金属线胀系数测定实验报告.附详图

2020-10-23 11:22 发布

实验 5

金属线胀系数得测定

测量固体得线胀系数,实验上归结为测量在某一问题范围内固体得相对伸长量。此相对伸长量得测量与杨氏弹性模量得测定一样 , 有光杠杆、测微螺旋与千分表等方法 .而加热固体办法 , 也有通入蒸气法与电热法。一般认为 , 用电热丝同电加热 , 用千分表测量相对伸长量 , 就是比较经济又准确可靠得方法。

一、实验目得

1.学会用千分表法测量金属杆长度得微小变化。

2.测量金属杆得线膨胀系数。

二、实验原理

一般固体得体积或长度, 随温度得升高而膨胀, 这就就是固体得热膨胀。

设物体得温度改变时 , 其长度改变量为 , 如果足够小 , 则与成正比 , 并且也与物体原长成正比,因此有

(1)

式(1 ) 中比例系数称为固体得线膨胀系数 , 其物理意义就是温度每升高 1℃时物体得伸长量与它在 0℃时长度之比 .设在温度为 0℃时, 固体得长度为,当温度升高为℃时 , 其长度为,则有

即 (2) 如果金属杆在温度为

, 时 , 其长度分别为 , ,则可写出

(3) (4 )

将式( 3)

代入式 (4

,

又因与非常接近,所以, ,于就是可得到如下结果

:

( 5 )

由式(5)

, 测得 , ,与 , 就可求得值。

三、仪器介绍

(一)加热箱得结构与使用要求 1.结构如图 5—1。

2.使用要求

( 1)被测物体控制于尺寸;

( 2)整体要求平稳,因伸长量极小

, 故仪器不应有振动;

( 3)千分表安装须适当固定(以表头无转动为准)且与被测物体有良好得接触(读数在 0、2~0、3mm 处较为适宜 , 然后再转动表壳校零)

; ( 4)被测物体与千分表探头需保持在同一直线

.

(二)恒温控制仪使用说明面板操作简图 , 如图 5— 2 所示 .

图 5—2

1.当电源接通时,面板上数字显示为 FdHc,表示仪器得公司符号 , 然后即刻自动转向 A X X 、X 表示当时传感器温度,即 .再自动转为 、(表示等待设定温度 ) 。

2.按升温键 , 数字即由零逐渐增大至实验者所选得设定值,最高可选80

℃、

3.如果数字显示值高于实验者所设定得温度值

,可按降温键,直至达到设定值。

4.当数字达到设定值时 ,即可按确定键,开始对样品加热,同时指示灯会闪亮,发光频闪与加热速率成正比 .

5.确定键得另一用途就是可作选择键

,可选择观察当时得温度值与先前设定值。

6.实验者如果需要改变设定值可按复位键,重新设置。四、实验步骤

1.接通电加热器与温控仪输入输出接口与温度传感器得航空插头。

2.测出金属杆得长度 (本实验使用得金属杆得长度为 400mm ),使其一端与隔热顶尖紧密接触。

3.调节千分表带绝热头得测量杆 ,使其刚好与金属杆得自由端接触 ,记下此时千分表得读数。

4.接通恒温控制仪得电源 ,先设定需要加热得值为 30 ℃,按确定键开始加热,在达到设定温度后降温至室温, 降温时也应读数。

注视恒温控制仪, 每隔3 ℃读一次读数 ,同时读出千分表得示数,将相应得读数 ,,⋯ ,,,,⋯,,,,⋯,,,,⋯,记在表格里。

(其中 =(+)/2)

5.显然 ,金属杆各时刻上升得温度就是— ,-,⋯,-,相应得伸长量就是- ,— ,⋯,-,则式 (5)可表示为

(6)

由此可知,线膨胀系数就是以

-为纵坐标、以—为横坐标得实验曲线得斜率。把

各测量值填入下表 ,作-与 -得曲线(即与曲线 ),先算出,再求出 .另外还可根据式 (6)来计算出。因为长度得测量就是连续进行得,故用逐差法对进行处理。

五、实验数据

T n

/ ℃

Nn

mm

六、数据处理

1.图像法

根据实验数据作出与曲线如下图所示

因,故数据正相关相关性很高。

可得 =0、0046mm/

,又因

=40

0mm

求得

/ ℃ 2.逐差法

同理求得 , 根据查得得 ℃求出

根据式 (6), 则/ ℃ ,其中 ,

代入数据求得

/ ℃

则 /℃

七、误差分析

两种方法所测得得结果几乎一致, 而逐差法中, 数量级很小。

故而误差在允许范围内。

产生误差得原因:

1、在读取数据时得读数误差

.2、仪器本身存在得误差。

八、注意事项

1.在测量过程中,整个系统应保持稳定,不能碰撞。

2.读取 ,数据时,特别就是读取时,一定要迅速

.

九、试验总结

1.本次实验原理简单 ,操作也并不复杂 .但就是在给铝棒加热以及降温过程中需要较长得时间,这要求要有一定得耐心。2.再进一步深入了解了作图法分析数据以及逐差法分析数据得方法 .

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3条评论
keith0932
1楼 · 2020-10-23 12:07

很受用的一篇范文,谢谢分享!

SASA老师
2楼 · 2020-10-23 11:43

读一遍是不能真正了解作者的意图。

TheWorld119
3楼 · 2020-10-23 11:48

作者文章的质量一直是很优秀的!