固体膨胀系数

固体热膨胀系数的测量,

【实验目的】:

1. 测定铜管的线膨胀系数;

2. 学会用光杠杆方法测量微小长度的变化;

【实验原理】

当固体温度升高时,固体内微粒间距离(他们间平衡间的距离)增大,结果发生固体的热膨胀现象,因热膨胀所造成的长度的增加,称为线膨胀。设温度为t 0℃时长度为L 0 的金属杆,当温度升至t 时,其长度为L ,则:

L=L 0× [1+α(t-t0)]

(1) 其中 α称为线膨胀系数,其数值因材质的不同而不同,这反映了不同物质有不同的热性质。严格的说,同一材质的线膨胀系数,因温度的不同也有些改变,但改变很小。所以通常用平均线膨胀系数:α=ΔL/[L0(t-t0)]

(2)其中 ΔL 是温度从 t 0升至t 时金属杆所增加的长度。线膨胀系数α在数值上等于:ΔL=[d(S-S 0)]/(2D)

当温度升至高一度时,金属杆每单位长度的伸长量。

但由于固体的线膨胀系数很小,所以ΔL 不能用通常的米尺或游标尺来测量,在实验中,我们借助光杠杆的方法来测量,由光杠杆的原理可知(参见“杨氏模量”实验):

(3)所以α=d(S-S0)/[2DL0(t-t0)]

(4)其中 d 为光杠杆下端刀口到后足尖垂足距离,S 、S 0、分别为t 、t 0温度时标尺上的对应读数。D 为镜面到标尺的垂直距离。L 0为被测量铜管的原长度。

令(S-S0)/(t-t0)=K则(1)式可写为α=dK/(2DL)

【实验内容】

1记录铜管的长度L 0及温度t 0℃。

2调好光杠杆及望远镜(调节方法同“杨氏模量”实验)记录标尺的初读数()。 3将调压电位器放置零端,接通电源,调节电位器旋钮,使指示灯发出微弱的光亮。

4观察温度计的温度变化以及望远镜中的读数,每当温度变化10.0℃左右时,记录与的值,直至温度上升至90℃左右。

5用米尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D ,然后把光杠杆取下,测量d 值。

6以为(t-t0) 横坐标,(S-S0) 为纵坐标,以实验数据作(S-S0)~ (t-t0) 曲线,用两点法求斜率K ,计算α值。

7记录测量的L 0、t 、S 、D 各量所使用的量具的最小刻度,从而计算线膨胀系数的相对误差、绝对误差,得出测量结果。 ,

【数据处理】

【实验结论】

-

固体热膨胀系数的测量,

【实验目的】:

1. 测定铜管的线膨胀系数;

2. 学会用光杠杆方法测量微小长度的变化;

【实验原理】

当固体温度升高时,固体内微粒间距离(他们间平衡间的距离)增大,结果发生固体的热膨胀现象,因热膨胀所造成的长度的增加,称为线膨胀。设温度为t 0℃时长度为L 0 的金属杆,当温度升至t 时,其长度为L ,则:

L=L 0× [1+α(t-t0)]

(1) 其中 α称为线膨胀系数,其数值因材质的不同而不同,这反映了不同物质有不同的热性质。严格的说,同一材质的线膨胀系数,因温度的不同也有些改变,但改变很小。所以通常用平均线膨胀系数:α=ΔL/[L0(t-t0)]

(2)其中 ΔL 是温度从 t 0升至t 时金属杆所增加的长度。线膨胀系数α在数值上等于:ΔL=[d(S-S 0)]/(2D)

当温度升至高一度时,金属杆每单位长度的伸长量。

但由于固体的线膨胀系数很小,所以ΔL 不能用通常的米尺或游标尺来测量,在实验中,我们借助光杠杆的方法来测量,由光杠杆的原理可知(参见“杨氏模量”实验):

(3)所以α=d(S-S0)/[2DL0(t-t0)]

(4)其中 d 为光杠杆下端刀口到后足尖垂足距离,S 、S 0、分别为t 、t 0温度时标尺上的对应读数。D 为镜面到标尺的垂直距离。L 0为被测量铜管的原长度。

令(S-S0)/(t-t0)=K则(1)式可写为α=dK/(2DL)

【实验内容】

1记录铜管的长度L 0及温度t 0℃。

2调好光杠杆及望远镜(调节方法同“杨氏模量”实验)记录标尺的初读数()。 3将调压电位器放置零端,接通电源,调节电位器旋钮,使指示灯发出微弱的光亮。

4观察温度计的温度变化以及望远镜中的读数,每当温度变化10.0℃左右时,记录与的值,直至温度上升至90℃左右。

5用米尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D ,然后把光杠杆取下,测量d 值。

6以为(t-t0) 横坐标,(S-S0) 为纵坐标,以实验数据作(S-S0)~ (t-t0) 曲线,用两点法求斜率K ,计算α值。

7记录测量的L 0、t 、S 、D 各量所使用的量具的最小刻度,从而计算线膨胀系数的相对误差、绝对误差,得出测量结果。 ,

【数据处理】

【实验结论】

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