线膨胀系数的物理意义是什么?实验中是如何测量的

作者&投稿:钟离饺 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
线膨胀系数实验中哪一个量的测量误差对结果的影响最大~

线膨胀系数实验中测量误差对结果的影响最大的因素:温度变化
根据线膨胀系数的测量计算公式α=ΔL/(L×ΔT),可以看出线膨胀系数测量必须测量试样的原始长度L、温度变化量ΔT和试样长度膨胀量ΔL。这三个物理量的测量误差对线膨胀系数误差的贡献量是相同的,但温度变化量ΔT的测量影响最大,这是因为温度测量传感器所决定。
对于普通温度传感器来说,在室外附近的误差较大,而且电加热炉在200℃以下的均匀性和稳定性较差。所以一般热膨胀系数在200℃以下电加热炉中的测试误差较大原因就是温度测量的影响。
为了更好的提高温度的影响,可以设法采用稳定性和流动性更好的油浴,并采用铂电阻温度传感器,但目前这种专门测量200℃以下的热膨胀仪较少。

扩展资料:
线膨胀系数实验的影响因素:
一、化学矿物组成。热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同,结构不同的物质,膨胀系数不相同。通常情况下,结构紧密的晶体,膨胀系数较大;而类似于无定形的玻璃,往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数。
二、相变。材料发生相变时,其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时,点阵结构重排伴随着金属比容突变,导致线膨胀系数发生不连续变化。
三、合金元素对合金热膨胀有影响。简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量,可以近似按照各相所占的体积百分比,利用混合定则粗略计算得到。
四、织构的影响。单晶或多晶存在织构,导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异,导致热膨胀各项异性,平行晶体主轴方向热膨胀系数大, 垂直方向热膨胀系数小。
五、内部裂纹及缺陷也会对热膨胀系数产生影响。
参考资料来源:百度百科—线膨胀系数

主要因素是温度。
这是因为温度传感器自身误差所占的比重比较大。对于一般温度传感器来说,测量的温度越接近室温,相对误差越大,测量不确定度越大。比如经过校准的温度传感器不确定度为0.5℃,那么对于室温到50℃的热膨胀系数测试来说,温度传感器误差所占的比重是1%,但对于室温到100℃的线膨胀系数测试来说,温度传感器所占的比重就是0.5%。

为了更好的减小温度的影响,可以设法采用稳定性和流动性更好的油浴,并采用铂电阻温度传感器,但目前这种专门测量200℃以下的热膨胀仪较少。

表示材料膨胀或收缩的程度。分为某一温度点的线膨胀系数和某一温度区间的线膨胀系数,后者称为平均线膨胀系数。前者是单位长度的材料每升高一度的伸长量;平均线膨胀系数是单位长度的材料在某一温度区间,每升高一度温度的平均伸长量。

测量方法

1、顶杆式间接法

顶杆法是一种经典方法,采用机械测量原理,即将试样的一端固定在支持器的端头上,另一端与顶杆接触,试样、支持器和顶杆同时加热,试样与这些部件的热膨胀差值被顶杆传递出来,并被测量。这类仪器由于试样位置(立式或卧式)、膨胀量的测量方法(直接测量、电子或光学方法)而区分成多种型号的仪器。

应用较普遍的是电感式膨胀仪。它的传感器是差动变压器,也称差动变压器热膨胀仪。由于顶杆和支持器尺寸较长,高温炉的加热条件难于使温度分布均匀一致,顶杆和支持器之间的膨胀量难以相互抵消,所以膨胀的测量值需要校正。

2、望远镜直读法

望远镜直读法是用双筒望远镜直接观察炉内高温下试样膨胀的变化值,通过计算得到线膨胀系数。测量温度可高达2000℃,目镜上的测微计直接测量试样伸长量。所用试样较长,加热炉要有足够的恒温带。该方法的缺点是一般不易自动记录。现在已发展了定时照相的自动记录系统。

3、激光法测量

热膨胀是近年发展的。它是以一激光束扫描试样,而不断测定试样在加热过程中长度的变化。由于测量精度高、计算机组成的全自动控制、记录和多功能系统而受到欢迎。选择热膨胀测量方法时主要考虑测试范围、待测材料的种类和特性、测量精度和灵敏度等。

扩展资料

由于物质的不同,线膨胀系数亦不相同,其数值也与实际温度和确定长度1时所选定的参考温度有关,但由于固体的线膨胀系数变化不大,通常可以忽略,而将a当作与温度无关的常数。

两种计算公式

1、线性热膨胀系数(Coefficient of Linear Thermal Expansion,简称CLTE线胀系数):

α=ΔL/(L*ΔT)

2、和体积热膨胀系数:

γ=1/V。(ξV/ξT)p

大多数情况之下,此系数为正值。也就是说温度升高体积扩大。但是也有例外,当水在0到4摄氏度之间,会出现反膨胀。而一些陶瓷材料在温度升高情况下,几乎不发生几何特性变化,其热膨胀系数接近0。

参考资料来源:百度百科-线性膨胀系数

参考资料来源:百度百科-线膨胀系数



线胀系数。固体物质的温度每升高1℃时,其单位长度的伸长量,叫做“线膨胀系数”。
由于物质的不同,线膨胀系数亦不相同,其数值也与实际温度和确定长度时所选定的参考温度有关,但由于固体的线膨胀系数变化不大。
耐火材料线膨胀系数的常用测量方法是顶杆式间接法和望远镜直读法。新的激光法测定线膨胀系数也越来越受到重视。


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