實驗3.5 線膨脹系數(shù)測定

1、12掌握測量金屬材料的平均線膨脹系數(shù)的一種掌握測量金屬材料的平均線膨脹系數(shù)的一種方法；方法；熟悉用機(jī)械式千分表測量微小位移的方法熟悉用機(jī)械式千分表測量微小位移的方法；學(xué)會用最小二乘法處理實驗數(shù)據(jù)。學(xué)會用最小二乘法處理實驗數(shù)據(jù)。LL t u 線膨脹線膨脹加熱時因熱脹效應(yīng)而使固體的長度增加。加熱時因熱脹效應(yīng)而使固體的長度增加。比例系數(shù)比例系數(shù) 稱稱為固體的為固體的線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)。其物理意義是。其物理意義是:在溫度區(qū)間在溫度區(qū)間 t內(nèi)，每升高單位溫度時內(nèi)，每升高單位溫度時固體材料的相固體材料的相對伸長量。對伸長量。 在一定溫度范圍內(nèi)，固體長度的伸長量近似與溫在一定溫度范圍內(nèi)，固體長度的伸長量近

2、似與溫度的增量以及固體的原長成正比，即度的增量以及固體的原長成正比，即1LtL實驗中，使材料溫度實驗中，使材料溫度改變改變 t 時，時，測出其相測出其相應(yīng)的伸長量應(yīng)的伸長量 L，即可，即可算出線膨脹系數(shù)算出線膨脹系數(shù) 。34FD-LEA-B線膨脹系數(shù)測定儀、金屬樣品。線膨脹系數(shù)測定儀、金屬樣品。測量金屬棒在一定溫度范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)。測量金屬棒在一定溫度范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)。5數(shù)據(jù)測量及記錄 ti和伸長量和伸長量 Li ，用最小二乘法處理實，用最小二乘法處理實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)果：驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)果：00/LLtyaxa L樣品樣品測量次數(shù)測量次數(shù)i12345黃銅黃銅溫度溫度 ti 溫差溫差

3、ti = ti - t0伸長伸長 Li = Li - L0原長原長L0 =400mm（設(shè)室溫時為原長）（設(shè)室溫時為原長）初始溫度初始溫度t0= （室溫）室溫）6實驗操作指導(dǎo)7注意事項注意事項因樣品伸長量極小，所以實驗中應(yīng)避免振動；因樣品伸長量極小，所以實驗中應(yīng)避免振動；實驗時嚴(yán)禁用手直接拉動千分表中的量桿；實驗時嚴(yán)禁用手直接拉動千分表中的量桿；不可敲打千分表的任何部位。不可敲打千分表的任何部位。8千分表結(jié)構(gòu)及讀數(shù)千分表結(jié)構(gòu)及讀數(shù)1主指針；主指針；2表盤；表盤； 3防塵帽；防塵帽； 4轉(zhuǎn)數(shù)指針；轉(zhuǎn)數(shù)指針； 5轉(zhuǎn)數(shù)指示盤；轉(zhuǎn)數(shù)指示盤；6表圈；表圈；7套筒；套筒；8量桿；量桿；9測頭測頭千分表讀數(shù)千

4、分表讀數(shù)u 主指針分度值：主指針分度值：0.001mm，表盤共，表盤共分分200格，主指針走一圈為格，主指針走一圈為0.2mm.u 主指針走一圈，轉(zhuǎn)數(shù)指針走一格。主指針走一圈，轉(zhuǎn)數(shù)指針走一格。即轉(zhuǎn)數(shù)指針走的格數(shù)代表主指針轉(zhuǎn)即轉(zhuǎn)數(shù)指針走的格數(shù)代表主指針轉(zhuǎn)的圈數(shù)。的圈數(shù)。u 總讀數(shù)：總測量值總讀數(shù)：總測量值=轉(zhuǎn)數(shù)指針?biāo)咿D(zhuǎn)數(shù)指針?biāo)吒駭?shù)格數(shù) 0.2+主指針顯示格數(shù)主指針顯示格數(shù) 0.001.1 12 23 34 45 56 67 78 89 99旋松千分表固定架螺栓，轉(zhuǎn)動固定架，插入待測金屬旋松千分表固定架螺栓，轉(zhuǎn)動固定架，插入待測金屬棒后插回絕熱體，將固定架轉(zhuǎn)回；棒后插回絕熱體，將固定架轉(zhuǎn)回；說

