固体线膨胀系数的测量
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固体线膨胀系数的测定实验报告
目录
1. 实验目的
1.1 实验原理
1.1.1 线膨胀系数的概念
1.1.2 线膨胀系数的计算公式
1.2 实验器材
1.3 实验步骤
1.4 实验结果分析
1.5 实验结论
实验目的
通过测定固体线膨胀系数的实验,掌握固体在温度变化下的膨胀规律,了解物体在不同温度下的变化情况。
实验原理
线膨胀系数的概念
线膨胀系数是一个物体在单位温度变化下长度变化的比例系数,通常
表示为α。
线膨胀系数的单位为℃^-1。
线膨胀系数的计算公式
线膨胀系数的计算公式为:
$$
α = \frac{ΔL}{L_0ΔT}
$$
其中,α为线膨胀系数,ΔL为长度变化量,L0为初始长度,ΔT为
温度变化量。
实验器材
1. 物体(例如金属杆)
2. 尺子
3. 温度计
4. 烧杯
5. 热水
实验步骤
1. 测量物体的初始长度并记录为L0。
2. 将物体放入热水中,让其温度升高。
3. 使用温度计测量热水的温度变化ΔT。
4. 测量物体在热水中的长度变化量ΔL。
5. 根据公式计算出线膨胀系数α。
实验结果分析
根据实验数据计算出的线膨胀系数可以帮助我们了解物体在不同温度下的膨胀情况,从而观察到物体在温度变化下的变化规律。
实验结论
通过本次实验,我们成功测定了固体线膨胀系数,并对物体在温度变化下的膨胀规律有了更深入的了解。
这对于工程领域的材料选择和设计具有重要意义。
固体线膨胀系数的测定-回复
固体线膨胀系数是指单位长度(或面积)的物体温度升高时的长度(或面积)增加的比例。
固体线膨胀系数的测定可以通过以下步骤进行:
1. 准备测量装置:选用适合该物体的长度计和温度计等测量仪器,并确保测器的准确度。
2. 准备样品:选择所需的物体样品,保证样品的形状和尺寸符合实验要求。
3. 热平衡:将样品和测量仪器置于恒温浴中,达到热平衡状态。
4. 记录初始参数:记录下样品的长度、温度、环境温度等参数。
5. 加热:将恒温浴温度逐步提高,记录下不同温度下样品的长度、温度、环境温度等参数。
6. 数据处理:根据实验数据,计算出相邻温度下样品长度变化量与样品长度的比例,即固体线膨胀系数。
需要注意的是,在测量过程中要保证实验条件的恒定和精确,尽量避免误差。
另外,不同物质的固体线膨胀系数会随温度变化而发生变化,因此在实验中需根据具体情况进行调整。
实验三 固体线膨胀系数的测量【实验目的】1.了解热膨胀现象。
2.测量固体线膨胀系数。
【实验仪器】EH-3型热学实验仪,铜棒,铁棒,千分表。
【实验原理】大部分物质在一定温度范围内都呈现“热胀热缩”的宏观现象。
就晶体状固体模型而言,这是因为物质中相邻粒子间的平均距离随温度的升高而增大引起的。
两相邻粒子间的势能是它们之间距离的函数,其关系可用势能曲线描绘如图3-1。
在一定的温度下,粒子在其平衡位置r o 附近做热振动,具有一定的振动能量E 。
由于势能曲线的非对称性,热振动时的平均距离r 大于平衡距离r o 。
若温度升高(T 1、T 2),振动能量增加(E 1、E 2),则两原子之间的平均距离也增大(r 1、r 2),随之固体的体积膨胀。
因此,热膨胀现象是物体的势能曲线的非对称特性的必然结果。
固体的任何线度(长度、宽度、厚度、直径等)随温度的变化,都称为线膨胀。
对于各向同性的固体,沿不同方向的线膨胀系数相同;对于各向异性的固体,沿不同的晶轴方向,其线膨胀系数不同。
实验表明,原长度为L 的固体受热后,其相对伸长量正比温度的变化,即: αt L L ∆=∆ 式中,比例系数a 称为固体的线膨胀系数,对于一种确定的固体材料,它是一个确定的常数。
设温度在0℃时,固体的长度为L 0,当温度升高时,其长度为L t 。
t L L L t α=-00 (3-1) L t = L 0(1+αt )。
