线膨胀系数的测定（34215）

实验目的：

热膨胀系数的测定在工程技术中是非常重要的，本实验的目的主要是测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。

实验仪器：

千分尺，读数显微镜，加热器，待测样品棒，线膨胀系数测定仪

实验原理与原理图：

1.材料的热膨胀系数

各种材料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。

线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温t 加热至末温t ，物体伸长了ΔL，则有

上式表明，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α称为固体的线胀系数。

体膨胀是材料在受热时体积的增加，即材料在三维方向上的增加。体膨胀系数定义为在压力不变的条件下，温度升高1K所引起的物体体积的相对变化，用α 表示，即

人们在实验中发现，同一材料在不同的温度区域，其线胀系数是不同的，例如某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，会出现线胀系数的突变。但在温度变化不大的范围内，线胀系数仍然是一个常量。因此，线胀系数的测量是人们了解材料特性的一种重要手段。在设计任何要经受温度变化的工程结构（如桥梁、铁路等）时，必须采取措施防止热胀冷缩的影响。例如，在长的蒸气管道上，可以插入一些可伸缩的接头或插入一段U型管；在桥梁中，可将桥的一端固牢在桥墩上，把另一端放在滚轴上；在铁路上，两根钢轨接头处要留有间隙等。

实验内容与步骤：

1.接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头；

2.旋松千分表固定架螺栓，转动固定架至使被测样品（Φ8x400mm金属棒）能插入特厚壁紫铜管内，再插入传热较差的如不锈钢短棒，用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线；

3.将千分表安装在固定架上，并且扭紧螺栓，不使千分表转动，再向前移动固定架，使千分表读数值在0.2-0.3mm处，固定架给予固定，然后稍用力压一下千分表滑络端，使它能与绝热体有良好的接触，再转动千分表圆盘使读数为零；

4.接通温控仪的电源设定需加热的值，一般可分别增加温度为20℃、30℃、40℃、50℃，按确定键开始加热；

5.当显示值上升到大于设定值，电脑自动控制到设定值，正常情况下在±0.30℃左右波动一、二次，同学可以记录Δ0和Δ1，并通过公式α＝

计算线膨胀系数并观测其线性情况；

6.换不同的金属棒样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数，并与公认值比较，求出其百分误差．