文档介绍：固体线胀系数的测定
12级物汉
钱学娇
20121102831
指导老师:哈斯朝鲁
固体线胀系数的测定
一般情况下,物体当温度升高时,由于原子或分子的热运动加剧,粒子间的平均距离发生变化,温度越高,其平均距离也越大,在宏观上体现出体积发生热膨胀。热膨胀是物质的基本热学性质之一。物质的热膨胀不仅与物质的种类有关,而且对于同种物质温度不同时其膨胀系数也不相同。因此,在生产、科研和生活中必须考虑物质“热胀冷缩”的特性。测定其膨胀系数有着重要的实际意义。
优其是对于固体而言,虽然固体的热膨胀非常小,但是物体发生很小形变时却产生很大的应力。通常测量固体线胀系数是在某一温度范围内测量固体的微小深长量,测量微小深长量的方法有光杠杆法、螺旋测微法等,在这里介绍用光杠杆方法测量金属的线胀系数。
实验目的
学****固体热膨胀的原理和实验测量方法;
测量金属在一定温度范围内平均线膨胀系数;
掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
实验仪器
固体线胀系数测定仪
待测金属棒
温度计
秒表
光杠杆
米尺
游标尺
尺读望远镜
实验原理
金属杆的长度一般是温度的函数,在常温下,固体的长度L与温度t有如下关系:
(10-1)
式中为固体在t=0℃时的长度; 称为线胀系数。其数值与材料性质有关,单位为℃-1。要测量线胀系数,需测量不同温度下金属杆的长度。
实验方案
设物体在t1℃时的长度为L,温度升到t2℃时增加了ΔL。根据(10-1)式可以写出
(10-2)
(10-3)
从(10-2)、(10-3)式中消去L0后,再经简单运算得
(10-4)
实验方案
由于,故(10-4)可以近似写成
(10-5)
显然,固体线胀系数的物理意义是当温度变化1℃时,固体长度的相对变化值。在(5)式中,L、t1、t2都比较容易测量,但很小,一般长度仪器不易测准,本实验中用光杠杆和望远镜标尺组来对其进行测量。
光杠杆测量物体微小伸长量原理图
原理图
实验注意事项
1、实验系统调好后,一旦开始测量,在实验过程中绝对不能对系统的任一部分进行任何调整。否则,所有数据将重新再测.
2、注意保护平面镜和望远镜,不能用手触摸镜面.
3、粗调节望远镜标尺装置,使之与光杠杆等高,可采取估望远镜镜身描准的方法,再调节光杠杆镜面垂直,使望远镜镜身和标尺在平面镜子中的虚像在一条直线上.