文档介绍：实验11电热法测固体的线胀系数当固体温度升高时,由于分子的热运动加剧,固体分子间平均距离增大,结果使固体体积发生膨胀;反之当温度降低时,固体体积就会收缩,这就是“热胀冷缩”现象。任何固体都具有“热胀冷缩”特性,材料的热胀系数就是表示物质的“热胀冷缩”特性的,是物质的基本属性之一。在建筑设计、工程施工及机械加工制造等工程技术中,常常需要知道材料的热胀系数,以便在设计或施工中留有余地或充分利用固体的热膨胀性质。【实验目的】;。【预习检测题】?分别用什么仪器,用什么方法测量?间接测量量是什么?与直接测量量的关系如何??有什么优点??【实验原理】,称为线膨胀,长度变化的大小取决于温度的改变,材料的种类和材料的原长度。设在温度为t0℃时金属杆的长度为L0,当温度升至t℃时其长度为L,则金属杆的伸长量ΔL正比于原长度和温差。即:ΔL=L-L0=αL0(t-t0)=αL0Δt()式中α称为固体的线膨胀系数。不同的物质线胀系数不同,同一质料的线胀系数因温度不同稍有些改变。对于大多数固体在不太大的温度范围内可以把它看作常数,故常用平均线胀系数为:()由⑵式可以看出物体线胀系数α的物理意义是:在数值上等于当温度每升高1℃时,金属杆每单位原长度的伸长量。实验过程中,只要侧出ΔL、L0和相应的Δt值,就可以求得线胀系数α的值。由于固体的长度变化量ΔL很小,不易直接测量,在实验时可采用光杠杆法测量金属杆的伸长量ΔL。(见杨氏弹性模量实验光杠杆原理图)知:()式中b为光杠杆前足与后足连线的垂直距离,D为小平镜到直尺距离,Δn=nt-n0为温度t、t0时对应的标尺读数之差。不难看出小位移ΔL被放大成能观测的大位移Δn,其作用像杠杆的作用一样,所以光杠杆的方法是一种机械放大法。2D/b称为光杠杆的放大倍数,一般为25~40倍。将式⑶代入式⑵得:()实验中测出b、D、L0及与t0、t对应的标尺读数n0、n,在Δn~Δt图上求得斜率k,代如上式就可得到线胀系数α,或利用逐差法也可求得k及α。【实验仪器】金属杆线胀仪,光杠杆,铜杆,尺读望远镜,温度计,钢卷尺,游标卡尺。线胀系数仪是采用电热法来测定金属棒的线膨胀系数,它主要包括:给被测材料加热的加热器、安装加热器和散热罩的支架、放置光杠杆的平台。加热器中的加热管道上绕有电阻丝,接通电源即可逐渐升温,并有温场均匀的特点。加热管道内可放置待测材料杆和温度计。实验装置如所示,实验前先测量金属棒在室温的长度L0,再把被测棒慢慢放入线胀仪的孔中,调节温度计使下端长度为150~200mm,小心放在加热管内的被测棒孔内。将光杠杆的前边两足(或刀口)放在平台的凹槽内,后足尖立于被测杆顶端,并使光杠杆平面镜法线大致与望远镜同轴,且平行与水平底座。【实验内容】,记录室温t0(℃),将铜杆慢慢放入线胀仪,将温度计小心放人铜管上端中心的小孔中。,使其单足放在待测铜管上端,双足放在仪器平台槽内,使小平镜平面、望远镜面