DP-3625 金属热膨胀系数实验仪/线膨胀系数仪

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、金属热膨胀系数实验仪/线膨胀系数仪 实验目的

1．学习和掌握固体热膨胀系数实验仪的基本结构和工作原理。

2．了解金属的热膨胀现象，测定铜、铁、铝棒在定温度范围内的平均线膨胀系数；

3．学习和掌握用千分表测量微小长度变化量的方法；
4．学习和掌握温度传感器控温的方法；

5．学习用逐差法或图解图示法处理实验数据，并分析实验误差。

二、金属热膨胀系数实验仪/线膨胀系数仪 实验原理

在定温度范围内，原长为 （在 ＝0℃时的长度）的物体受热温度升，般固体会由于原子的热运动加剧而发生膨胀，在t（单位℃）温度时，伸长量△L，它与温度的增加量△t（△t=t- ）近似成正比，与原长 也成正比，即： △L= × ×△t                                          （1）

此时的总长是：  ＝ +△L                              （2）

式中 为固体的线膨胀系数，它是固体材料的热学性质之。在温度变化不大时， 是个常数，可由式（1）和（2）得

                       （3）

由上式可见， 的物理意义：当温度每升1℃时，物体的伸长量△L与它在0℃时的长度之比。 是个很小的量，附录中列有几种常见的固体材料的 值。当温度变化较大时， 可用t的多项式来描叙：

＝A+Bt+C +……

式中A，B，C为常数。

在实际的测量当中，通常测得的是固体材料在室温 下的长度 及其在温度 至 之间的伸长量，就可以得到热膨胀系数，这样得到的热膨胀系数是平均热膨胀系数 ：

                        （4）

式中 和 分别为物体在 和 下的长度，△ ＝ - 是长度为 的物体在温度从 升至 的伸长量。在实验中我们需要直接测量的物理量是 ， ， 和。

为了得到的测量结果，因此，我们需要得到的 ，这样不仅要对 ， 和 行的测量，还要扩大到对 和相应的温度 的测量。即：

                   i=1,2,3,……            （5）

在实验中我们等温度间隔的设置加热温度（如等间隔5℃或10℃），从而测量对应的系列 。将所得到的测量数据采用zui小二乘法行直线拟合处理，从直线的斜率可得到定温度范围内的平均热膨胀系数 。

主要指标

  1、恒温控制器的控温范围：室温至80℃。

  2、温度控制分辨率：0.1℃；控制精度±0.1℃。

  3、恒温加热炉内空间温度达到平衡时，温度的梯度≤±0.1℃。

  4、千分表：测量精度0.001mm，量程0-1mm。

  5、待测金属棒样品：直径Φ8mm，长度400mm。

  6、工作电源：AC220V±10%，50Hz-60Hz，功率100W。

  7、使用环境：温度0-40℃，湿度≤85%。

五、实验仪器组成

恒温控制器，加热恒温箱，三根待测金属棒，千分表。