金屬線膨脹系數(shù)的測定

金屬線膨脹系數(shù)的測定第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗?zāi)康臏y量金屬線膨脹系數(shù)；了解千分表的原理及使用方法；學(xué)習(xí)PID調(diào)節(jié)的原理。第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗原理實驗表明，當(dāng)溫度變化范圍不大時，固體的伸長量ΔL=L1－L0與溫度變化量Δt=t1－t0及固體的長度L0成正比。即：ΔL=αL0Δt

比例系數(shù)α稱為固體的線膨脹系數(shù)，由上式知：

α=ΔL/L0·1/Δt

可以將α理解為當(dāng)溫度升高1℃時，固體增加的長度與原長度之比，單位為/℃。多數(shù)金屬的線膨脹系數(shù)在(0.8~2.5)×10-5/℃之間。線膨脹系數(shù)α是與溫度有關(guān)的物理量。當(dāng)Δt是一個不太大的變化區(qū)間時，對于確定的材料，我們近似認為α是不變的。第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗儀器金屬線膨脹實驗儀PID溫控實驗儀千分表第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗儀器金屬線膨脹實驗儀第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗儀器開放式PID溫控實驗儀第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗儀器千分表精密測量微小位移量的測量工具，主要由3個部件組成：表體部分、傳動系統(tǒng)、讀數(shù)裝置。工作原理是將被測尺寸引起的測桿微小直線移動,經(jīng)過齒輪傳動放大,變?yōu)橹羔樤诳潭缺P上的轉(zhuǎn)動,從而讀出被測尺寸的大小。第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗儀器

千分表

金屬棒伸長0.2mm，即探針移動0.2mm時，大表針正好轉(zhuǎn)一周。大表盤上均勻地刻有200個格，因此大表盤的每一小格表示0.001mm。當(dāng)大表針轉(zhuǎn)動一圈的同時，小表針跟著轉(zhuǎn)動一小格，所以小表盤的一格代表線位移0.2mm，小表盤上均勻地刻有5個小格，千分表可測量的最大線位移為1mm。實際測量值等于小表盤讀數(shù)+大表盤讀數(shù)，應(yīng)該讀到最小刻度0.001mm的下一位，所以若以毫米為單位，測量結(jié)果在小數(shù)點后應(yīng)有四位數(shù)。

第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗內(nèi)容及步驟準備工作。檢查儀器各部分的水電是否連接好。檢查儀器前面的水位管，將水箱水加到適當(dāng)值。檢查金屬棒固定端是否連接好。打開溫控儀開關(guān)，檢查水是否循環(huán)良好。設(shè)置測量的溫度。

注意：溫控儀溫度達到設(shè)定值后再等約5分鐘，才能讀數(shù)。第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗內(nèi)容及步驟

測量線膨脹系數(shù)為了保證實驗安全，溫控儀最高設(shè)置溫度為60℃。若決定測量n個溫度點，則每次升溫范圍為Δt=(60－室溫)/n。本次實驗，共測量n=8個溫度點，Δt=2℃。為減小系統(tǒng)誤差，將第一次溫度達到平衡時的溫度及千分表讀數(shù)分別作為t0，L0。第十一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五實驗數(shù)據(jù)記錄及處理次數(shù)012345678千分表讀數(shù)L0=溫度/℃t0=Δti=ti-t0ΔLi=Li-L0線膨脹系數(shù)的測定(1)用作圖法作出ΔLi-Δti的曲線(2)根據(jù)ΔL=αL0Δt，從所作的直線上求出ΔLi-Δti直線的斜率K(3)已知長度L0=500mm，根據(jù)α=K/L0求線膨脹系數(shù)第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五