(3-2)若在温度t 1和t 2时,固体的长度分别为L 1,L 2,则根据式(3-2)或写出L 1=L 0(1+αt 1), (3-3)L 2=L 0(1+αt 2), (3-4)将式(3-3)代入式(3-4)化简后得图3-1 势能曲线⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=∂11221t L L t L L (3-5) 由于L 1与L 2非常接近,故L 2/ L 1≈1,于是式(3-5)可简写成 ()121t t L L -∆=α (3-6) 只要测出L 1,ΔL 和t 1,t 2就可以求出α值。
75实验八 固体线膨胀系数的测量一般物体都具有热胀冷缩的特性,这是由于物体内的粒子运动会随温度改变,当温度上升时,粒子的振动幅度加大,令物体膨胀;但当温度下降时,粒子的振动幅度便会减小下来,使物体收缩。
因此在日常生活生产中要注意“热胀冷缩”效应所产生的负面影响。
但水(0-4℃)、锑、铋、镓和青铜等物质,受热时收缩,遇冷时会膨胀,恰与一般物体特性相反。
【预习思考题】1.如何检验铜棒两端已被顶住?2.为什么要在加热之前读出千分表的初读数?【实验目的】1.了解热膨胀现象。
2.测量固体线膨胀系数。
【实验原理】大部分物质在一定温度范围内都呈现“热胀热缩”的宏观现象。
就晶体状固体模型而言,这是因为物质中相邻粒子间的平均距离随温度的升高而增大引起的。
固体的任何线度(长度、宽度、厚度、直径等)随温度的变化,都称为线膨胀。
对于各向同性的固体,沿不同方向的线膨胀系数相同;对于各向异性的固体,沿不同的晶轴方向,其线膨胀系数不同。
实验表明,原长度为L 的固体受热后,其相对伸长量正比温度的变化,即:αt LL∆=∆ 式中,比例系数α称为固体的线膨胀系数,对于一种确定的固体材料,它是一个确定的常数。
设温度在0℃时,固体的长度为L 0,当温度升高到t ℃时,其长度为L t ,则t L L Ltα=-0(1)76L t = L 0(1+αt) (2)若在温度t 1和t 2时,固体的长度分别为L 1,L 2,则根据式(2)可写出L 1=L 0(1+αt 1), (3) L 2=L 0(1+αt 2), (4)将式(3)代入式(4)化简后得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=11221t L L t L Lα (5) 由于L 1与L 2非常接近,故L 2/ L 1≈1,于是式(5)可简写成()121t t L L-∆=α (6)可见,只要测出L 1、ΔL 和t 1,t 2就可以求出α值。
【实验仪器】EH-3型热学实验仪(示意图见实验十)、铜棒、游标卡尺、千分表。
固体线膨胀系数的测定[实验目的]1、测量两种金属杆的线膨胀系数。
2、进一步使用光杠杆测定固体长度的微小变化。
3、初步掌握温度测量的要领。
[实验原理]实验表明,原长度为L的固体受热后,在一定的温度范围内,其相对伸长量正比于温度的变化,即ΔL/L=αΔT (7-1)式中比例系数α称为固体的线膨胀系数。
对于一种确定的固体材料,在一定温度范围内,它是常数,材料不同,α的值也不同。
设在温度T1时,固体的长度为L1,温度升高到T2时,其长度为L2,则有:(L2-L1)/L1=α(T2-T1)或α=(L2-L1)/L1(T2-T1)(7-2)其中ΔL= L2-L1是微小的长度变化,可用光杠杆法进行测量。
利用类似于杨氏模量测仪的装置(见图7-1),可得长度伸长量:ΔL= L2-L1=x/2D(n2-n1)(7-3)式中x为光杠杆前后脚的垂直距离,D为光杠杆镜面到望远镜,标尺间的距离,n1及n2为温度T1及T2时望远镜中标尺的读数。
代入式(7-2)得α= x(n2-n1)/2D L1(T2-T1)(7-4)如果测得L1、T2、T1、n1、n2、x及D,便可从式(7-4)求出α值。
