材料热膨胀系数测定

热膨胀系数实验报告篇一：热膨胀系数测定实验报告数据处理由，得α（50-200C）o 其中n1=，L=72mm；解得：α（50-200C）/Coo相变起始温度T0=283C，o相变终止温度T1=295C。

篇二：物理金属线膨胀系数测量实验报告实验（七）项目名称：金属线膨胀系数测量实验一、实验目的1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。

2、学会使用千分表。

二、实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。

线胀系数是选用材料的一项重要指标。

特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。

固体受热后其长度的增加称为线膨胀。

经验表明，在一定的温度范围内，原长为L的物体，受热后其伸长量?L与其温度的增加量?t近似成正比，与原长L 亦成正比，即：?LL??t （1）式中的比例系数?称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。

大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。

殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。

实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同。

某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。

另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。

因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。

但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。

为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。

由（1）式可知，测量出时杆长L、受热后温度从t1升高到t2时的伸长量?L和受热前后的温度升高量?t，则该材料在温度区域的线胀系数为：???L（2）其物理意义是固体材料在温度区域内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为。

测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量?L。

我们先粗估算一下?L的大小，若L?250mm,温度变化t2?t1?100C，金属的?数量级为?10?5?1，则估算出?1?LL??t?。

对于这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。

材料热膨胀系数的测定物体的体积或长度随着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。

在所有这些测试方法中，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，有分立式膨胀仪和卧式膨胀仪两种。

一、实验目的（1）了解测定材料的膨胀曲线对生产的指导意义；（2）掌握示热法测定热膨胀系数的原理和方法；（3）利用材料的热膨胀曲线，确定45钢的特征温度。

二、基本原理对于一般的普通材料，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cm·cm-1·℃-1。

假设物体原来的长度为L0，温度升高后长度的增加量为△L，则：△L/ L0=α1△t式中α1—线膨胀系数，也就是温度每升高1℃时，物体的相对伸长。

当物体的温度从T1上升到T2时，其体积也从V1变化为V2，则该物体在T1～T2的温度范围内，温度每上升一个单位，单位体积物体的平均增长量为：β=（V1-V2）/V1（T1-T2）式中β—平均体膨胀系数。

从测试技术来说，测体膨胀系数较为复杂。

因此，在讨论材料的热膨胀系数时，常常采用线膨胀系数α=（L1-L2）/L1（T1-T2）式中α—玻璃的平均线膨胀系数；L1—在温度为T1时试样的长度；L2—在温度为T2时试样的长度；α与β的关系：β=3α+3α2·△T2+α3·△T3上式中的第二项和第三项非常小，在实际中一般略去不计，而取β≈3α膨胀系数实际上并不是一个恒定的值，而是随着温度变化的，所以上述膨胀系数都是具有在一定温度范围△t内的平均值的概念，因此使用时要注意它适用的温度范围，一些材料的膨胀系数见下表。

一些材料的膨胀系数示差法是基于采用热稳定性良好的材料石英玻璃（棒和管）在较高温度下，其线膨胀系数随温度而改变的性质很小，当温度升高时，石英玻璃与其中的待测试样与石英玻璃棒都会发生膨胀，但是待测试样的膨胀系数比石英玻璃管上同样长度部分的膨胀要大。

