膨胀系数的测定
固体线膨胀系数测定实验报告
固体线膨胀系数测定实验报告一、实验目的掌握固体线膨胀系数测定的基本原理和方法，了解固体热膨胀的规律，探究不同材料的膨胀性能。
二、实验原理α=ΔL/(L0×ΔT)三、实验仪器和材料1.实验仪器：线膨胀测定装置、温度计、恒温槽、电磁铁等。
2.实验材料：不同材质的试样。
四、实验步骤1.将不同材料的试样固定在线膨胀测定装置上。
2.将线膨胀测定装置放入恒温槽中，并将温度调至初始温度。
3.记录下试样的初始长度L0。
4.开始测量后，通过电磁铁控制试样的温度变化。
5.每隔一定时间，测量试样的长度变化ΔL，并记录下温度变化ΔT。
6.重复以上步骤，直到试样温度变化范围内的线膨胀量连续三次测量结果相近为止。
五、实验数据处理和分析1.按照实验步骤记录得到的数据，计算出每组试样的线膨胀系数α。
2.绘制试样温度变化与线膨胀量变化的曲线图。
3.比较不同材料的线膨胀系数大小，分析不同材料的膨胀性能。
六、实验结果和讨论通过实验测定，得到了不同材料的线膨胀系数α，并绘制了温度变化与线膨胀量变化的曲线图。
实验结果表明，在相同温度范围内，不同材料的线膨胀系数有所差异。
这表明了不同材料在受热膨胀时的表现不同。
根据实验得到的结果，我们可以进一步探究不同材料的热膨胀性能。
在实际应用中，我们可以根据不同的需求选择合适的材料进行设计与制造。
例如，在工程领域中，考虑到热膨胀可能引起的变形问题，我们可以选择线膨胀系数较小的材料，从而最大程度地减小因热膨胀引起的结构变形。
七、实验总结通过这次实验，我掌握了固体线膨胀系数测定的基本原理和方法。
实验中，我了解到了不同材料在受热膨胀时的表现不同，这对于材料选择与应用有着重要的意义。
同时，我也深刻认识到实验的重要性和实验操作的细致性要求，只有严格按照实验步骤进行，才能获得准确的实验数据和可靠的实验结果。
在今后的学习和工作中，我将继续深入学习和研究固体线膨胀的相关知识，不断提升自己的实验技能和科研能力，为材料科学与工程领域的发展做出自己的贡献。
实验三 固体线膨胀系数的测定
实验三 固体线膨胀系数的测量【实验目的】1．了解热膨胀现象。
2．测量固体线膨胀系数。
【实验仪器】EH-3型热学实验仪，铜棒，铁棒，千分表。
【实验原理】大部分物质在一定温度范围内都呈现“热胀热缩”的宏观现象。
就晶体状固体模型而言，这是因为物质中相邻粒子间的平均距离随温度的升高而增大引起的。
两相邻粒子间的势能是它们之间距离的函数，其关系可用势能曲线描绘如图3-1。
在一定的温度下，粒子在其平衡位置r o 附近做热振动，具有一定的振动能量E 。
由于势能曲线的非对称性，热振动时的平均距离r 大于平衡距离r o 。
若温度升高（T 1、T 2），振动能量增加（E 1、E 2），则两原子之间的平均距离也增大（r 1、r 2），随之固体的体积膨胀。
因此，热膨胀现象是物体的势能曲线的非对称特性的必然结果。
固体的任何线度（长度、宽度、厚度、直径等）随温度的变化，都称为线膨胀。
对于各向同性的固体，沿不同方向的线膨胀系数相同；对于各向异性的固体，沿不同的晶轴方向，其线膨胀系数不同。
实验表明，原长度为L 的固体受热后，其相对伸长量正比温度的变化，即： αt L L ∆=∆ 式中，比例系数a 称为固体的线膨胀系数，对于一种确定的固体材料，它是一个确定的常数。
设温度在0℃时，固体的长度为L 0，当温度升高时，其长度为L t 。
t L L L t α=-00 （3-1） L t = L 0（1+αt ）。
（3-2）若在温度t 1和t 2时，固体的长度分别为L 1，L 2，则根据式（3-2）或写出L 1=L 0（1+αt 1）， （3-3）L 2=L 0（1+αt 2）， （3-4）将式（3-3）代入式（3-4）化简后得图3-1 势能曲线⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=∂11221t L L t L L （3-5） 由于L 1与L 2非常接近，故L 2/ L 1≈1，于是式（3-5）可简写成 ()121t t L L -∆=α （3-6） 只要测出L 1，ΔL 和t 1，t 2就可以求出α值。
金属线膨胀系数的测定实验报告
金属线膨胀系数的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定金属线的膨胀系数，探究金属在受热作用下的膨胀规律，并验证线性膨胀系数的概念。
二、实验原理。