[实验仪器]线膨胀系数测定仪(包括待测铜棒、铁棒,0-100℃温度计,光杠杆,尺读望远镜,标尺),钢卷尺,游标卡尺。
[实验内容]测定铜棒和铁棒的线膨胀系数(两者实验步骤相同)(1)测量金属杆的长度L1并把它装入加热管道内。
(2)小心地把温度计插入加热管的被测棒孔内,记下加热前的温度T1。
(3)将光杠杆三个构成等腰三角形的尖脚放在白纸上轻轻地按一下,得到三个支点的位置。
通过作图量出等腰三角形的高X,然后将光杠杆放在平台上,使它的顶点脚放在金属杆的上端。
(4)调整光杠杆的位置,以及望远镜的位置和焦距,使得在望远镜中能清楚地看到标尺的刻度(调整方法同实验五),记下加热前标尺的读数n1。
(5)接通加热开关,要求测一组n-T值,作出n-T曲线,由曲线求α,并和附录附表8所载的标准值比较之。
固体线热膨胀系数的测定
固体的线热膨胀系数是描述固体在温度变化下长度变化的物理量。
测定固体线热膨胀系数的方法有几种常用的实验方法,其中包括:线膨胀测量法:这是最常用的方法之一。
它通过测量材料在不同温度下的长度变化来确定线热膨胀系数。
实验中,可以使用一个恒温器将样品加热或冷却到不同温度,并使用一个精密测量仪器(如游标卡尺)测量样品长度的变化。
根据测得的数据,可以计算出线热膨胀系数。
光学干涉法:这种方法利用光学干涉原理来测量固体在不同温度下的长度变化。
实验中,可以使用一束激光或白光通过材料,然后通过干涉现象来观察和测量样品表面上形成的干涉条纹。
根据干涉条纹的移动情况,可以计算出线热膨胀系数。
管道法:这种方法适用于较长且细长的材料(如管道)。
实验中,可以将样品放置在一个管道中,并通过在管道内流动的液体或气体来控制样品的温度。
通过测量管道的长度变化和温度变化,可以计算出线热膨胀系数。
需要注意的是,在进行固体线热膨胀系数测定时,应尽量减小实验误差,并根据具体材料和实验条件选择合适的方法。
此外,还应遵循实验安全操作规范,并确保实验设备和仪器的准确性和精度。
大学物理仿真实验报告固体线膨胀系数的测量院系名称:土木建筑学院专业班级:姓名:学号:固体线膨胀系数的测量一、实验目的1. 了解研究和测量热膨胀系数的意义及其应用。
2. 学习用光杠杆法测量微小长度变化。
3. 学习测量金属棒的线膨胀系数。
二、实验原理1. 材料的热膨胀系数各种材料热胀冷缩的强弱是不同的,为了定量区分它们,人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理量---线胀系数和体胀系数。
线膨胀是材料在受热膨胀时,在一维方向上的伸长。
在一定的温度范围内,固体受热后,其长度都会增加,设物体原长为 L ,由初温1t 加热至末温t 2,物体伸长了ΔL,则有上式表明,物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比,和原长也成正比。
比例系数αl 称为固体的线胀系数。
体膨胀是材料在受热时体积的增加,即材料在三维方向上的增加。
体膨胀系数定义为在压力不变的条件下,温度升高1K 所引起的物体体积的相对变化,用αv表示。
即一般情况下,固体的体胀系数αv为其线胀系数的3倍,即αv=3αl ,利用已知的αl ,我们可测出液体的体胀系数αv。
2. 线胀系数的测量线膨胀系数是选用材料时的一项重要指标。
实验表明,不同材料的线胀系数是不同的,塑料的线胀系数最大,其次是金属。
殷钢、熔凝石英的线胀系数很小,由于这一特性,殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。
表1.2.1-1给出了几种材料的线胀系数。
人们在实验中发现,同一材料在不同的温度区域,其线胀系数是不同的,例如某些合金,在金相组织发生变化的温度附近,会出现线胀系数的突变。
