实验3.5 线膨胀系数测定

1、12掌握测量金属材料的平均线膨胀系数的一种掌握测量金属材料的平均线膨胀系数的一种方法；方法；熟悉用机械式千分表测量微小位移的方法熟悉用机械式千分表测量微小位移的方法；学会用最小二乘法处理实验数据。学会用最小二乘法处理实验数据。LL t u 线膨胀线膨胀加热时因热胀效应而使固体的长度增加。加热时因热胀效应而使固体的长度增加。比例系数比例系数 称称为固体的为固体的线膨胀系数线膨胀系数。其物理意义是。其物理意义是:在温度区间在温度区间 t内，每升高单位温度时内，每升高单位温度时固体材料的相固体材料的相对伸长量。对伸长量。 在一定温度范围内，固体长度的伸长量近似与温在一定温度范围内，固体长度的伸长量近

2、似与温度的增量以及固体的原长成正比，即度的增量以及固体的原长成正比，即1LtL实验中，使材料温度实验中，使材料温度改变改变 t 时，时，测出其相测出其相应的伸长量应的伸长量 L，即可，即可算出线膨胀系数算出线膨胀系数 。34FD-LEA-B线膨胀系数测定仪、金属样品。线膨胀系数测定仪、金属样品。测量金属棒在一定温度范围内的平均线膨胀系数。测量金属棒在一定温度范围内的平均线膨胀系数。5数据测量及记录 ti和伸长量和伸长量 Li ，用最小二乘法处理实，用最小二乘法处理实验数据，得出结果：验数据，得出结果：00/LLtyaxa L样品样品测量次数测量次数i12345黄铜黄铜温度温度 ti 温差温差

3、ti = ti - t0伸长伸长 Li = Li - L0原长原长L0 =400mm（设室温时为原长）（设室温时为原长）初始温度初始温度t0= （室温）室温）6实验操作指导7注意事项注意事项因样品伸长量极小，所以实验中应避免振动；因样品伸长量极小，所以实验中应避免振动；实验时严禁用手直接拉动千分表中的量杆；实验时严禁用手直接拉动千分表中的量杆；不可敲打千分表的任何部位。不可敲打千分表的任何部位。8千分表结构及读数千分表结构及读数1主指针；主指针；2表盘；表盘； 3防尘帽；防尘帽； 4转数指针；转数指针； 5转数指示盘；转数指示盘；6表圈；表圈；7套筒；套筒；8量杆；量杆；9测头测头千分表读数千

4、分表读数u 主指针分度值：主指针分度值：0.001mm，表盘共，表盘共分分200格，主指针走一圈为格，主指针走一圈为0.2mm.u 主指针走一圈，转数指针走一格。主指针走一圈，转数指针走一格。即转数指针走的格数代表主指针转即转数指针走的格数代表主指针转的圈数。的圈数。u 总读数：总测量值总读数：总测量值=转数指针所走转数指针所走格数格数 0.2+主指针显示格数主指针显示格数 0.001.1 12 23 34 45 56 67 78 89 99旋松千分表固定架螺栓，转动固定架，插入待测金属旋松千分表固定架螺栓，转动固定架，插入待测金属棒后插回绝热体，将固定架转回；棒后插回绝热体，将固定架转回；说

5、明：说明：通常已有一根待测样品放入其中，不用再更换。通常已有一根待测样品放入其中，不用再更换。固定架固定架固定架螺栓固定架螺栓锁紧螺母锁紧螺母绝热体绝热体量杆量杆操作步骤操作步骤10旋紧螺栓固定千分表，旋紧时要使探头与绝热体良好接旋紧螺栓固定千分表，旋紧时要使探头与绝热体良好接触触( (转数指针走过一格左右转数指针走过一格左右) )，再旋紧锁紧螺母；，再旋紧锁紧螺母；转动千分表表圈使读数为零；转动千分表表圈使读数为零；提拉防尘帽几次，确保指针能稳定指零（若提拉后指针提拉防尘帽几次，确保指针能稳定指零（若提拉后指针偏离，则按步骤偏离，则按步骤1-3重新调整，直至稳定指零）重新调整，直至稳定指零）

6、;接通温控仪电源，设定温度，加热升温后作相应测量；接通温控仪电源，设定温度，加热升温后作相应测量；注意：注意：第一组同学做完后将不要对仪器做任何操作，留待下组同学做。第一组同学做完后将不要对仪器做任何操作，留待下组同学做。表圈表圈防尘帽防尘帽11等待输入设定温度。按升温降温键设定等待输入设定温度。按升温降温键设定.设定温度显示设定温度显示当前温度显示当前温度显示开机显示开机显示温度设定温度设定刚开机时此显示即为室温刚开机时此显示即为室温12温度设置及具体操作测量说明温度设置及具体操作测量说明p 不要动千分表，不要动千分表，即做降温的同学不能重新调零（因为在即做降温的同学不能重新调零（因为在任一

7、中间温度无法测定样品对应的绝对长度）。任一中间温度无法测定样品对应的绝对长度）。记录开始时记录开始时( (最高温度时最高温度时) )所见表头读数和温度显示读数；所见表头读数和温度显示读数； 按复位键，重新将温度设定为按复位键，重新将温度设定为20C；然后在连续降温的然后在连续降温的过程中，温度每降低过程中，温度每降低5C时读一次数据并记录，连测时读一次数据并记录，连测5组。组。p 做降温时的原长：做降温时的原长：不是室温时的原长不是室温时的原长L0，要加上最后一组，要加上最后一组数据温度下千分表走过的读数。数据温度下千分表走过的读数。将温度一次性设定为将温度一次性设定为70C，然后，然后从初始

8、温度开始从初始温度开始，温度，温度每升高每升高5C进行一次测量和记录，连测进行一次测量和记录，连测5组。组。( (说明：说明：温度一温度一次性设为次性设为7070C是让升温过程为连续，并不是要等是让升温过程为连续，并不是要等7070C以后才开始测量。以后才开始测量。) )测完之后不要作任何操作，保持现状，测完之后不要作任何操作，保持现状，以便下一组同学以便下一组同学继续读数测量。继续读数测量。13数据处理要求用最小二乘法处理数据；用最小二乘法处理数据；进行结果讨论。进行结果讨论。14本实验主要误差来源提示控温方式不够精确，且达到一个稳定的温度控温方式不够精确，且达到一个稳定的温度值需要很长时间，因此难以做到。值需要很长时间，因此难以做到。线膨胀系数本身很小，用机械表来测量微小线膨胀