文档介绍:关于固体线胀系数的测定
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各种材料的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。
【实验简介】
热胀冷缩
关于固体线胀系数的测定
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各种材料的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。
【实验简介】
热胀冷缩
工程结构的设计
应用 机械和仪器的制造
材料的加工
原因 物体内部分子热运动加剧或减弱
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【实验目的】
测定金属的线胀系数,并学习一种测量微小长度的方法。
【实验原理】
1.材料的线胀系数
材料的线膨胀是材料受热膨胀时,在一维方向上的伸长。
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在一定的温度范围内,固体受热后,其长度会增加,设物体原长为 L,由初温 t1 加热至末温 t2,物体伸长为
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。比例系数称为固体的线胀系数。
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2.线胀系数的测量
线胀系数是选材的一项重要指标,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,石英的线胀系数很小,因此,殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。
下表给出了几种材料的线胀系数。
钢
铁
铝
玻璃
陶瓷
殷钢
石英
10-5
10-5
10-5
10-6
10-6
10-6
10-7
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⊿L是一个微小变化量。以金属为例,若原长为 300mm,温度变化100℃,金属的线胀系数 约为10-5℃-1,可以估计出⊿L ≈。
考虑到测量方便和测量精度,本实验采用光杠杆法测量。
光杠杆系统是由平面镜及底座,望远镜和标尺组成的。
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(3)
由上图可知
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【实验仪器】
线胀系数测定仪、光杠杆、望远镜和标尺、数字温度计、钢卷尺、游标卡尺、待测铜管。
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【实验内容与步骤】
1.用钢卷尺测量(一次)待测铜管的原长L后,将其放入线胀系数测定仪的加热金属圆筒中;
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2.调节光杠杆的前后足尖的长度l,将光杠杆的后足尖置于待测铜管的上端,二前足尖置于固定台上的沟槽中,镜面竖直放置。
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3.在光杠杆前1~,调节望远镜及标尺架处于水平且与平面镜等高。
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4.调节望远镜及标尺架的位置和望远镜的仰角,沿望远镜轴线方向(借助望远镜上的准星)能通过镜面看到标尺(实际是看到标尺在镜后的成像)。
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5.调节目镜,看清十字叉丝,调节调焦手轮,看清标尺的像,并使像与十字叉丝之间无视差,即眼睛上下移动时,标尺与叉丝没有相对移动。
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6.当金属筒被加热后,待测铜管逐渐伸长,每间隔10℃记录一次望远镜叉丝横线所对标尺的数值,测量6到7个点。
1
2
3
4
5
6
7
t/℃
b/mm
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7.以t(℃)为横坐标,b(mm)为纵坐标,在坐标纸上作出t-b关系曲线,求直线斜率k。
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8.用米尺测量(一次)标尺到平面镜间的距离D。
D
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9.将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕,用游标卡尺测量(一次)其后足尖到两前足尖连线的距离l。
l
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10.计算铜管的线胀系数
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【实验结果】
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【实验报告的要求】
1.实验名称
2.实验仪器
3.实验目的
4.实验原理及所采用的实验方法
5.实验内容
6.原始数据
7.数