但在温度变化不大的范围内,线胀系数仍然是一个常量。
因此,线胀系数的测量是人们了解材料特性的一种重要手段。
在设计任何要经受温度变化的工程结构(如桥梁、铁路等)时,必须采取措施防止热胀冷缩的影响。
例如,在长的蒸气管道上,可以插入一些可伸缩的接头或插入一段U 型管;在桥梁中,可将桥的一端固牢在桥墩上,把另一端放在滚轴上;在铁路上,两根钢轨接头处要留有间隙等。
固体线膨胀系数的测定绝大多数物体都具有“热胀冷缩”的特性,这是因为当温度变化时,固体内部受热运动的影响,原子间的距离随着变化,从而引起物体密度或长度的改变。
固体热膨胀时,它在各个线度上(如长、宽、高及直径等)都要膨胀。
我们把物体体积的增大称为体膨胀;把物体线度的增长称为线膨胀。
物体的这个性质在工程结构设计(如桥梁、铁轨和电缆工程等)、精密仪表设计、材料的焊接和加工过程中应充分加以考虑。
【实验目的】1、测量金属杆的线膨胀系数。
2、分别用公式法、作图法及最小二乘法处理数据。
【实验仪器】立式线膨胀实验仪,光杠杆,米尺,游标卡尺图1立式线膨胀实验仪剖面图【实验原理】1、 固体的线膨胀系数当固体温度升高时,我们把由于热膨胀而发生的长度变化称为线膨胀,在相同条件下,长度的变化大小取决于温度的改变、材料的种类和材料原来的长度,测量固体的线膨胀系数,实际上归结为测量某一温度范围内固体的微小伸长量。
实验表明,原长度为L 的固体受热后,其相对伸长量与温度变化成正比关系,即t LL∆α∆= (1) 式中比例系数α,称为固体的线膨胀系数。
实验证明,同一材料的线膨胀系数也随温度的不同而有所变化,但在一般情况下,这个变化量很小,所以在温度变化不大的情况下,对一种确定的固体材料,线膨胀系数可认为是一常数。
设温度t=0℃时,固体的长度为0L ,当温度升高到t ℃时,其长度为t L ,据式(1)则有)(t L L t α+=10 (2)如果在温度为t 1和t 2时(设t 1<t 2),金属杆长度分别为L1和L2,根据公式(2 )可导出101(1)L L t α=+ (3)202(1)L L t α=+ (4)将式(3)代入式(4)化简后得:)(1122112t L L t L L L --=α (5) 因L 2与L 1非常接近,故1/12≈L L ,于是可将式(5)写成)(12112t t L L L --=α (6)但我们注意到,在α的表达式中,12L L L -=∆为一微小伸常量,不能直接测量,这里我们用光杠杆法测量。
固体线膨胀系数的测定大多数固体材料内部分子热运动的剧烈程度与物体的温度有关,故而都遵从热胀冷缩的规律。
固体的体积随温度升高而增大的现象称为热膨胀。
固体热膨胀时,它在各个线度上(如长、宽、高、直径等)都要膨胀,我们把物体线度的增长称为线膨胀;将体积的增大称为体膨胀。
若固体在各方向上热膨胀规律相同时,可以用固体在一个方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀,所以线膨胀系数是很多工程技术中选材料的重要技术指标。
在道路、桥梁、建筑等工程设计、精密仪器仪表设计、材料的焊接、加工等领域都必须考虑该参数的影响。
线膨胀系数的测量方法有很多种,包括:光杠杆法、千分表法、读书显微镜法、光学干涉法、组合法等,本实验采用千分表法测金属线膨胀系数,用FD-LEB 线膨胀系数测定仪进行测量。
一、实验目的1.学习测量固体线膨胀系数的方法;2.掌握用千分表测量微小长度变化的方法;3.练习作图法处理实验数据的方法;4.分析影响测量精度的因素。
二、实验原理固体受热后的长度L 和温度t 之间的关系为:)1(20 +++=t t L L βα (1)式中L 0为温度t=0℃时的长度, βα、是和被测物质有关的数值很小的常数,而β以后的各系数和α相比甚小,所以常温下可以忽略,则上式可写成:)1(0t L L α+= (2)式中α就是固体的线膨胀系数,其物理意义为温度每升高一度时物体的伸长量与它在零度时的长度比,单位是摄氏度分之一。