金属在受热作用下会发生线性膨胀，其膨胀量与温度变化呈线性关系。
金属线的膨胀量可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT。
其中，ΔL为金属线的膨胀量，α为线性膨胀系数，L0为金属线的原始长度，ΔT为温度变化量。
三、实验器材。
1. 金属线。
2. 热水槽。
3. 温度计。
4. 尺子。
四、实验步骤。
1. 准备金属线，并测量其原始长度L0。
2. 将金属线固定在支架上。
3. 将热水倒入热水槽中，待温度稳定后，记录水温作为初始温度T1。
4. 将金属线放入热水中，测量金属线的膨胀量ΔL。
5. 记录金属线在热水中的最终温度T2。
6. 根据实验数据计算金属线的线性膨胀系数α。
五、实验数据记录。
1. 金属线原始长度L0 = 1m。
2. 初始温度T1 = 25°C。
3. 最终温度T2 = 75°C。
4. 金属线膨胀量ΔL = 5mm。
六、实验结果分析。
根据实验数据计算得到金属线的线性膨胀系数α为：α = ΔL / (L0ΔT) = 5mm / (1m × 50°C) = 1 × 10^-4 /°C。
七、实验结论。
通过本实验的测定和计算，验证了金属线在受热作用下会发生线性膨胀的规律，并得到了金属线的线性膨胀系数α。
实验结果表明，金属线的膨胀量与温度变化呈线性关系，膨胀系数是一个常数，可用于预测金属在不同温度下的膨胀量。
八、实验注意事项。
1. 在实验过程中要小心热水的温度，避免烫伤。
2. 测量金属线的膨胀量时要注意准确度，避免误差。
九、实验总结。
本实验通过测定金属线的膨胀量，验证了金属在受热作用下的线性膨胀规律，得到了金属线的线性膨胀系数α。
实验结果对于理解金属膨胀规律具有重要意义，也为工程应用提供了重要参考。
以上为金属线膨胀系数的测定实验报告。
测定膨胀系数的原理
测定膨胀系数的原理
测定膨胀系数的原理涉及热学和力学的基本原理。
膨胀系数是物体在温度变化时增加的长度（线膨胀）或体积（体膨胀）与初始长度或体积之比。
测定膨胀系数的原理基于以下两个基本原理：
1. 膨胀原理：物体在温度升高时，其内部的原子或分子会加速振动，使物体的体积增加。
一般来说，固体的线膨胀主要是原子间的相对位置发生变化，液体和气体的体膨胀则是分子之间的相对位置变化。
2. 光学原理：测定膨胀系数常常借助光学测量方法。
例如，可以利用干涉仪测量物体的长度变化。
通过在测量过程中照射光束，当物体发生膨胀引起长度变化时，光束经过物体的时间和路径会发生变化，通过测量这些变化就可以计算出膨胀系数。
根据上述原理，常见的测定膨胀系数的方法包括线膨胀测量和体膨胀测量。
线膨胀测量常使用差动测量或压电传感器测量细微长度变化。
体膨胀测量常使用等容法或光学方法，通过测量物体体积或长度的变化来计算膨胀系数。
材料热膨胀系数测定
试样到指定的测试温度，测定试样随温度 线膨胀率是指由室温至试验温度间，样品长度的相对变化率。
测定时，以一定的升温速度，加热试样到指定的测试温度，测定试样随温度变化而发生的伸长量。 按公式α=α石英+ΔL/( ×ΔT)计算平均热膨胀系数。
测定时，以一定的升温速度，加热试样到指定的测试温度，测定试样随温度变化而发生的伸长量。
测定时，以一定的升温速度，加热试样到指定的测试温度，测定试样随温度变化而发生的伸长量。
度。 其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数两种。
按测试要求选择中、高温系统样品部件，中温(1000℃以下)用石英管、杆；
• α=α +ΔL/(L ×ΔT) （1） 计算机系统分别与温度控制器和位移传感器测控仪连接，其配套的数据采集与处理软件可以自动的采集温度、位移量及对应时间，计
统只在使用刚玉样品部件时用）。 1000℃以下测试用石英管、杆；
其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数 需要使用气氛时，须先卸下左侧板装上气氛管后再装上左侧板，然后按上述步骤安装样品，接通气源，准备开始实验（本仪器气氛系
统只在使用刚玉样品部件时用）。
两种。测定时，以一定的升温速度，加热 高温（1000℃以上）用刚玉管、杆。
料在该温度区间的平均题膨胀系数为：
V2 V1 V
V1(T2 T1) V1T
▪ 由于体膨胀系数测量较为复杂，有各向同 性与异性之分，具体不展开。
பைடு நூலகம்
三、具体实验原理（线膨胀）
