线膨胀系数的测定

固体线膨胀系数的测定实验报告
目录
1. 实验目的
1.1 实验原理
1.1.1 线膨胀系数的概念
1.1.2 线膨胀系数的计算公式
1.2 实验器材
1.3 实验步骤
1.4 实验结果分析
1.5 实验结论
实验目的
通过测定固体线膨胀系数的实验，掌握固体在温度变化下的膨胀规律，了解物体在不同温度下的变化情况。

实验原理
线膨胀系数的概念
线膨胀系数是一个物体在单位温度变化下长度变化的比例系数，通常
表示为α。

线膨胀系数的单位为℃^-1。

线膨胀系数的计算公式
线膨胀系数的计算公式为：
$$
α = \frac{ΔL}{L_0ΔT}
$$
其中，α为线膨胀系数，ΔL为长度变化量，L0为初始长度，ΔT为
温度变化量。

实验器材
1. 物体（例如金属杆）
2. 尺子
3. 温度计
4. 烧杯
5. 热水
实验步骤
1. 测量物体的初始长度并记录为L0。

2. 将物体放入热水中，让其温度升高。

3. 使用温度计测量热水的温度变化ΔT。

4. 测量物体在热水中的长度变化量ΔL。

5. 根据公式计算出线膨胀系数α。

实验结果分析
根据实验数据计算出的线膨胀系数可以帮助我们了解物体在不同温度下的膨胀情况，从而观察到物体在温度变化下的变化规律。

实验结论
通过本次实验，我们成功测定了固体线膨胀系数，并对物体在温度变化下的膨胀规律有了更深入的了解。

这对于工程领域的材料选择和设计具有重要意义。

金属线膨胀系数的测定实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过测定金属线的膨胀系数，探究金属在受热作用下的膨胀规律，并验证线性膨胀系数的概念。

二、实验原理。

金属在受热作用下会发生线性膨胀，其膨胀量与温度变化呈线性关系。

金属线的膨胀量可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT。

其中，ΔL为金属线的膨胀量，α为线性膨胀系数，L0为金属线的原始长度，ΔT为温度变化量。

三、实验器材。

1. 金属线。

2. 热水槽。

3. 温度计。

4. 尺子。

四、实验步骤。

1. 准备金属线，并测量其原始长度L0。

2. 将金属线固定在支架上。

3. 将热水倒入热水槽中，待温度稳定后，记录水温作为初始温度T1。

4. 将金属线放入热水中，测量金属线的膨胀量ΔL。

5. 记录金属线在热水中的最终温度T2。

6. 根据实验数据计算金属线的线性膨胀系数α。

五、实验数据记录。

1. 金属线原始长度L0 = 1m。

2. 初始温度T1 = 25°C。

3. 最终温度T2 = 75°C。

4. 金属线膨胀量ΔL = 5mm。

六、实验结果分析。

根据实验数据计算得到金属线的线性膨胀系数α为：α = ΔL / (L0ΔT) = 5mm / (1m × 50°C) = 1 × 10^-4 /°C。

七、实验结论。

通过本实验的测定和计算，验证了金属线在受热作用下会发生线性膨胀的规律，并得到了金属线的线性膨胀系数α。

实验结果表明，金属线的膨胀量与温度变化呈线性关系，膨胀系数是一个常数，可用于预测金属在不同温度下的膨胀量。

八、实验注意事项。

1. 在实验过程中要小心热水的温度，避免烫伤。

2. 测量金属线的膨胀量时要注意准确度，避免误差。

九、实验总结。

本实验通过测定金属线的膨胀量，验证了金属在受热作用下的线性膨胀规律，得到了金属线的线性膨胀系数α。

实验结果对于理解金属膨胀规律具有重要意义，也为工程应用提供了重要参考。

以上为金属线膨胀系数的测定实验报告。

实验一 金属热膨胀系数的测量物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。

通常在外界压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。

也有少数物质在一定的温度范围内，温度升高时，其体积反而减小。

绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性，这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。

