2.瞭解金屬的熱膨脹現象,測定銅、鐵、鋁棒在一定溫度范圍內的平均線膨脹系數;
3.學習和掌握用千分表測量微小長度變化量的方法;
4.學習和掌握溫度傳感器控溫的方法;
在一定溫度范圍內,原長為 (在 =0℃時的長度)的物體受熱溫度升高,一般固體會由於原子的熱運動加劇而發生膨脹,在t(單位℃)溫度時,伸長量△L,它與溫度的增加量△t(△t=t- )近似成正比,與原長 也成正比,即: △L= × ×△t (1)
式中 為固體的線膨脹系數,它是固體材料的熱學性質之一。在溫度變化不大時, 是一個常數,可由式(1)和(2)得
由上式可見, 的物理意義:當溫度每升高1℃時,物體的伸長量△L與它在0℃時的長度之比。 是一個很小的量,附錄中列有幾種常見的固體材料的 值。當溫度變化較大時, 可用t的多項式來描敘:
在實際的測量當中,通常測得的是固體材料在室溫 下的長度 及其在溫度 至 之間的伸長量,就可以得到熱膨脹系數,這樣得到的熱膨脹系數是平均熱膨脹系數 :
式中 和 分別為物體在 和 下的長度,△ = - 是長度為 的物體在溫度從 升至 的伸長量。在實驗中我們需要直接測量的物理量是 , , 和。
為瞭得到精確的測量結果,因此,我們需要得到精確的 ,這樣不僅要對 , 和 進行精確的測量,還要擴大到對 和相應的溫度 的測量。即:
在實驗中我們等溫度間隔的設置加熱溫度(如等間隔5℃或10℃),從而測量對應的一系列 。將所得到的測量數據采用最小二乘法進行直線擬合處理,從直線的斜率可得到一定溫度范圍內的平均熱膨脹系數 。
3、恒溫加熱爐內空間溫度達到平衡時,溫度的梯度≤±0.1℃。
6、工作電源:AC220V±10%,50Hz-60Hz,功率100W。
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