文档介绍：实验六金属线膨胀系数测定实验物质内部的分子都处于不停地运动且强弱不同,造成绝大多数材料都表现出热胀冷缩的特性。人们在工程结构设计时,例如在房屋、铁路、桥梁、机械和仪器制造、材料的焊接等行业中一定要考虑到这一因素,如果忽略这一特性,将造成工程结构稳定性差,严重的可造成损毁,使仪表失灵以及在材料焊接中引起缺陷等。线膨胀系数的测定在工程技术中是非常重要的,本实验的目的主要是利用GXZ-2型金属线膨胀系数测定仪测定不同金属的线膨胀系数。实验目的:-2型金属线膨胀系数测定仪的原理和使用方法。。。实验仪器:GXZ-2型金属线膨胀系数测定仪,望远镜,标尺照明器,PID恒温控制器,温度传感器,直尺注:(测温的范围:室温~100°C,加热电压:95~220V可调。)实验原理本实验采用GXZ-2型金属线膨胀系数测定仪利用电热法及光杠杆原理测定金属线膨胀系数,其优点是结构紧凑,性能稳定克服了汽热法温度场不均匀、误差大等缺点。用此仪器测量管材的线膨胀系数,其误差不超过3%。材料的线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,线膨胀系数和体膨胀系数。本实验只测量线膨胀系数。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t1°C加热到末温t2°C,物体伸长了ΔL,则有ΔL=αL(t2-t1)(1)α=(2)上式表明,物体受热后生长量与温度的增长量成正比,和原长也成正比。比例系数α称为固体的线膨胀系数。线膨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,不同材料的线膨胀系数是不同的,塑料的线膨胀系数最大,其次是金属、殷钢,熔凝石英的线膨胀系数很小。人们在实验中发现,同一材料在不同的温度区段,其线膨胀系数是不同的,例如某些合金,在金相组织发生变化的温度附近,会出现线膨胀量的突变。但在温度变化不大的范围内,线膨胀系数仍然是一个常量。因此,线膨胀系数的测定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。在式(1)中,ΔL是一个很小的变化量,以金属为例,若原长L=300mm,温度变化t2-t1=100°C,金属的线膨胀系数α约为10-5°C-1,估计ΔL≈,这样微小的长度变化,普通米尺、游标卡尺的精度是不够的,可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。考虑到测量方便和测量精度,我们采用光杠杆测量。光杠杆的系统是由平面镜及镜座,望远镜和直尺组成的。光杠杆放大原理图如图1所示。当金属杆伸长时,从望远镜中可读出待测杆伸长前后十字光标所对标尺的读书为b1和b2,这时有:(3)将(3)带入(2),则有:(4)。将温度控制器和线膨胀系数测定仪通过温度传感器连接起来。即将温度传感器插入被测管的孔中。将传感器的导线端插入温度传感器的插孔中。将平面反光镜放在线膨胀系数测定仪的指定位置,注意要保证小铁钩与被测物接触。将望远镜和标尺照明器分别固定在望远镜直横尺基座杆上。且保证望远镜的镜头端面与标尺照明器的刻度相平行。同时目测使望远镜的高度和平面反光镜的高度基本在同一水平面