文档介绍：金属线膨胀系数的测量71714金属线膨胀系数的测量绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性,这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。这个性质在工程结构的设计中,在机械和仪器的制造中,在材料的加工(如焊接)中,都应考虑到。否则,将影响结构的稳定性和仪表的精度。考虑失当,甚至会造成工程的损毁,仪表的失灵,以及加工焊接中的缺陷和失败等等。一(实验目的学习测量金属线膨胀系数的一种方法。二(实验仪器金属线膨胀系数测量实验装置、YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪、游标卡尺、千分表、待测金属杆(铜杆、铁杆)金属线膨胀系数测量的实验装置如图1所示内有加热引线和温度传感器引线接“上盘”恒温腔可调顶紧螺旋千分表固定螺钉千分表隔热板图1YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪面板如图2所示YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪温度设定上盘温度?s下盘温度设定温度粗选测量选择启动复位设定温度细选下盘上盘加热开关图2三(实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时,在一维方向的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。特别是研制新材料,少不了要对材料线胀系数做测定。固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明,在一定的温度范围内,原长为L的,,物体,受热后其伸长量L与其温度的增加量T近似成正比,与原长L亦成正比,即,L,TL=(1),式中的比例系数称为固体的线膨胀系数(简称线胀系数)。大量实验表明,不同材料,的线胀系数不同,塑料的线胀系数最大,金属次之,殷钢、熔凝石英的线胀系数很小。殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。几种材料的线胀系数材料铜、铁、铝普通玻璃、陶瓷殷钢熔凝石英,1,5,6,6,7数量级/,(:C)约10约10<210约10,实验还发现,同一材料在不同温度区域,其线胀系数不一定相同。某些合金,在金相组织发生变化的温度附近,同时会出现线胀量的突变。因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。但是,在温度变化不大的范围内,线胀系数仍可认为是一常量。为测量线胀系数,我们将材料做成条状或杆状。由(1)式可知,测量出时杆长L(一T1般,杆在时的长度L可以近似等于杆在常温时的长度)、受热后温度达时的伸长量,LTT12和受热前后的温度及,则该材料在(,)温区的线胀系数为:TTTT1122,L=(2),L(T,T)21其物理意义是固体材料在(,)温区内,温度每升高一度时材料的相对伸长量,TT12,1其单位为。(:C),,测线胀系数的主要问题是如何测伸长量L。而L是很微小的,如当L?250mm,温度,5,1,变化?100?,金属的a数量级为10时,可估算出L?。对于这么T,T(:C)21微小的伸长量,用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。可采用千分表()、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法。本实验中采用千分表测微小的线胀量。千分表是一种通过齿轮的多极增速作用,把一微小的位移,转换为读数圆盘上指针的读数变化的微小长度测量工具,它的传动原理如图3所示,结构如图4所示,千分表在使用前,都需要进行调零,调零方法是:在测头无伸缩时,松开“调零固定旋钮”,旋转表壳,使主表盘的零刻度对准主指针,然后固定“调零固定旋钮”。调零好后,毫米指针与主指针都应该对准相应的0刻度。千分表的读数方法:本实验中使用的千分表,其测量范围是0-1mm。