本实验采用接触方式的示差法测热膨胀 系数，具体如下：
▪ 示差法是基于采用热稳定性良好的材料石 英玻璃(棒和管）在较高的温度下，其线膨 胀系数随温度而改变的性质很小。当温度 升高时，石英玻璃与待测试样都会发生膨 胀，但是待测试样的膨胀比石英玻璃管上 同样长度部分的膨胀要大，因而使得与待 测试样相接触的石英玻璃棒发生移动。
金属线膨胀系数的测定实验报告
金属线膨胀系数的测定实验报告1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个看似枯燥却充满趣味的实验——金属线膨胀系数的测定。
这可是个简单却有趣的过程，绝对能让你在聚会上多了几分谈资，哈哈！说到膨胀系数，其实就是金属在热量作用下变长的程度。
这就像咱们吃了一顿丰盛的饭后，肚子也会有点膨胀的感觉。
用在金属上，就显得特别有意思了。
2. 实验目的2.1 理解膨胀系数的概念首先，咱们得搞清楚什么是膨胀系数。
简单来说，就是当温度变化时，金属线每升高一度，变长多少厘米。
这就好比是丈量一条金属线的“身高”，温度一上升，它就要“长高”了，真是有趣啊！2.2 掌握实验方法接下来，咱们得知道怎么测量它。
这个实验不需要太复杂的设备，只要一些简单的工具，比如金属线、温度计和热源。
就像做饭，只要有锅、铲子和火，就能搞定一桌好菜。
咱们这次的“烹饪”是要把金属线“煮”热，看看它能伸多长。
3. 实验材料与步骤3.1 准备工作好啦，先来看看实验需要什么材料。
首先，咱得准备一根金属线，最好是铜或铝，这两种金属比较常见。
再来一个温度计，用来测量水温；最后，咱还得找个热源，热水壶或者酒精灯都可以，简单又实用。
3.2 实验步骤然后，咱就可以开始实验了！首先，把金属线的一头固定在桌子上。
然后，准备一锅热水，等水烧开时，咱就把金属线的另一头放进去。
注意哦，水要热，但也别烫到自己，安全第一！接下来，咱们用温度计测量水的温度，记得记录下来。
随着水温的上升，金属线也会慢慢“拉伸”，这时候就要观察并测量它的长度变化。
这个过程有点像看一场变魔术，真让人期待！4. 数据记录与分析4.1 记录数据在热水里待了一会儿，咱得仔细记录金属线的长度变化。
每升高一度，线的长度就会有一点变化。
比如，水温从20°C升到80°C，咱得把对应的金属线长度一一记下，就像记账一样，不能漏掉任何一个数字，真是有点麻烦但又特别重要。
4.2 数据分析数据记录完了，接下来就是大显身手的时候了！把这些数据整理出来，计算出膨胀系数。
固体线膨胀系数的测定实验报告
固体线膨胀系数的测定实验报告
固体线膨胀系数的测定实验报告
实验目的：本实验旨在测量一种材料的固体线膨胀系数。
实验原理：当材料受到温度变化时，其热膨胀系数表示材料在单位温度变化时，长度或体积变化的百分比。
热膨胀是物理性质。
它描述了随温度升高而对应体积变化的比例，其中热膨胀系数就是衡量变化的指标。
实验中，通过改变材料的温度，测量温度和长度之间的关系，从而计算出材料的固体线膨胀系数。
实验装置：实验所用的装置包括：精密钢丝、温度测量仪、电子天平。
实验步骤：
1. 用电子天平称量一根精密钢丝的质量，记录其质量m。
2. 把精密钢丝放入一个恒温箱中，控制温度T。
3. 在恒温箱中保持温度T恒定，并不断观察精密钢丝的长度L，并定时记录。
4. 将所记录的温度和长度数据代入公式计算固体线膨胀系数α。
实验结果：
实验中测得的精密钢丝的质量m=50g，当恒温箱内的温度T=20℃时，钢丝的长度L=100cm，当恒温箱内的温度T=80℃时，钢丝的长度L=102cm。
根据以上数据，计算出精密钢丝的固体线膨胀系数α=0.02/℃。
实验结论：从本实验结果可以看出，精密钢丝的固体线膨胀系数为0.02/℃，表明精密钢丝具有较强的热膨胀性能。
实验总结：本实验中，我们通过改变材料的温度，测量温度和长度之间的关系，从而计算出材料的固体线膨胀系数。
实验结果表明，精密钢丝的固体线膨胀系数较低，说明精密钢丝具有较强的热膨胀性能。
微纳晶体材料体膨胀系数测定和计算方法
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2020050036微纳晶体材料体膨胀系数测定和计算方法何端鹏， 于翔天， 王向轲， 邢 焰， 高 鸿， 李 岩(中国空间技术研究院材料可靠性中心，北京 100094)摘 要: 为解决微纳尺度晶体材料膨胀系数无法直接测量的现状，文章提出一种适用的测试思路及计算方法。