5、明：說明：通常已有一根待測樣品放入其中，不用再更換。通常已有一根待測樣品放入其中，不用再更換。固定架固定架固定架螺栓固定架螺栓鎖緊螺母鎖緊螺母絕熱體絕熱體量桿量桿操作步驟操作步驟10旋緊螺栓固定千分表，旋緊時要使探頭與絕熱體良好接旋緊螺栓固定千分表，旋緊時要使探頭與絕熱體良好接觸觸( (轉(zhuǎn)數(shù)指針走過一格左右轉(zhuǎn)數(shù)指針走過一格左右) )，再旋緊鎖緊螺母；，再旋緊鎖緊螺母；轉(zhuǎn)動千分表表圈使讀數(shù)為零；轉(zhuǎn)動千分表表圈使讀數(shù)為零；提拉防塵帽幾次，確保指針能穩(wěn)定指零（若提拉后指針提拉防塵帽幾次，確保指針能穩(wěn)定指零（若提拉后指針偏離，則按步驟偏離，則按步驟1-3重新調(diào)整，直至穩(wěn)定指零）重新調(diào)整，直至穩(wěn)定指零）

6、;接通溫控儀電源，設(shè)定溫度，加熱升溫后作相應(yīng)測量；接通溫控儀電源，設(shè)定溫度，加熱升溫后作相應(yīng)測量；注意：注意：第一組同學(xué)做完后將不要對儀器做任何操作，留待下組同學(xué)做。第一組同學(xué)做完后將不要對儀器做任何操作，留待下組同學(xué)做。表圈表圈防塵帽防塵帽11等待輸入設(shè)定溫度。按升溫降溫鍵設(shè)定等待輸入設(shè)定溫度。按升溫降溫鍵設(shè)定.設(shè)定溫度顯示設(shè)定溫度顯示當(dāng)前溫度顯示當(dāng)前溫度顯示開機(jī)顯示開機(jī)顯示溫度設(shè)定溫度設(shè)定剛開機(jī)時此顯示即為室溫剛開機(jī)時此顯示即為室溫12溫度設(shè)置及具體操作測量說明溫度設(shè)置及具體操作測量說明p 不要動千分表，不要動千分表，即做降溫的同學(xué)不能重新調(diào)零（因為在即做降溫的同學(xué)不能重新調(diào)零（因為在任一

7、中間溫度無法測定樣品對應(yīng)的絕對長度）。任一中間溫度無法測定樣品對應(yīng)的絕對長度）。記錄開始時記錄開始時( (最高溫度時最高溫度時) )所見表頭讀數(shù)和溫度顯示讀數(shù)；所見表頭讀數(shù)和溫度顯示讀數(shù)； 按復(fù)位鍵，重新將溫度設(shè)定為按復(fù)位鍵，重新將溫度設(shè)定為20C；然后在連續(xù)降溫的然后在連續(xù)降溫的過程中，溫度每降低過程中，溫度每降低5C時讀一次數(shù)據(jù)并記錄，連測時讀一次數(shù)據(jù)并記錄，連測5組。組。p 做降溫時的原長：做降溫時的原長：不是室溫時的原長不是室溫時的原長L0，要加上最后一組，要加上最后一組數(shù)據(jù)溫度下千分表走過的讀數(shù)。數(shù)據(jù)溫度下千分表走過的讀數(shù)。將溫度一次性設(shè)定為將溫度一次性設(shè)定為70C，然后，然后從初始

8、溫度開始從初始溫度開始，溫度，溫度每升高每升高5C進(jìn)行一次測量和記錄，連測進(jìn)行一次測量和記錄，連測5組。組。( (說明：說明：溫度一溫度一次性設(shè)為次性設(shè)為7070C是讓升溫過程為連續(xù)，并不是要等是讓升溫過程為連續(xù)，并不是要等7070C以后才開始測量。以后才開始測量。) )測完之后不要作任何操作，保持現(xiàn)狀，測完之后不要作任何操作，保持現(xiàn)狀，以便下一組同學(xué)以便下一組同學(xué)繼續(xù)讀數(shù)測量。繼續(xù)讀數(shù)測量。13數(shù)據(jù)處理要求用最小二乘法處理數(shù)據(jù)；用最小二乘法處理數(shù)據(jù)；進(jìn)行結(jié)果討論。進(jìn)行結(jié)果討論。14本實驗主要誤差來源提示控溫方式不夠精確，且達(dá)到一個穩(wěn)定的溫度控溫方式不夠精確，且達(dá)到一個穩(wěn)定的溫度值需要很長時間，因此難以做到。值需要很長時間，因此難以做到。線膨脹系數(shù)本身很小，用機(jī)械表來測量微小線膨脹