如果在温度t 1和t 2时,金属杆的长度分别为L 1和L 2,则有:)1(101t L L α+= (3) )1(202t L L α+= (4) 联立(3)、(4)式可得:)(1122112t L L t L L L --=α。
由于L 2与L 1相差微小,1/12≈L L 所以上式可近似写为tL L ∆∆=1α。
式中12L L L -=∆是固体当温度变化12t t t -=∆时相对应的伸长量。
该式通常可简单表示为:t L L ∆∆=α。
固体线膨胀系数的测定实验原理固体线膨胀系数是描述固体材料在温度变化时长度变化的物理量。
在工程和科学研究中,了解固体材料的线膨胀系数对于设计和预测材料在不同温度下的性能具有重要意义。
本文将介绍固体线膨胀系数的测定实验原理。
固体材料在受热或受冷时,由于分子振动的影响,其长度会发生变化。
这种长度变化可以通过固体线膨胀系数来描述。
固体线膨胀系数定义为单位温度变化下单位长度的变化量。
例如,如果一根长为1米的固体材料在温度升高1摄氏度时长度增加0.01米,则其线膨胀系数为0.01/1 = 0.01/℃。
测定固体线膨胀系数的实验通常使用热膨胀仪进行。
热膨胀仪由一个固定的杆和一个可移动的游标组成。
固定杆上固定有一个标尺,游标可以在标尺上移动。
实验时,将待测固体材料固定在固定杆上,并将游标对准待测材料的一个标记点。
实验开始时,固定杆和游标的长度都是已知的。
然后,将整个热膨胀仪放置在一个温度控制器中,通过控制器加热或冷却待测材料,使其温度发生变化。
在温度变化的过程中,测量游标的位置,即待测材料的长度变化。
通过测量的长度变化和温度变化,可以计算出固体材料的线膨胀系数。
在实际测定中,需要注意以下几点。
首先,为了准确测量固体材料的长度变化,应选择一个灵敏且精确的游标。
其次,为了控制待测材料的温度变化,应使用一个稳定的恒温器。
恒温器应能够提供恒定的温度,并且能够在较短的时间内使温度变化到所需的范围。
还需要注意材料的选择。
不同的固体材料其线膨胀系数可能会有很大的差异。
因此,在实验中应选择与待测材料相似的材料进行校准。
校准时,可以将已知线膨胀系数的材料放置在热膨胀仪上进行测量,以验证实验结果的准确性。
总结一下,固体线膨胀系数的测定实验通过使用热膨胀仪,控制温度变化,并测量固体材料的长度变化,从而计算出其线膨胀系数。
在实验中需要注意选择合适的游标和恒温器,以及校准材料的选择。
通过这些实验可以获得固体材料的线膨胀系数,进而为工程设计和科学研究提供准确的数据基础。
固体线膨胀系数的测定绝大多数物质具有热胀冷缩的特性,在一维情况下,固体受热后长度的增加称为线膨胀。
在相同条件下,不同材料的固体,其线膨胀的程度各不相同,我们引入线膨胀系数来表征物质的膨胀特性。
线膨胀系数是物质的基本物理参数之一,在道路、桥梁、建筑等工程设计,精密仪器仪表设计,材料的焊接、加工等各种领域,都必须对物质的膨胀特性予以充分的考虑。
【实验目的】1、学习测量固体线膨胀系数的一种方法。
2、了解一种位移传感器——数字千分表的原理及使用方法。
3、了解一种温度传感器——AD590的原理及特性。
4、通过仪器的使用,了解数据自动采集、处理、控制的过程及优点。
5、学习用最小二乘法处理实验数据。
【实验原理】1、线膨胀系数设在温度为t1时固体的长度为L1,在温度为t2时固体的长度为L2。
实验指出,当温度变化范围不大时,固体的伸长量△L= L2-L1与温度变化量△t= t2-t1及固体的长度L1成正比。
即:△L=αL1△t (1)式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数,由上式知:α=△L/Ll·1/△t (2)可以将α理解为当温度升高1℃时,固体增加的长度与原长度之比。