对晶体而言，其热膨胀还有各相异性；如石墨受热时，沿某些方向膨胀，而沿另一些方向则收缩。

金属是晶体，它们是由许多晶粒构成的，而且这些晶粒在空间方位上的 排列是无规则的，所以，金属整体表现出各相同性，或称它们的线膨胀在各个方向均相同。

因此可以用金属在一维方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀。

虽然金属的热膨胀非常微小，但由于使物体发生很小形变时就需要很大的应力。

这个特性在工程结构的设计，在机械和仪器的制造中，在材料的加工（如焊接）中，都应考虑到这一因素。

【实验目的】1．了解FD-LEA 金属热膨胀系数实验仪的基本结构和工作原理。

2．掌握千分表和温度控制仪的使用方法。

3．掌握测量金属线热膨胀系数的基本原理，测量铁、铜、铝等的线膨胀系数。

4．学习用图解图示法处理实验数据，并分析实验误差。

【实验原理】在一定温度范围内，原长为0L （在0t ＝0℃时的长度）的物体受热温度升高时，一般固体由于原子或分子的热运动加剧而发生热膨胀，在t （单位℃）温度时，伸长量L ∆，它与温度的增加量t ∆近似成正比，与原长0L 也成正比，即：t L L ∆⨯⨯=∆0α （1）此时总长为：L L L t ∆+=0 （2）式中α为固体的线膨胀系数，它是固体材料热性能的物理量。

在温度变化不大时，α是一个常数，可由式（1）和（2）得：tL L t L L L t ∆⋅∆=∆-=1000α （3） 上式中，α的物理意义：在一定温度范围内，当温度每升高1℃时，物体的伸长量L ∆与它在0℃时的原长0L 成正比。

α是一个很小的量，附录中列有几种常见的固体材料的α值。

实验十材料线膨胀系数的测定--示差法物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。

热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。

目前，测定材料线膨胀系数的方法很多，有示差法(或称“石英膨胀计法”)、双线法、光干涉法、重量温度计法等。

在所有这些方法中，以示差法具有广泛的实用意义。

国内外示差法所采用的测试仪器很多，有分立式膨胀仪(如weiss立式膨胀仪)和卧式膨胀仪(如HTV 型、UBD型、RPZ―1型晶体管式自动热膨胀仪)两种。

有工厂的定型产品，也有自制的石英膨胀计。

些外，双线法在生产中也是—种快速测量法。

本实验采用示差法。

一．目的意义在实际应用中，当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，选择材料的热膨胀系数显得尤为重要，如玻璃仪器、陶瓷制品的焊接加工，都要求二种材料具备相近的膨胀系数。

在电真空工业和仪器制造工业中广泛地将非金属材料(玻璃、陶瓷)与各种金属焊接，也要求两者有相适应的热膨胀系数；如果选择材料的膨胀系数相差比较大，焊接时由于膨胀的速度不同，在焊接处产生应力，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。

如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两种材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用一中间膨胀值，从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力，恰当地利用这个特性，可以增加制品的强度。

因此，测定材料的热膨胀系数具有重要的意义。

本实验的目的：1．了解测定材料的膨胀曲线对生产的指导意义；2．掌握示差法测定热膨胀系数的原理和方法，测试要点；3．利用材料的热膨胀曲线，确定玻璃材料的特征温度二．示差法的基本原理一般的普通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数，其意义是温度升高1℃时单位长度上所增加的长度，单位为厘米╱厘米·度。

假设物理原来的长度为L，温度升高后长度的增加量为∆L，实验指出它们之间存在如下关系：∆L╱L＝α1∆t （15-1）式中的α1，称为线膨胀系数，也就是温度每升高1℃时，物体的相对伸长。