材料热膨胀系数的测定1. 实验目的1.1 掌握热机分析的基本原理、仪器结构和使用方法。

1.2 掌握热膨胀系数的概念以及测定方法。

2. 基本原理物体的体积或长度随着温度的升高而增大的现象称为热膨胀。

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、光于涉法、重量温度计法等。

在所有这些测试方法中，以示差法具有广泛的实用意义。

当物体的温度从T 1上升到T 2时，其体积也从V 1变化为V 2，则该物体在T 1一T 2的温度范围内，温度每上升一个单位。

单位体积物体的平均增长量为平均体膨胀系数。

从测试技术来说，测体膨胀系数较为复杂。

因此，在讨论材料的热膨胀系数时，常常采用线膨胀系数，其意义是温度升高1℃时单位长度上所增加的长度，单位为cm ·cm ·℃-1。

将试样装在装样管内用顶杆压住试样，顶杆与位移传感器接触，在加热炉中，通过精密温度控制仪按规定的升温速率加热试样到试验最终温度，并经位移传感器测量加热过程中试样的线膨胀情况．按下式计算由室温至试验温度的各温度间隔的线膨胀系数： 00001);(t t L L L t t --⨯=α 式中：0t —— 初始温度，℃；t —— 实际（恒定或变化）的试样温度，℃；0L ——受测玻璃试样，在温度为0t 时的长度，mm ；L ——温度为t 时的试样长度，mm 。

若标称初始温度0t 为20℃；因此平均线性热膨胀系数就应表示为);C 20(t ︒α。

膨胀系数实际上并不是一个恒定的值，而是随温度变化的，所以上述膨胀系数都是具有在一定温度范围内的平均值的概念，因此使用时要注意它适用的温度范围。

3. 仪器与试剂热机分析仪 XYW-500B有机玻璃直径4mm 长35mm4. 实验步骤（1）试样及其制备。

试样尺寸应为直径4mm，长35mm，试样端面应加工，使两端面平行，且平整，并保证其端面与试样主轴垂直。

热膨胀系数实验报告篇一：热膨胀系数测定实验报告数据处理由，得α（50-200C）o 其中n1=，L=72mm；解得：α（50-200C）/Coo相变起始温度T0=283C，o相变终止温度T1=295C。

篇二：物理金属线膨胀系数测量实验报告实验（七）项目名称：金属线膨胀系数测量实验一、实验目的1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。

2、学会使用千分表。

二、实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。

线胀系数是选用材料的一项重要指标。

特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。

固体受热后其长度的增加称为线膨胀。

经验表明，在一定的温度范围内，原长为L的物体，受热后其伸长量?L与其温度的增加量?t近似成正比，与原长L 亦成正比，即：?LL??t （1）式中的比例系数?称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。

大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。

殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。

实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同。

某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。

另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。

因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。

但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。

为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。

由（1）式可知，测量出时杆长L、受热后温度从t1升高到t2时的伸长量?L和受热前后的温度升高量?t，则该材料在温度区域的线胀系数为：???L（2）其物理意义是固体材料在温度区域内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为。

测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量?L。

我们先粗估算一下?L的大小，若L?250mm,温度变化t2?t1?100C，金属的?数量级为?10?5?1，则估算出?1?LL??t?。

对于这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。

热膨胀系数测定实验报告热膨胀系数测定实验报告引言：热膨胀系数是描述物体在温度变化下体积变化程度的物理量，对于工程设计和材料研究具有重要意义。

本实验旨在通过测定不同材料的热膨胀系数，探究不同材料的热膨胀性质，为实际应用提供参考。

实验目的：1. 了解热膨胀系数的概念和意义；2. 掌握测量热膨胀系数的方法和步骤；3. 比较不同材料的热膨胀性质。

实验器材：1. 热膨胀系数测量装置；2. 不同材料的试样：如铝、铜、钢等。

实验步骤：1. 将热膨胀系数测量装置调整到合适的工作状态；2. 将待测试样固定在测量装置上，保证试样的稳定性；3. 调整测量装置的温度控制系统，使其能够按照一定的温度变化范围进行测量；4. 记录试样在不同温度下的长度变化，并计算出热膨胀系数。

实验结果与分析：通过实验测量得到的试样在不同温度下的长度变化数据，可以计算得到不同材料的热膨胀系数。

通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 不同材料的热膨胀系数存在差异，反映了不同材料对温度变化的敏感程度；2. 金属材料的热膨胀系数一般较大，而非金属材料的热膨胀系数较小；3. 随着温度的升高，试样的热膨胀系数一般呈现递增趋势。

