DH4608A型金属热膨胀系数实验仪

DH4608A型金属热膨胀系数实验仪使用说明书杭州大华仪器制造有限公司1固体的线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”。通常是指外压强不变的情况下，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。在相同条件下，固体的膨胀比气体和液体小得多，直接测定固体的体积膨胀比较困难。但根据固体在温度升高时形状不变可以推知，一般而言，固体在各方向上膨胀规律相同。因此可以用固体在一个方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀。我公司的DH4608A型金属热膨胀系数实验仪是对固体线热膨胀系数的一种直读式测量仪，在大专院校的普通物理实验教学中对物质的热胀冷缩的特性可做出定量考查，并可对金属的线膨胀系数做精确测量计算。物质在一定温度范围内，原长为0L的物体受热后伸长量L与其温度的增加量t近似成正比，与原长0L也成正比，即：tLL0。式中为固体的线热膨胀系数。实验证明：不同材料的线膨胀系数是不同的。同学可对已配备的实验不锈钢管、铜管等进行测量并计算其线膨胀系数。本仪器由恒温水浴锅、循环水泵、千分尺、管状被测材料、康铜热电偶温度计组成，实验方法直观，测量精度高。一、实验目的⒈了解DH4608A金属热膨胀系数实验仪的基本结构和工作原理。⒉掌握千分表和温度控制仪的使用方法。⒊掌握测量金属线热膨胀系数的基本原理。4．测量不锈钢管、紫铜管等的线膨胀系数。5、学会用热电偶测量温度。5.学会用图解图示法处理实验数据，并分析实验误差二、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2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-0t）近似成正比，与原长0L也成正比，即：△L=×0L×△t（1）此时的总长是：tL＝0L+△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tLLtLLLt1000（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+C2t+……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：1212112112ttLLttLLL（4）式中1L和2L分别为物体在1t和2t下的长度，△21L＝2L-1L是长度为1L的物体在温度从1t升至2t的伸长量。在实验中我们需要直接测量的物理量是21L，1L，1t和2t。3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21L，1t和2t进行精确的测量，还要扩大到对1iL和相应的温度it的测量。即：)(111ttLLii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1iL。将所得到的测量数据采用最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。三、实验仪器使用说明1、仪器组成恒温水浴锅DH4608A金属热膨胀系数实验仪千分表待测样品实验架2、实验架如下图所示图1实验架结构图1-热电偶安装座2-待测样品3-挡板4-千分表3、通常热电偶安装座安装在待测样品中间位置即挡板和左侧固定点的中间。安装座的一侧有一小孔，将热电偶涂上导热硅脂插在小孔中，实验仪上显示的是热电偶的热电势，查找铜-康铜热电偶分度表可以得出温度值。4、千分尺与挡板的位置要安装合适，既要保证二者间没有间隙，又要保证千分尺有足够的伸长空间。5、样品的一端用硅胶管与恒温水浴锅出水口相连，一端与恒温水浴锅的进水口相连。6、在水浴锅没有和样品连接好的情况下不要将水泵电源打开。7、打开水浴锅电源之前仔细检查连接是否正确。48、温度控制设定值不要超过80度。9、实验过程中防止水浴锅干烧。10、实验过程中不能振动仪器和桌子，否则会影响千分表读数。11、千分表是精密仪表，不能用力挤压。四、实验步骤：l、将实验样品固定在实验架上，拧紧锁紧螺钉，注意挡板要正对着千分表2、调节千分表和挡板的相对位置，既要保证二者间没有间隙，又要保证千分尺有足够的伸长空间。3、调节热电偶安装座的位置，使其处在待测样品的中间4、将热电偶涂上导热硅脂，插在热电偶安装座的小孔中，热电偶传感器的插头和实验仪上的插座相连。5、样品的一端用硅胶管与恒温水浴锅出水口相连，一端与恒温水浴锅的进水口相连。6、关闭水泵电源。7、确保水浴锅内有足够的水。8、最后检查仪器连接是否正确，仪器各部分的相对位置摆放合适。9、打开仪器电源，进入实验。10、打开水泵开关。11、每10℃设定一个控温点，记录样品上的实测温度，和千分表上的变化值12、根据数据△L和△t。通过公式tLL计算线热膨胀系数并画出△t（作x轴）-L（作y轴）的曲线图，观察其线性。13、换用不同的金属棒样品，分别测量并计算各自的线热膨胀系数。与附录一提供的参考值进行比较，计算出测量的百分误差。51、固体线热膨胀系数测定表测.量样品：温度（以室温to为起点，每10oC记录一次）to(oC)t1(oC)t2(oC)t3(oC)t4(oC)实测温度千分表读数（mm）△L（mm）=△Li+1-△LitLL(△t=10oC)=6实验举例（仅供参考）1、紫铜管的热膨胀系数，按照实验步骤和要求，安装固定好测试棒。2、记录环境温度和千分表的初始读数，将温度设定为30℃，40℃，50℃，60℃，70℃分别记录下千分表读数。并将数据记录在表格1中。