材料线膨胀系数测量材料的线膨胀系数是一个重要的物性参数，用来描述材料在温度变化时的膨胀行为。

了解材料的线膨胀系数可以帮助工程师在设计中考虑到温度变化对结构的影响。

材料的线膨胀系数定义为单位温度变化引起的长度变化与原始长度的比值。

线膨胀系数通常用符号α来表示，单位为1/°C或1/°F。

线膨胀系数与材料的内部结构相关，在材料的晶格结构和原子排列方式不同的情况下，线膨胀系数也会不同。

要测量材料的线膨胀系数，可以使用不同的方法和设备。

下面介绍几种常用的线膨胀系数测量方法：1.膨胀试验器法：这是一种常用的测量线膨胀系数的方法。

这种方法通过将材料制成试样，在恒定温度条件下测量试样长度的变化，从而计算出线膨胀系数。

2.热膨胀计法：这种方法利用了热膨胀计的原理，通过测量试样的长度变化或形变来计算出线膨胀系数。

热膨胀计可以使用不同的原理，如电阻、光学或机械等。

3.拉伸测量法：这种方法使用拉伸试样，并在温度变化时测量试样的长度变化。

通过测量试样的变形和应力，可以计算出线膨胀系数。

4.表面形貌法：这种方法通过观察材料表面形貌的变化来推测材料的线膨胀系数。

这种方法不需要具体的测量设备，但是相对准确度较低。

无论使用哪种方法1.选择合适的试样形状和尺寸。

试样的尺寸和形状应保证能够准确测量长度变化，并具有代表性。

2.控制好温度变化的方式和范围。

要保证温度变化均匀并且在一定范围内，以充分测量材料的膨胀行为。

同时，要避免过大的温度变化引起材料的热失控或损坏。

3.测量仪器的准确性和稳定性。

仪器的精度和稳定性对于测量结果的准确性至关重要。

应保证仪器的校准和维护，并进行合理的测量数据处理和分析。

总之，材料的线膨胀系数测量是一个复杂而重要的过程。

准确测量材料的线膨胀系数可以为工程设计提供重要的参考数据，帮助工程师考虑到温度变化对结构的影响，避免材料的膨胀引起的不必要问题。

不同的测量方法和设备可以根据实际需要选择，但要确保测量过程的准确性和可靠性。

材料线膨胀系数测定杆膨胀测量法是最常用的一种测量方法。

其原理是通过测量金属杆在温度变化下的长度变化来求得杆材料的线膨胀系数。

测量时首先将杆材料固定在装置上，将装置放在恒温槽中，然后通过温度变化使杆材料发生膨胀或收缩，通过对杆材料的长度变化进行测量，再将测量到的长度变化数据与温度变化数据进行对比，就可以求得杆材料的线膨胀系数。