实验误差分析：在实验过程中，由于测量仪器的精度限制、试样的制备和固定等因素，可能会引入一定的误差。

为了减小误差的影响，可以采取以下措施：1. 选择合适的测量仪器，提高测量的精度；2. 重复测量，取平均值，减小随机误差；3. 注意试样的制备和固定，保证试样的稳定性。

实验应用：热膨胀系数的测定对于工程设计和材料研究具有重要意义。

在工程实践中，我们需要考虑材料的热膨胀性质，以避免由于温度变化引起的结构变形和破坏。

例如，在建筑物的设计中，需要考虑材料的热膨胀系数，以防止温度变化引起的裂缝和变形。

在材料研究中，热膨胀系数的测定可以帮助科学家了解材料的热力学性质，为材料的开发和应用提供参考。

结论：通过本实验的测量和分析，我们得出了不同材料的热膨胀系数存在差异，金属材料的热膨胀系数一般较大，而非金属材料的热膨胀系数较小。

实验十五材料线膨胀系数的测定——示差法概述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。

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。

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、实验目的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，以及测试要点；3．利用材料的热膨胀曲线，确定玻璃材料的特征温度。

二、实验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。

假设物体原来的长度为L，温度升高后长度的增加量为∆L，它们之间存在如下关系：∆L╱L＝α1∆t （1）式中，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。