该方法基于材料在不同温度下的XRD 衍射图谱获得晶胞晶格常数，通过“晶格常数-温度”拟合，计算各个物相晶轴的线膨胀系数，进一步计算获得材料的体膨胀系数。
采用该方法对单相高锡焊料及多相PbSn 合金焊球进行测试，获取其体膨胀系数，证实方法有效可行。
该方法能够实现微纳尺度试样的体膨胀系数的测定，包括产品微构件、薄膜材料、电子元器件用引线及焊料等材料，具有对试样要求低、操作简单、表征高效的特点，为微纳晶体材料热膨胀系数的测定提供新思路，具有较强的应用价值。
关键词: 微纳尺度; 晶体材料; 热膨胀系数; XRD 中图分类号: N34；TB9；O551.3文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2021)01–0042–07Measurement and calculation of the volume coefficient of expansion formicro/nano crystalline materialsHE Duanpeng, YU Xiangtian, WANG Xiangke, XING Yan, GAO Hong, LI Yan (Material Reliability Center, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China)Abstract : Herein, a method for measuring the volume coefficient of expansion of micro/nano-scale crystalline materials is proposed in order to solve the problem that the parameter is difficult to obtain directly. The volume coefficient of expansion of materials is calculated by using the linear expansion coefficient of crystal axes of each phase, which is available through linear fitting of lattice constant with temperature based on the calculated lattice constants from the XRD diffraction patterns at different temperatures. The examples of single-phase tin solder and multi-phase PbSn solder balls have proved the feasibility and effectiveness of the proposed method.This method can be used to measure the volume coefficient of expansion of micro/nano-scale samples,including the micro-sized structures, film materials, lead wires, solders and other materials for electronic components. This method is simple and efficient in operation without any specimen requirements. Therefore,the study provides a new way to measure the thermal expansion coefficient of micro/nano-scale materials,which has tremendous applicable value.Keywords : micro/nano-scale; crystalline materials; coefficient of thermal expansion; XRD收稿日期: 2020-05-08；收到修改稿日期: 2020-07-31基金项目: 电子元器件质量工程科研项目（2006WR0015，2019WR0012）；电子元器件共性检测项目（1905WK0013）作者简介: 何端鹏（1990-），男，湖南邵阳市人，工程师，硕士，研究方向为航天材料质保及航天材料选用评价研究。