光栅测量法是近年来发展起来的一种新型测量方法。

其原理是通过光栅的干涉原理实现对材料线膨胀系数的测量。

测量时首先将材料制成薄片，将之固定在测量台上。

测量台上放置一组光栅，将光栅分成两个部分。

当材料发生膨胀或收缩时，光栅之间的相位差会发生变化，通过测量光栅之间的相位差的变化，就可以求得材料的线膨胀系数。

电容测量法也是一种常用的测量方法。

其原理是通过在材料上开设两个电容，当材料发生膨胀或收缩时，电容之间的距离会发生变化，从而使得电容的电容值发生变化。

通过测量电容值的变化，就可以求得材料的线膨胀系数。

在进行材料线膨胀系数测定时，需要注意以下几点：1.温度控制：在测量过程中，必须严格控制温度的稳定性，以确保测量结果的准确性。

2.实验设备：需要选择合适的实验设备，包括温度控制装置、测量仪器等。

3.样品制备：样品制备过程中要保证材料的均匀性和准确性，避免造成误差。

4.测量精度：在测量过程中，需要注意仪器的精确度与测量精度，以确保测量结果的准确性。

总之，材料线膨胀系数的测定是材料研究和工程应用中的一个重要参数。

通过选择合适的测量方法和仪器设备，严格控制实验条件，可以获得准确可靠的线膨胀系数数据，为材料设计和应用提供参考依据。

测量金属线膨胀系数的方法金属的膨胀系数是指在单位温度变化下，金属材料单位长度的线膨胀量。

测量金属线膨胀系数的方法有多种，下面将介绍其中几种常用的方法。

1. 热胀冷缩法热胀冷缩法是一种常用的测量金属线膨胀系数的方法。

该方法利用热胀冷缩的原理，通过测量金属材料在不同温度下的长度变化来计算金属线膨胀系数。

具体操作步骤如下：（1）首先，选择一段金属线材料，并将其固定在测量装置上。

（2）然后，将装置置于恒温箱中，并将温度控制在不同的温度下，如20℃、30℃、40℃等。

（3）测量每个温度下金属线的长度，并记录下来。

（4）根据测得的数据，计算金属线膨胀系数的值。

公式为：膨胀系数 = （L2 - L1）/（L1 × ΔT），其中L1为初始长度，L2为不同温度下的长度变化，ΔT为温度变化。

2. 拉伸法拉伸法也是一种常用的测量金属线膨胀系数的方法。

该方法通过施加不同的拉力来测量金属材料在不同温度下的长度变化，进而计算金属线膨胀系数。

具体操作步骤如下：（1）首先，选择一段金属线材料，并将其固定在拉伸装置上。

（2）然后，通过拉伸装置施加不同的拉力，使金属线逐渐延长。

（3）同时，利用测量装置测量金属线的长度，并记录下来。

（4）根据测得的数据，计算金属线膨胀系数的值。

公式为：膨胀系数 = （L2 - L1）/（L1 × ΔT），其中L1为初始长度，L2为不同温度下的长度变化，ΔT为温度变化。

3. 光栅法光栅法是一种利用光栅原理测量金属线膨胀系数的方法。

该方法利用光栅装置对金属线进行光学测量，通过测量金属线在不同温度下的光栅位移来计算金属线膨胀系数。

具体操作步骤如下：（1）首先，选择一段金属线材料，并将其固定在测量装置上。

（2）然后，将光栅装置对准金属线，使光栅的光束垂直射向金属线。

（3）随后，通过调整光栅装置，使光栅与金属线的光斑重合。

（4）测量不同温度下的光栅位移，并记录下来。

（5）根据测得的数据，计算金属线膨胀系数的值。

材料热膨胀系数测定材料的热膨胀系数是指材料在温度变化过程中，单位温度变化引起的长度、体积或密度的变化速率。

当物体处于不同温度下时，由于温度的变化会导致物体的尺寸变化，这在工程领域中是非常常见的现象。

例如，建筑物、桥梁、飞机和汽车等实际工程结构都面临着温度变化所引起的热膨胀问题。

如果不了解材料的热膨胀系数，就很难进行结构设计和工程施工，因此研究材料的热膨胀系数对于工程应用具有重要意义。

一、材料热膨胀系数测定方法1.线膨胀系数的测定：线膨胀系数是指单位长度的材料在温度变化下的长度变化。

常用的方法有：a)膨胀条法：该方法是将待测材料制成一条长条状，放置在一定长度的测量装置中，通过加热或降温，测量其长度变化来计算线膨胀系数。

b)光杠杆法：该方法利用光学原理测量材料的长度变化。

通过将射入材料的光束通过反射或折射，在材料加热或降温的过程中，测量光束的偏转角来反映材料的长度变化。

c)压电晶体法：该方法利用压电晶体的性质，通过在晶体的应力变化下，测量晶体上的电压变化从而计算线膨胀系数。

2.体膨胀系数的测定：体膨胀系数是指单位体积的材料在温度变化下的体积变化。

常用的方法有：a)定容法：该方法是将待测材料置于一个容器中，通过加热或降温，测量其体积的变化来计算体膨胀系数。

b)浮力法：该方法利用浸泡在液体中的待测材料，通过测量液体中的浮力随温度的变化，来计算体膨胀系数。

c)数字全息的投影干涉法：该方法通过在待测材料上投射一个数字全息，利用干涉条纹的变化来测量材料的体膨胀系数。

二、热膨胀系数的测量技术的应用领域1.建筑物结构设计：在建筑物的设计和施工中，需要考虑到材料的热膨胀系数。

例如，当建筑物处于高温季节时，材料会膨胀，如果没有合理的设计，可能导致建筑物的结构损坏。

2.桥梁工程：在桥梁工程中，不同材料的热膨胀系数可能不同，如果不考虑这种差异，桥梁可能会由于温度变化而产生应力集中，从而导致结构的破坏。

因此，了解不同材料的热膨胀系数对桥梁工程的结构设计非常重要。