固體熱膨脹系數(shù)的測量

PAGE1PAGE2大學(xué)物理仿真實驗院系名稱：專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：2011年9月23日實驗項目名稱：物理仿真實驗1—固體熱膨脹系數(shù)的測量實驗簡介物質(zhì)內(nèi)部的分子都處于不停地運動中，而分子運動強弱的不同，造成絕大多數(shù)材料都表現(xiàn)出熱脹冷縮的特性。人們在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，例如在房屋、鐵路、橋梁、機械和儀器制造、材料的焊接等行業(yè)中一定要考慮到這一因素，如果忽略這一特性，將造成工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，嚴(yán)重的可造成損毀，使儀表失靈以及在材料焊接中的缺陷等。熱膨脹系數(shù)的測定在工程技術(shù)中是非常重要的，本實驗的目的主要是測定金屬棒的線脹系數(shù)，并學(xué)習(xí)一種測量微小長度的方法。二、實驗原理固體的線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)是固體熱學(xué)特性的重要參數(shù)，通常體膨脹系數(shù)是線膨脹系數(shù)的3倍左右，本實驗主要介紹固體線膨脹系數(shù)的測量方法。線膨脹是材料在受熱膨脹時，在一維方向上的伸長。在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長度都會增加，設(shè)物體原長為L，由初溫t1加熱至末溫t2，物體伸長了△L，則線膨脹系數(shù)滿足：上式中△L是個極小的量，我們采用光杠桿測量。光杠桿法測量△L，如下圖（見教材楊氏模量原理）當(dāng)金屬桿伸長時，從望遠(yuǎn)鏡中可讀出待測桿伸長前后叉絲所對標(biāo)尺的讀數(shù)b1、b2，這時有則固體線膨脹系數(shù)為：三、實驗儀器尺讀望遠(yuǎn)鏡、米尺、固體線膨脹系數(shù)測定儀、銅棒、光杠桿、溫度計四、實驗步驟1、在實驗界面單擊右鍵選擇“開始實驗”2、調(diào)節(jié)平面鏡豎直3、打開望遠(yuǎn)鏡視野，并調(diào)節(jié)方位、聚焦、目鏡使得標(biāo)尺刻線清晰，且中央叉絲讀數(shù)為0.0mm4、單擊銅棒測量長度，單擊溫度計顯示銅棒溫度，打開電源加熱，記錄每升高10度時標(biāo)尺讀數(shù)直至溫度升高到90度止5、單擊卷尺，分別測量l、D6、以t為橫軸，b為縱軸作b-t關(guān)系曲線，求直線斜率k7、代入公式計算線膨脹系五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理l=7.19-1.00=6.19cmD=196.91-8.40=188.51cmL=50.70cmb隨t的變化表溫度℃102030405060708090伸長長度cm0.000.350.711.101.461.852.222.602.99有圖測得：K=0.038cm/°C代入得固體線膨脹系數(shù)為1.23×10

-5六、思考題1．

對于一種材料來說，線脹系數(shù)是否一定是一個常數(shù)？為什么？答：是，線膨脹系數(shù)是由材料本身所具決定的。2．

你還能想出一種測微小長度的方法，從而測出線脹系數(shù)嗎？答：可以，還以利用材料伸長所帶來的本身電阻的變化，用傳感器將其微小的變化通過屏顯加以顯示，以此達(dá)到直觀的測微小長度的目