金属材料热膨胀系数的测定金属材料的热膨胀系数是指金属在温度变化时，单位温度变化时长度（或体积）的变化率。

它是描述金属材料在热膨胀现象中的特性参数，对于工程设计和材料选择具有重要意义。

本文将介绍金属材料热膨胀系数的测定方法及其应用。

一、金属材料热膨胀系数的定义热膨胀系数是指材料在温度变化时，单位温度变化时长度（或体积）的变化率。

一般情况下，热膨胀系数可以分为线膨胀系数和体膨胀系数。

线膨胀系数（α）描述的是材料长度在热膨胀过程中的变化。

线膨胀系数的单位一般为1/℃。

体膨胀系数（β）描述的是材料体积在热膨胀过程中的变化。

体膨胀系数的单位一般为1/℃。

二、金属材料热膨胀系数的测定方法1.金属棒测定法这是一种常用的测定金属材料线膨胀系数的方法。

实验装置包括一个金属棒样品、一个恒温槽和一个游标测量装置。

首先，将金属棒的一端固定在支架上，另一端连接游标测量装置。

然后，将整个实验装置放入恒温槽中，并设置所需的温度。

根据温度变化测量出金属棒的长度变化，通过计算单位温度变化对应的长度变化，得出线膨胀系数。

2.热沉浸法这是一种常用的测定金属材料体膨胀系数的方法。

实验装置包括一个密封的玻璃圆筒，其中放置待测金属样品，并将其密封。

然后，每隔一段温度间隔将圆筒放入一个恒温槽中，使其温度发生变化。

根据圆筒内液体的体积变化，结合所使用的金属样品的体积，计算出体膨胀系数。

三、金属材料热膨胀系数的应用金属材料的热膨胀系数对于工程设计和材料选择具有重要意义。

因为温度变化会导致金属结构的变形，有时甚至会导致材料的破坏。

因此，在工程设计过程中，需要考虑材料的热膨胀性能，选择合适的材料。

例如，火车轨道的设计中需要考虑轨道的热膨胀，以避免轨道因温度变化而产生过大的应力，从而影响火车的正常运行。

又如，在建筑物的结构设计中，需要考虑金属构件的热膨胀性能，以避免温度变化引起的结构变形和破坏。

此外，在一些特殊的应用中，例如制造精密仪器和设备，在工作过程中需要保持准确的尺寸和形状稳定性，因此需要选择具有低热膨胀系数的金属材料。

热膨胀系数测量实验方法与误差分析热膨胀系数是物质在温度变化下的膨胀程度的表征。

在材料科学和工程领域，准确测量热膨胀系数对于材料的研究与应用至关重要。

本文将介绍一种常用的热膨胀系数测量实验方法，并对其中可能存在的误差进行分析。

一、实验方法热膨胀系数的测量通常采用线膨胀法或体膨胀法，其中线膨胀法是较为常用的实验方法。

以下将以线膨胀法为例，介绍热膨胀系数测量的步骤。

1. 材料准备：选择待测材料并切割成合适的样品。

样品的尺寸要足够大以保证测量的准确性。

2. 实验装置搭建：准备一个测量装置，该装置包括一个恒温槽、一个细长的测量样品和一个测量仪器（如光栅尺或萤石测量仪）。

3. 温度控制：将恒温槽中的温度调整至初始温度，并保持稳定。

初始温度通常选取室温，并根据实际需求进行调整。

4. 测量：将样品放置在测量仪器上，并将仪器调零或调校至初始位置。

记录下初始位置的测量数值。

5. 加热：通过加热源对样品进行加热，使其温度升高。

在加热的过程中，实时记录测量仪器上的数值变化。

6. 数据处理：根据测量数据绘制温度-长度曲线图，并进行数据拟合。

通过拟合得到的直线斜率即为热膨胀系数。

二、误差分析在热膨胀系数测量实验中，常常存在以下几种误差：1. 温度控制误差：恒温槽的温度控制可能存在一定的误差，导致实际测量温度与设定温度之间存在偏差。

为了减小这种误差，可以使用更加精确的温度控制设备，并在测量过程中对恒温槽的温度进行实时监测。

2. 仪器误差：测量仪器的精度与稳定性对测量结果的准确性有重要影响。

在实验中，应选择高精度、高稳定性的测量仪器，并经常进行校准。

3. 样品准备误差：样品的尺寸、形状等因素可能对测量结果产生一定的影响。

为了减小这种误差，应选择具有高度均匀性的样品，并进行精确的尺寸测量。

4. 数据处理误差：在数据处理过程中，拟合方法的选择以及实验数据的筛选等因素可能引入误差。

为了减小这种误差，应选用适当的数据处理方法，并在数据拟合之前对数据进行严格的筛选与处理。

测量热膨胀系数热膨胀系数是指物体在温度发生变化时长度或体积的改变程度与温度变化量的比值。

测量热膨胀系数（也称为线膨胀系数和体膨胀系数）对于许多工程和科学应用都是非常重要的。

本文将介绍几种常用的测量热膨胀系数的方法及其原理。

1. 膨胀杆方法膨胀杆方法是一种常见的测量线膨胀系数的方法。

其基本原理是利用测试物体的长度变化来计算热膨胀系数。

在实验中，一个细长的金属杆被固定在一个恒定温度的环境中。

当环境温度变化时，金属杆会因为热膨胀而发生长度变化。

通过测量杆的长度变化以及温度变化，可以计算出该材料的线膨胀系数。

2. 拉伸法拉伸法是一种用于测量线膨胀系数的常用方法。

这种方法通常在实验室环境中进行。

实验中，将一个标准长度的金属样品夹紧，并通过一台恒定拉力的机器施加拉力。

然后，将样品加热至较高温度，并测量样品的长度变化。

通过计算长度变化与温度变化之间的比率，可以得到材料的线膨胀系数。

3. 热电偶法热电偶法是一种常见的测量体膨胀系数的方法。

该方法利用两个不同材料的热电偶，测量不同材料受热后的温度差异。

