文档介绍：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，甚至会造成工程的毁损，仪表的失灵，以及加工焊接中的缺陷和失败等等。
材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上的伸长。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作测定。
一、实验教学目的
1．掌握一种测线膨胀系数的方法；
2．应用逐差法处理数据。
二、实验教学重难点
千分表的读数
逐差法处理数据
三、实验仪器与用具
数字智能化热学综合实验平台、千分表、游标卡尺。
四、实验原理
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AL与其温度的增加量At近似成正比，与原长L亦成正比，即
AL=aLAt
式中的比例系数a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
铜、铁、铝
普通玻璃、陶瓷
殷钢
熔凝石英
〜-10一5UC)-1
〜10-6(C)-1
<2X10-6(C)
-1
〜10-7(C)-1
材料
a数量级
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持性的一种手段。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a）式可知，测量出［时杆长l、
受热后温度达t时的伸长量AL和受热前后的温度t及t，则该材料在（t,t）温区的
21212线胀系数为：
2)
AL
a=—
L(t—t)
21
其物理意义是固体材料在（tt2）温区内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为（°C）-】。
测线胀系数的主要问题是如何测伸长量ALo先粗估算出al的大小，若L~250mm,
温度变化tt~100C，金属的a数量级为10-5（C）-i,则可估算出AL~。对于2－1
这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的，可采用千分表（分度值为
）、读数显微镜、光杠杆放***、光学干涉法。本实验中采用千分表测微小的线胀
量。
五、实验步骤
曰
1、用游标卡尺测出室温下待测金属杆的原长L,测三次求出算术平均值。
2、如上图所示，安装好实验装置，连接好电缆连接线，将待测金属杆插于加热盘内，调节螺钉,使千分表的指针转动一个微小的角度。
3、将“测量选择”开关拨向“上盘温度”档,打开加热开关,观察加热盘温度的变化,直至温度稳定,此时加热盘可