多数金属的线膨胀系数在(0.8—2.5)×10-5/℃之间。
线膨胀系数是与温度有关的物理量。
当△t很小时,由(2)式测得的α称为固体在温度为t1时的微分线膨胀系数。
当△t是一个不太大的变化区间时,我们近似认为α是不变的,由(2)式测得的α称为固体在t1—t2温度范围内的线膨胀系数。
由(2)式知,在L1已知的情况下,固体线膨胀系数的测量实际归结为温度变化量△t与相应的长度变化量△L的测量,由于α数值较小,在△t不大的情况下,△L也很小,因此准确地测量△L及t是保证测量成功的关键。
2、微小位移的测量及数字千分表测量微小位移,以前用得最多的是机械百分表,它通过精密的齿条齿轮传动,将位移转化成指针的偏转,表盘最小刻度为0.01mm,加上估读,可读到0.001mm,这种百分表目前在机械加工行业仍广泛使用。
沈阳城市学院物理实验报告
实验题目
线膨胀系数的测定
姓名学号
专业班级实验室号
实验成绩指导教师张宇实验时间年月日
物理实验室制
请认真填写
实验原理(注意:原理图、测试公式)
当温度升高时,金属杆的长度会发生变化,这种变化可以用线膨
胀系数来衡量。
线胀系数的定义是在压强保持不变的条件下,温度升
高1℃所引起的物体长度的相对变化.即
其中L1和L2为物体分别在温度和下的长度,1
2
21
L
L
L-
=
δ
是长度为1L的物体在温度从1θ升至2θ的伸长量.实验中需要直接
测量的物理量是
21
L
δ,
1
L,
1
θ和
2
θ
)
(
)
(
1
2
1
21
1
2
1
1
2
θ
θ
δ
θ
θ
α
-
=
-
-
≈
L
L
L
L
L
请认真填写
请在一周内完成,交教师批阅。
固体线膨胀系数的测定实验误差1. 线膨胀系数是什么线膨胀系数,听起来是不是有点高大上?其实,简单来说,就是物体在温度变化时,长度变化的程度。
就像夏天你穿的那件T恤,晒到太阳下变得有点紧,或者冬天穿的毛衣,刚进暖气房时变得松松垮垮。
哎,这就是热胀冷缩的原理在作怪!科学家们可聪明了,他们通过一些实验来量化这个“热胀冷缩”的现象,以便更好地理解材料在不同温度下的表现。
2. 实验的准备工作2.1 设备和材料要测定线膨胀系数,咱们首先得准备一些设备和材料。
一般来说,你需要一个长长的金属棒,可能是铝、铜或者钢,然后你还得有一个温度计,最好是那种数字显示的,省得你老瞧不清楚。
还有,一根细绳子和一个小的测量尺,这些可都是必不可少的!嘿,有时候,找到这些材料简直比抓娃娃还难,但为了科学,咱们一定要耐得住性子。
2.2 实验环境的设置实验环境也是个大问题。
你可不能在风吹日晒下搞实验,得找个温度相对稳定的地方。
其实,实验室的条件最好,没事多跟同学交流一下,看看大家的实验环境有没有改进的地方。
记住,环境就像是你心情的调味剂,适合的环境能让实验结果更靠谱哦。
3. 实验过程中的注意事项3.1 数据的收集好,开始实验啦!把金属棒加热,注意不要让它变得像火箭一样飞起来。
慢慢地加热,偶尔用温度计测量一下温度,然后用尺子测量一下金属棒的长度。
可别心急,测量要准确,像打扑克一样,慢慢来,别出错了。
3.2 误差的分析这时候,咱们就得聊聊实验误差了。
实验误差就像是生活中的那些小插曲,时不时就来捣乱。
比如,温度计的读数不够精准,或者尺子没对齐,都是会影响结果的。
想想,如果你测量的时候拿的尺子是个扭曲的,那可真是让人哭笑不得啊!再比如,金属棒的表面如果有污垢,热量传导就会受到影响。
哎,科学的路上真是坑坑洼洼,得小心翼翼。
4. 结论与建议通过这个实验,我们不仅能理解固体的线膨胀系数,还能在实际操作中体会到实验的重要性。
每一个数据都是一次学习的机会,每一次失败也是走向成功的必经之路。
测定固体材料线膨胀系数的一种方法
固体材料的线膨胀系数是指在温度变化时,单位长度的材料长度变化量与初始长度之比。