在实验中，将一个热电偶焊接在待测物体的表面，另一个热电偶置于环境中。

当待测物体受热时，两个热电偶之间会产生电势差，这个差异可以与样品的体膨胀系数相关联。

4. 干涉法干涉法是一种利用光学干涉原理来测量热膨胀系数的方法。

实验中，将一个带有反射膜的细条形样品放置在一条光束上。

当样品受热膨胀时，其长度发生变化，从而导致光束的相位发生变化。

通过测量光束传播的相位变化，可以计算出样品的线膨胀系数。

总结：本文介绍了几种常见的测量热膨胀系数的方法。

这些方法包括膨胀杆方法、拉伸法、热电偶法和干涉法。

这些方法在工程和科学领域中广泛应用，可用于评估材料在温度变化下的性能表现。

通过选择合适的方法并进行准确的测量，可以帮助工程师和科学家更好地理解和应用热膨胀系数的知识。

金属材料热膨胀系数的测定金属材料的热膨胀系数是指该材料的线膨胀系数、面膨胀系数以及体膨胀系数，它是材料受热时发生形变的大小与温度变化的比值。

因为材料的热膨胀系数对材料的尺寸稳定性有着很大的影响，所以热膨胀系数的测定也十分重要。

一、搭配悬挂称重法搭配悬挂称重法是一种简单易行的测量方法。

将待测金属杆固定在一端不动，另一端通过一个联轴器与支架相连。

金属杆的长度测量单位为mm。

当待测金属杆受到热膨胀作用时，其另一端的位移与长度变化量成正比。

借助称重器，可以测得金属杆所受的拉力值，结合加热前后的长度变化量，便可得出热膨胀系数。

二、光串测量法光串测量法主要用于测定大型金属结构件的膨胀系数。

在实验过程中，将激光光束通过放大镜反射到待测物体上，因为物体的热膨胀作用而发生位移，使光束出现一定的偏移角度。

利用摄像机能量，在显微镜的帮助下，将产生的光束偏移角度转化为物体的长度变化量，最终计算得出物体的热膨胀系数。

三、差分台架法差分台架法适用于金属膨胀系数较小，精度要求较高的测量。

该方法先测出平衡间隙及间隙扩大了的量，再通过计算不同长度下的间隙扩散速率，求得热膨胀系数。

四、放射性同位素法放射性同位素法是一种仪器非常齐全的测量方法。

在实验中将含放射性同位素的物质添加到待测物体中，测量物质内部的同位素活度。

在物体发生热膨胀时，物质内的同位素活度值会发生变化，根据这种变化，通过放射化学分析仪、计数器等仪器进行实时测量，并通过数学模型计算出待测物体的热膨胀系数。

五、CT扫描法CT扫描法是一种能够实现金属材料热膨胀系数三维测量的方法。

该方法通过对待测金属材料进行CT扫描获取其体相、面相、线相三个方向的数据，然后通过重建算法计算出热膨胀系数。

通过CT扫描能够快速、准确地获取大量的数据，提高了测量的精度和效率。

总之，对于金属材料热膨胀系数的测量，需要根据材料不同的特性和实验条件选择适合的测量方法。

同时，在实验过程中需要掌握一定的测量技巧，保证测量的准确性和稳定性。

热膨胀系数测定实验报告篇一：固体热膨胀系数的测量实验报告固体热膨胀系数的测量班级：姓名：学号：实验日期：一、实验目的测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。

二、仪器及用具热膨胀系数测定仪(尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等)三、实验原理1．材料的热膨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t1加热至末温t2，物体伸长了△L,则有?L?L??L?t2?t1?（1） Lt 2 ?t 1 （2）??此式表明，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。

比例系数称为固体的线胀系数。

一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

2．线胀系数的测量在式（1）中△L是个极小的量，这样微小的长度变化，普通米尺、游标卡尺的精度是不够的，可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。

考虑到测量方便和测量精度，我们采用光杠杆法测量。

光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和米尺组成的。

光杠杆放大原理如下图所示：当金属杆伸长△L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b1、b2，这时有：带入（2）式得固体线膨胀系数为：b2?b1?L?2Dl?L??b2?b1?l2D??l?b2?b1?l?k2DLt2?t12DL四、实验步骤及操作1.单击登陆进入实验大厅2.选择热力学试验单击3.双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面4.在实验界面单击右键选择“开始实验”5.调节平面镜至竖直状态6.进行望远镜调节，调节方位、聚焦、目镜是的标尺刻线清晰，调节中丝读数为0.0mm,并打开望远镜视野7.单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止8.单击卷尺，分别测量l、D，9．以t为横轴，b为纵轴作b-t关系曲线，求直线斜率。