表1、固体线热膨胀系数测定表测量样品：紫铜管Ф10mm×593mm温度（以室温to为起点，每10oC记录一次）to(oC)t1(oC)t2(oC)t3(oC)t4(oC)30℃40℃50℃60℃70℃实测温度1.17mv(29.5℃)1.54mv(39.2℃)1.92mv(49.1℃)2.31mv(58.9℃)2.69mv(68.7℃)千分表读数（mm）0.1110.2120.3080.4030.499△L（mm）=△Li+1-△Li00.1010.0980.0980.099tLL(△t=10oC)17.516.716.817.0=17.0/610（℃）1附录一固体的线膨胀系数表物质温度线膨胀系数/610（℃）1铝0～100℃22.0～24.0铁0～100℃11.54～13.20青铜0～100℃17.10～18.02黄铜0～100℃18.10～20.08注：仅供参考，不同金属材料的线膨胀系数不相同；在不同的温度段也不同。7附录二千分表使用说明千分表是一种将量杆的直线位移通过机械系统传动转变为主指针的角位移，沿度盘圆周上有均匀的标尺标记，可用于绝对测量、相对测量、形位公差测量和检测设备的读数头。本仪器采用的千分表技术参数：量程精度等级分度值示值总误差下轴套直径0-1mm一等品0.001mm±2umΦ8mm0-0.04in0.0001in±0.00025in千分表的使用方法：一、使用前的准备工作：1．检验千分表的灵敏程度，左手托住表的背面，度盘向前用眼观察，右手拇指轻推表的测头，试验量杆的移动是否灵活。2.检验千分表的稳定性，将千分表夹持在表架上，并使测头处于工作状态，反复几次提落防尘帽自由下落测头，观察指针是否指向原位。二、测量和读数方法1.先把表夹在表架或专用支架上，所夹部位应尽量是靠近下轴根部，但是不可以影响表圈的转动，夹紧即可，不要太过紧，以免压坏伸缩杆。2.校准零位校准零位有两种方法：第一种是，旋转表盘的外圈，使刻度盘对准“0”位对准指针。第二种是，轻而缓慢的移动表架的悬臂，使其升起或下降，通过升降量杆的压缩量，这就是等于旋转表针去对准刻度盘的“0”位。在我们校对零位的时候，应尽量使表的测量头对准基本面，并使量杆有一定的伸缩量（如：0.02～0.2mm），再用扳手固定住千分表支架，夹住千分表。在对好零位后，应反复几次提起，放手让其回落防尘帽（升落0.1mm～0.2mm左右），待指针位稳定后方可旋转表外圈对零。在对零位时，我们要重复检查，要求指针测量既准又稳。3.测量测量平面时，应使千分表的量杆轴线与所测量表面垂直，防止有斜角现象。测量圆柱体时，量杆轴线应该通过工件中心并与母线垂直。在测量过程中，可以看到大小指针都在转动。大指针每转一格为0.001mm（合0.0001in）；大指针转一圈，小指针转一格。在开始测量时，我们要记住大小指针的初始值，待测量读数，做差值即为测量值。在读数视线要垂直于千分表的刻度盘，如果大指针停留在刻线之间，就进行估读。8附录三铜—康铜热电偶分度表温度℃)热电势(mV)0123456789-10-0.383-0.421-0.458-0.496-0.534-0.571-0.608-0.646-0.683-0.720-00.000-0.039-0.077-0.116-0.154-0.193-0.231-0.269-0.307-0.34500.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.351100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.155301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.569401.6111.6531.6951.7381.7801.8651.8821.9071.9501.992502.0352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.424602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.312803.3573.4023.4473.4933.5383.5843.6303.6763.7213.767903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2311004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594.6074.6544.7011104.7494.7964.8444.8914.9394.9875.0355.0835.1315.1791205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5665.6155.6631305.7125.7615.8105.8595.9085.9576.0076.0566.1056.1551406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6521506.7026.7536.8036.8536.9036.9547.0047.0557.1067.1561607.2077.2587.3097.3607.4117.4627.5137.5647.6157.6661707.7187.7697.8217.8727.9247.9758.0278.0798.1318.1831808.2358.2878.3398.3918.4438.4958.5488.6008.6528.7051908.7578.8108.8638.9158.9689.0249.0749.1279.1809.2332009.2869附录四、温控表使用说明书10杭州大华仪器制造有限公司浙江省富阳市东洲工业园区11号路3号电话：[phone](销售)0571-58837572(售后)传真：057