测定固体材料线膨胀系数的一种方法是通过热膨胀实验。
具体操作步骤如下:
1. 将待测样品放置在恒温槽中,使其达到与环境相同的温度。
2. 在样品上标出长度刻度,并在刻度处固定两个测量针。
3. 将恒温槽温度升高一定数值,记录此时两个测量针之间的距离。
4. 重复步骤3,直到温度升高到所需范围。
5. 根据记录的温度和距离数据,计算出每个温度点的线膨胀系数。
6. 将计算得到的线膨胀系数绘制成温度-线膨胀系数曲线,以此来描述材料在不同温度下的膨胀行为。
需要注意的是,在进行热膨胀实验时,要采取措施消除误差,如保证测量针的均匀分布、减小恒温槽内的温度梯度等。
此外,不同材料的线膨胀系数有所差异,因此在进行比较时应选择同一种材料进行对比。
- 1 -。
固体线膨胀系数测定及改进方案毕业生:王哲1311636指导教师:李忠摘要:本文主要了解金属热膨胀现象,记录测金属杆线膨胀系数的方法,学习掌握用光杠杆测微小长度变化。
并用固体线膨胀系数测定仪,光杠杆,望远镜及标尺等多元器件来进行光杠杆实验测定。
绝大数物质具有热涨冷缩的特性,在一维情况下,固体受热情况下长度进行增加称为线增加。
在相同的条件下,不同材料的固体,其线性程度不同,我们引用线膨胀系数来表明固体的膨胀特性,是基本的物理参数之一,在建筑,桥梁工程,精密仪器,材料焊接等诸多实际生活中得到广泛应用。
关键词:热膨胀,线膨胀,光杠杆Abstract:In this paper, we understand the metal thermal expansion phenomenon, record the method of measuring the alignment pole coefficient of expansion, learning to master the length of the light lever to measure tiny changes. With solid linear expansion coefficient apparatus, optical lever, binoculars and rod and other components for more than the experimental measurement.The vast number of material has the characteristics of the heat from the cold, in one dimensional case, the solids by increasing called line length. Under the same conditions, different materials of solid, its linear degree is different, we quoted to show solid linear expansion coefficient of expansion feature, is one of the basic physical parameters in construction, bridge engineering, precision instruments, welding materials, and many other widely used in practical life.Key words:Thermal expansion ,linear expansion,Optical lever1.引言物理名词,有时也称为线弹性系数(linear expansivity),表示材料膨胀或收缩的程度。
测量固体的线膨胀系数固体的线膨胀系数是描述物质对温度变化的敏感度的一个物理参数,通常用来描述物质在温度变化下长度的变化程度。
线膨胀系数可以通过实验来测量,本文将介绍如何测量固体的线膨胀系数。
