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
的物体，受热后其伸长量
与其温度的增加量
近似成正比，与原长亦成正比，即：
（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。
几种材料的线胀系数
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、受热后温度从
升高到
时的伸长量和受热前后的温度升高量(
)，则该材料在
温度区域的线胀系数为：
（2）
…… …… 余下全文
【实验原理】
如图所示，待测铜管的线胀系数为：
为温度为
摄氏度时的管长，
为管受热后温度从
时的伸长量，
为管受热前后的温度升高量 (
) 。
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
。
．把样品铜管安装在测试架上。连接好加热皮管，打开电源开关，以便从仪器面板水位显示器上观察水位情况。水箱容积大约为
。
.加水步骤:先打开机箱顶部的加水口和后面的溢水管口塑料盖，用漏斗从加水口往系统内加水，管路中的气体将从溢水管口跑出，直到系统的水位计仅有上方一个红灯亮，其余都转变为绿灯时，可以先关闭溢水管口塑料盖。接着可以按下强制冷却按钮，让循环水泵试运行，由于系统内可能存在大量气泡，造成水位计显示虚假水位，只有利用循环水泵试运行过程，把系统内气体排出，这时候水位下降，仪器自动保护停机。
．设置好温度控制器加热温度:金属管加热温度设定值可根据金属管所需要的实际温度值设置。
．将铜管（或铝管）对应的测温传感器信号输出插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接。将千分尺装在被测介质铜管（或铝管）的自由伸缩端固定位置上，使千分表测试端与被测介质接触，为了保证接触良好，一般可使千分表初读数为
左右，只要把该数值作为初读数对待，不必调零。(如认为有必要，可以通过转动表面，把千分尺主指针读数基本调零，而副指针无调零装置。)
．正常测量时，按下加热按钮（高速或低速均可，但低速档由于功率小，一般最多只能加热到
左右)，观察被测金属管温度的变化，直至金属管温度等于所需温度值（例如
）。.
L与其温度的增加量
（1）
L，它们之间存在如下关系： 
1