材料热膨胀系数测定
材料热膨胀系数测定材料的热膨胀系数是指材料在温度变化过程中，单位温度变化引起的长度、体积或密度的变化速率。
当物体处于不同温度下时，由于温度的变化会导致物体的尺寸变化，这在工程领域中是非常常见的现象。
例如，建筑物、桥梁、飞机和汽车等实际工程结构都面临着温度变化所引起的热膨胀问题。
如果不了解材料的热膨胀系数，就很难进行结构设计和工程施工，因此研究材料的热膨胀系数对于工程应用具有重要意义。
一、材料热膨胀系数测定方法1.线膨胀系数的测定：线膨胀系数是指单位长度的材料在温度变化下的长度变化。
常用的方法有：a)膨胀条法：该方法是将待测材料制成一条长条状，放置在一定长度的测量装置中，通过加热或降温，测量其长度变化来计算线膨胀系数。
b)光杠杆法：该方法利用光学原理测量材料的长度变化。
通过将射入材料的光束通过反射或折射，在材料加热或降温的过程中，测量光束的偏转角来反映材料的长度变化。
c)压电晶体法：该方法利用压电晶体的性质，通过在晶体的应力变化下，测量晶体上的电压变化从而计算线膨胀系数。
2.体膨胀系数的测定：体膨胀系数是指单位体积的材料在温度变化下的体积变化。
常用的方法有：a)定容法：该方法是将待测材料置于一个容器中，通过加热或降温，测量其体积的变化来计算体膨胀系数。
b)浮力法：该方法利用浸泡在液体中的待测材料，通过测量液体中的浮力随温度的变化，来计算体膨胀系数。
c)数字全息的投影干涉法：该方法通过在待测材料上投射一个数字全息，利用干涉条纹的变化来测量材料的体膨胀系数。
二、热膨胀系数的测量技术的应用领域1.建筑物结构设计：在建筑物的设计和施工中，需要考虑到材料的热膨胀系数。
例如，当建筑物处于高温季节时，材料会膨胀，如果没有合理的设计，可能导致建筑物的结构损坏。
2.桥梁工程：在桥梁工程中，不同材料的热膨胀系数可能不同，如果不考虑这种差异，桥梁可能会由于温度变化而产生应力集中，从而导致结构的破坏。
因此，了解不同材料的热膨胀系数对桥梁工程的结构设计非常重要。
第16部分线性热膨胀系数的测定(GBT9966.16-XXXX)
*勰标准化6.7试样在65弋±5七的鼓风干燥箱内干燥48h后，放入干燥器中冷却至室温称重（Mn）,并检查外观。
7试验结果每个试样的质量损失百分数按式（1）计算：KA_KAAA/=~~xlOO（1）式中：△M——质量损失百分比，以％表示；M o——干燥试样的质量，单位为克（g）;M”一一n次循环后干燥试样的质量，单位为克（g）。
计算每组试样质量损失的算术平均值，结果保留两位有效数字。
试验结果以质量损失算术平均值和试样外观现象描述表示，是否存在开裂和其它有关退化现象。
8试验报告报告应至少包含以下信息：a）按GBfr17670规定的石材商业名称；b）试样数量、规格尺寸，表面处理状况（根据测试需要）；c）送样、制备和测定的日期；d）测定实验室的名称、地址，如果实验进行的地点不是测试实验室则应注明实验进行的地点；e）试验遵循的标准编号（GB/T9966.15-XXXX）；f）每个试样的外观变化和质量损失百分比；g）测试样品质量损失的算术平均值；h）试验偏离（如试样尺寸、盐雾浓度和喷射量等）。
参考文献[1]EN14147:2003Natural stone test methods一Determination of resistance to ageing by salt mist第16部分：线性热膨胀系数的测定（GB/T9966.16-XXXX）1范围本标准规定了天然石材线性热膨胀系数试验的原理、仪器设备、试样制备、试验步骤、试验结果和试验报告。
本标准适用于测定天然石材线性热膨胀系数的试验。
机械测量（方法A）适用于最大颗粒粒径大于7 mm的石材，热膨胀仪测量（方法B）适用于最大颗粒粒径不大于7mm的石材。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GBrr17670天然石材统一编号3原理试样干燥至恒重后，测量某一方向上至少两个不同温度时的长度变化，两温度间线性热膨胀系数表示为温度每变化1七时单位长度的变化量。
金属线膨胀系数的测定实验原理
金属线膨胀系数的测定实验原理金属线膨胀系数的测定实验原理：小伙伴们，今天我们来聊聊一个非常有趣的话题——金属线膨胀系数的测定实验原理。
你们知道吗？金属线膨胀系数可是关系到我们日常生活中很多重要物品的质量哦！那么，这个实验到底是怎么进行的呢？别着急，让我来给大家一一道来。