一、实验原理当物体温度发生变化时,其长度也会发生变化。
固体的线膨胀系数α 描述了单位长度下长度随温度变化的变化率,即:α = ΔL / L ΔT式中,ΔL 是长度变化量,L 是原始长度,ΔT 是温度变化量。
线膨胀系数的单位是单位温度下的长度变化率,通常是1/℃ 或者是ppm/℃。
二、实验仪器1. 长度计:用来测量细丝的长度变化量。
2. 恒温水浴:用来保持热源的恒定温度。
三、实验步骤1. 准备一根公认固定长度的细丝,并记录其长度 L0。
2. 将细丝固定在丝夹上,并使其自由悬挂在空气中。
3. 设计并制作好一个固定的实验装置,将热源与细丝分别加热和恒温变化。
热源的温度需要随时间逐渐升高,以使其达到恒定温度。
4. 在恒温水浴中对照片中的那个老哥进行热平衡后,分别测量细丝在不同温度下的长度,并记录在表格中。
5. 测量不同温度下,细丝的长度变化量ΔL1,ΔL2,ΔL3,ΔL4。
6. 根据公式计算出每个温度下的线膨胀系数α1,α2,α3,α4。
(α1 = ΔL1 / L0 ΔT,α2 = ΔL2 / L0 ΔT,α3 = ΔL3 / L0 ΔT,α4 = ΔL4 / L0 ΔT)。
7. 绘制实验数据的曲线图,从图中找出线性部分的数据点。
8. 计算出线性部分的平均值,作为该固体的标准线膨胀系数α。
四、实验注意事项1. 实验过程中需要测量细丝保持自由悬挂状态,避免其他外力对细丝长度的影响。
2. 恒温水浴中的细丝安装位置应与实验装置中的热源保持距离,以避免热传递的影响。
3. 在测量过程中,应尽量减小误差的影响,保证实验数据的准确性。
总之,通过本文的介绍,您已经了解了如何测量固体的线膨胀系数,可以通过实验数据计算出该物质的标准线膨胀系数。
大学物理仿真实验报告固体线膨胀系数的测量
院系名称:理学院
专业班级:数学系
姓名:周---
学号:2011219103--
固体线膨胀系数的测量
一、实验目的
1.了解研究和测量热膨胀系数的意义及其应用。
2.学习用光杠杆法测量微小长度变化。
3.学习测量金属棒的线膨胀系数。
二、实验原理
1.材料的热膨胀系数;线膨胀是材料在受热膨胀时,在一维方向上的伸长。
在一定的温度范围内,固体受热后,其长度都会增加,设物体原长为L,由初温加热至末温,物体伸长了△L 则有△L= αL(t2-t1)α =△L/L(t2-t1)上式表明,物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比,和原长也成正比。
比例系数α称为固体的线胀系数。
一般情况下,固体的体膨胀洗漱为其线胀系数的3倍,上式中△L 是个极小的量,我们采用光杠杆测量
三、实验仪器
尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计。
四、实验内容及步骤
1望远镜的调节 调节平面镜至竖直状态。
3、打开望远镜视野,并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清晰,且中央叉丝读数 为 0.0mm 。
2、单击铜棒测量长度,单击温度计显示铜棒温度,打开电源加热,记录每升高 10 度时标尺读数直至温度升高到 90 度止
3、单击卷尺,分别测量 L 、
D
五、实验数据记录与处理
测得l=6.19cm D=188.36cm
10
0 20
0.4 30
0.7 40
1.1 50
1.5 60
1.8 70
2.2 80
2.6 90
2.9 t b
六、思考题
1.对于一种材料来说,线胀系数是否一定是一个常数?为什么?
一种材料在不同温度区段,其线胀系数是不同的,但在温度变化不大的范围内是一个常数。
2.你还能想出一种测微小长度的方法,从而测出线胀系数吗?
还可以用光的干涉法。
3.引起 测量误差的主要因素是什么?
主要是△L 的测量误差和计算误差。