10.代入公式计算线膨胀系数值。

热膨胀系数的测定物体的体积或长度随着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。

在所有这些测试方法中，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，有分立式膨胀仪和卧式膨胀仪两种。

【实验目的】1、 了解测定材料的膨胀曲线对生产的指导意义；2、掌握干涉法测定热膨胀系数的原理和方法；3、采用干涉法测量试件的线膨胀系数。

【实验原理】1、固体的线膨胀系数对于一般的普通材料，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cm ·cm -1·℃-1。

在一定温度范围内，原长为0L （在t 0＝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 ∆（0t t t ∆=-）近似成正比，与原长0L 也成正比，即： 0L L t α∆=⨯⨯∆ （1）此时的总长是：0t L L L =+∆ （2）式中α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，α是一个常数，可由式（1）和（2）得0001t L L L L t L tα-∆==⋅∆∆ （3） 由上式可见，α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。

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。

当温度变化较大时，α可用t 的多项式来描叙：2A Bt Ct α=++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1t 下的长度1L 及其在温度1t 至2t 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α： 21121121()()L L L L t t L t t α-∆≈=-- （4） 式中1L 和2L 分别为物体在1t 和2t 下的长度，L ∆是长度为1L 的物体在温度从1t 升至2t 的伸长量。

不同金属材料的热膨胀系数测量方法随着工业和科技的不断发展，金属材料在我们的日常生活中扮演着重要的角色。

然而，在工程和设计中，我们需要了解不同金属材料在温度变化下的热膨胀性能。

本文将介绍不同金属材料的热膨胀系数的测量方法。

一、线膨胀法线膨胀法是测量金属材料热膨胀系数最常用的方法之一。

它基于金属材料在温度升高时产生的长度变化。

具体操作如下：1. 准备一根足够长的金属样品，样品的长度应在实验所需的温度范围内具有明显的线膨胀效应。

2. 将样品固定在一固定的支架上，并在其一端安装一测量装置，如测量计或光电编码器。

3. 在实验室的恒温环境中进行实验，温度控制装置可用于控制样品的温度。

4. 逐渐升高样品的温度，并通过测量装置记录样品长度的变化。

5. 通过测量长度的改变和温度的变化，计算出金属材料的热膨胀系数。

二、差值法差值法是另一种常见的测量金属材料热膨胀系数的方法。

该方法通过测量金属材料与参考材料之间的长度差异来计算热膨胀系数。

下面是具体的步骤：1. 准备一个长度稳定的参考材料，其热膨胀系数已知。

2. 准备金属材料样品，并将其与参考材料以恒定力度固定在一起。

3. 将样品和参考材料组合置于温度控制装置中。

4. 逐渐升高温度，测量样品和参考材料之间的长度差异。

5. 通过参考材料的已知热膨胀系数，计算出金属材料的热膨胀系数。

三、插尺法插尺法是一种相对简单的测量金属材料热膨胀系数的方法。

该方法基于插尺的材料和金属材料在温度变化下的长度变化。

以下是插尺法的步骤：1. 准备一个长度稳定的插尺，并将其与金属材料并置。

2. 将插尺和金属材料组合置于温度控制装置中。

3. 逐渐升高温度，测量插尺和金属材料的长度变化。

4. 通过测量插尺和样品的长度变化，计算出金属材料的热膨胀系数。

总结：以上是几种常见的测量不同金属材料热膨胀系数的方法。

线膨胀法、差值法和插尺法都有各自的优缺点，选择适合实验需求的方法非常重要。

在实际应用中，根据金属材料的特性和实验条件，应综合考虑使用不同的方法进行测量，以获得准确可靠的结果。