金属热膨胀系数实验仪/线膨胀系数仪 型号:DP-3625 | 一、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、铝棒在一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 | 在一定温度范围内,原长为 (在 =0℃时的长度)的物体受热温度升高,一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一。在温度变化不大时, 是一个常数,可由式(1)和(2)得 | (3) | 由上式可见, 的物理意义:当温度每升高1℃时,物体的伸长量△L与它在0℃时的长度之比。 是一个很小的量,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 。 | 为了得到精确的测量结果,因此,我们需要得到精确的 ,这样不仅要对 , 和 进行精确的测量,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℃),从而测量对应的一系列 。将所得到的测量数据采用Z小二乘法进行直线拟合处理,从直线的斜率可得到一定温度范围内的平均热膨胀系数 。 | 主要技术指标 | 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。
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