)著千分表2、調(diào)節(jié)千分表和擋板的相對(duì)位置，既要保證二者間沒有間隙，又要保證千分尺有足夠的伸長(zhǎng)空間。3、調(diào)節(jié)熱電偶安裝座的位置，使其處在待測(cè)樣品的中間4、將熱電偶涂上導(dǎo)熱硅脂，插在熱電偶安裝座的小孔中，熱電偶傳感器的插頭和實(shí)驗(yàn)儀上的插座相連。5、樣品的一端用硅膠管

7、與恒溫水浴鍋出水口相連，一端與恒溫水浴鍋的進(jìn)水口相連。6、關(guān)閉水泵電源。7、確保水浴鍋內(nèi)有足夠的水。8、最后檢查儀器連接是否正確，儀器各部分的相對(duì)位置擺放合適。9、打開儀器電源，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。10、打開水泵開關(guān)。11、每10設(shè)定一個(gè)控溫點(diǎn)，記錄樣品上的實(shí)測(cè)溫度，和千分表上的變化值12、根據(jù)數(shù)據(jù)L和t。通過公式計(jì)算線熱膨脹系數(shù)并畫出t（作x軸）-（作y軸）的曲線圖，觀察其線性。13、換用不同的金屬棒樣品，分別測(cè)量并計(jì)算各自的線熱膨脹系數(shù)。與附錄一提供的參考值進(jìn)行比較，計(jì)算出測(cè)量的百分誤差。1、固體線熱膨脹系數(shù)測(cè)定表測(cè).量樣品：溫度（以室溫to為起點(diǎn)，每10oC記錄一次）to(oC)t1(oC)t2(

8、oC)t3(oC)t4(oC)實(shí)測(cè)溫度千分表讀數(shù)（mm）L（mm）=Li+1-Li(t=10oC)=實(shí)驗(yàn)舉例（僅供參考）1、紫銅管的熱膨脹系數(shù)，按照實(shí)驗(yàn)步驟和要求，安裝固定好測(cè)試棒。2、記錄環(huán)境溫度和千分表的初始讀數(shù)，將溫度設(shè)定為30，40，50，60，70分別記錄下千分表讀數(shù)。并將數(shù)據(jù)記錄在表格1中。表1、固體線熱膨脹系數(shù)測(cè)定表測(cè)量樣品：紫銅管 10mm×593mm溫度（以室溫to為起點(diǎn)，每10oC記錄一次）to(oC)t1(oC)t2(oC)t3(oC)t4(oC)3040506070實(shí)測(cè)溫度1.17mv(29.5)1.54mv(39.2)1.92mv(49.1)2.31mv(5

9、8.9)2.69mv(68.7)千分表讀數(shù)（mm）0.1110.2120.3080.4030.499L（mm）=Li+1-Li00.1010.0980.0980.099(t=10oC)17.516.716.817.0=17.0/（）附錄一固體的線膨脹系數(shù)表物質(zhì)溫度線膨脹系數(shù)/（）鋁010022.024.0鐵010011.5413.20青銅010017.1018.02黃銅010018.1020.08注：僅供參考，不同金屬材料的線膨脹系數(shù)不相同；在不同的溫度段也不同。附錄二千分表使用說明 千分表是一種將量桿的直線位移通過機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹髦羔樀慕俏灰疲囟缺P圓周上有均勻的標(biāo)尺標(biāo)記，可用于絕對(duì)測(cè)量

10、、相對(duì)測(cè)量、形位公差測(cè)量和檢測(cè)設(shè)備的讀數(shù)頭。本儀器采用的千分表技術(shù)參數(shù)：量程精度等級(jí)分度值示值總誤差下軸套直徑0-1mm一等品0.001mm±2um8mm0-0.04in0.0001in±0.00025in千分表的使用方法：一、 使用前的準(zhǔn)備工作： 1檢驗(yàn)千分表的靈敏程度，左手托住表的背面，度盤向前用眼觀察，右手拇指輕推表的測(cè)頭，試驗(yàn)量桿的移動(dòng)是否靈活。 2. 檢驗(yàn)千分表的穩(wěn)定性，將千分表夾持在表架上，并使測(cè)頭處于工作狀態(tài)，反復(fù)幾次提落防塵帽自由下落測(cè)頭，觀察指針是否指向原位。二、測(cè)量和讀數(shù)方法 1. 先把表夾在表架或?qū)Ｓ弥Ъ苌希鶌A部位應(yīng)盡量是靠近下軸根部，但是不可以影響

11、表圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，夾緊即可，不要太過緊，以免壓壞伸縮桿。2. 校準(zhǔn)零位 校準(zhǔn)零位有兩種方法：第一種是，旋轉(zhuǎn)表盤的外圈，使刻度盤對(duì)準(zhǔn)“0”位對(duì)準(zhǔn)指針。第二種是，輕而緩慢的移動(dòng)表架的懸臂，使其升起或下降，通過升降量桿的壓縮量，這就是等于旋轉(zhuǎn)表針去對(duì)準(zhǔn)刻度盤的“0”位。 在我們校對(duì)零位的時(shí)候，應(yīng)盡量使表的測(cè)量頭對(duì)準(zhǔn)基本面，并使量桿有一定的伸縮量（如：0.020.2mm），再用扳手固定住千分表支架，夾住千分表。在對(duì)好零位后，應(yīng)反復(fù)幾次提起，放手讓其回落防塵帽（升落0.1mm0.2mm左右），待指針位穩(wěn)定后方可旋轉(zhuǎn)表外圈對(duì)零。在對(duì)零位時(shí)，我們要重復(fù)檢查，要求指針測(cè)量既準(zhǔn)又穩(wěn)。3.測(cè)量測(cè)量平面時(shí)，應(yīng)使千分表的量

12、桿軸線與所測(cè)量表面垂直，防止有斜角現(xiàn)象。測(cè)量圓柱體時(shí)，量桿軸線應(yīng)該通過工件中心并與母線垂直。在測(cè)量過程中，可以看到大小指針都在轉(zhuǎn)動(dòng)。大指針每轉(zhuǎn)一格為0.001mm（合0.0001in）；大指針轉(zhuǎn)一圈，小指針轉(zhuǎn)一格。在開始測(cè)量時(shí)，我們要記住大小指針的初始值，待測(cè)量讀數(shù)，做差值即為測(cè)量值。在讀數(shù)視線要垂直于千分表的刻度盤，如果大指針停留在刻線之間，就進(jìn)行估讀。附錄三 銅康銅熱電偶分度表溫度)熱電勢(shì)(mV)0123456789-10-0.383-0.421-0.458-0.496-0.534-0.571-0.608-0.646-0.683-0.720-00.000-0.039-0.077-0.116

13、-0.154-0.193-0.231-0.269-0.307-0.34500.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.351100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.155301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.569401.6111.6531.6951.7381.7801.8651.8821.9071.9501.992502.0

14、352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.424602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.312803.3573.4023.4473.4933.5383.5843.6303.6763.7213.767903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2311004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594. 6074

15、.6544.7011104.7494.7964.8444.8914.9394.9875.0355.0835.1315.1791205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5665.6155.6631305.7125.7615.8105.8595.9085.9576.0076.0566.1056.1551406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6521506.7026.7536.8036.8536.9036.9547.0047.0557.1067.1561607.2077.2587.3097.3607.4117.4627.5137.5647.6157.6661707.7187.7697.8217.8727.9247.9758.0278.0798.1318