我们要了解一下什么是金属线膨胀系数。
金属线膨胀系数，顾名思义，就是金属线在不同温度下体积变化的比值。
简单来说，就是金属线受热后，长度会变长，而宽度和厚度不会发生变化。
这个比值越大，说明金属线受热后膨胀得越厉害。
所以，测量金属线的膨胀系数，对于了解金属线的性能和质量非常重要。
那么，我们如何进行金属线膨胀系数的测定实验呢？这里，我给大家分成了三个步骤来进行讲解。
第一步，准备实验器材。
我们需要准备的器材有：金属线、千分尺、温度计、水槽等。
这些器材都是我们在日常生活中非常常见的，相信大家都能轻松找到。
当然啦，还有一个非常重要的工具——量热器。
量热器是用来测量金属线受热后的温度变化的，所以一定要准备好哦！第二步，测量金属线的初始长度。
我们需要用千分尺来测量金属线的初始长度，并记录下来。
这样，在实验过程中，我们就可以比较金属线受热前后的长度变化，从而计算出金属线的膨胀系数。
第三步，进行加热实验。
这一步可是非常关键的哦！我们需要将金属线放入水槽中，然后用温度计测量水温。
等到水温达到我们设定的目标温度时，就可以让金属线开始受热了。
在金属线受热的过程中，我们要时刻观察金属线的长度变化。
当金属线受热到一定程度时，我们可以停止加热，让金属线自然冷却。
这样，我们就可以得到金属线的最终长度。
接下来，我们就要开始计算金属线的膨胀系数了。
根据金属线受热前后的长度变化，我们可以得出金属线的体积变化。
而根据金属线的体积变化和初始体积，我们可以计算出金属线受热后的体积。
我们可以用金属线受热后的体积除以初始体积，再乘以1000(因为膨胀系数的单位是千帕斯卡),就可以得到金属线的膨胀系数了。
材料热膨胀系数的测定与分析
材料热膨胀系数的测定与分析材料的热膨胀系数是指材料在温度变化下长度或体积发生变化的程度，它是材料热学性质的一个重要参数。
热膨胀系数的测定与分析对于材料的设计和应用具有重要意义。
一、热膨胀系数的测定方法1. 膨胀热分析法：膨胀热分析法通过监测样品在升温过程中所释放或吸收的热量来确定材料的热膨胀系数。
一般来说，这种方法适用于具有高热膨胀特性的材料。
2. 热信号法：热信号法是一种常用的测定材料热膨胀系数的方法，其原理是通过测量样品在温度变化下发生的长度或体积变化来计算热膨胀系数。
该方法需要利用热信号仪器，如热膨胀计或热带仪，对样品进行测量。
3. 光学法：光学法是一种非接触式的测量方法，通过测量样品在变温过程中产生的光学效应，如折射率、散射等，来确定材料的热膨胀系数。
该方法适用于透明材料或具有光学特性的材料。
二、热膨胀系数的分析与应用1. 建筑材料的选择与设计：在建筑设计中，考虑到材料的热膨胀系数是至关重要的。
例如，对于不同形状的建筑结构，如桥梁、拱门等，需选择与环境温度变化相适应的材料，以避免产生过大的应力和变形。
2. 电子产品的设计与制造：热膨胀系数对于电子产品的设计和制造也有较大影响。
电子产品中的元件和焊接点在温度变化下容易产生膨胀或收缩，会对产品的性能和可靠性造成影响。
因此，在电子产品的设计和制造过程中需要考虑材料的热膨胀系数，以避免因热胀冷缩引起的故障。
3. 材料的扩散性热膨胀：材料的热膨胀系数也与其扩散性热膨胀有关。
扩散性热膨胀是指材料在受热时，因吸收了热量而发生内部原子的迁移和重新排列，导致材料的晶格结构发生变化。
这种扩散性热膨胀与材料的组成、晶体结构等密切相关，对材料的性能及应用有较大影响。
4. 材料的热导率：热膨胀系数与材料的热导率也有一定关联。
热导率是衡量材料传导热量能力的指标，而材料的热膨胀系数决定了它在受热时的长度或体积变化。
因此，材料的热膨胀系数对于热导率的计算和分析具有重要意义。
金属线膨胀系数的测定实验总结
如下是关于金属线膨胀系数的测定实验总结：一、引言1.1 金属线膨胀系数的概念在物理学中，金属线膨胀系数是指金属材料在受热时长度的增加量与原来长度的比值。
这一物理性质在工程实践中具有十分重要的应用，因此对金属线膨胀系数进行准确测定是十分必要的。
1.2 实验目的本实验旨在通过测定不同金属材料的线膨胀系数，探索金属材料在受热时的行为规律，为工程应用提供准确的数据支持。
二、实验原理和方法2.1 线膨胀系数的计算公式金属的线膨胀系数通常用α表示，它与温度变化的关系可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT其中，ΔL为金属的长度变化量，L0为金属原来的长度，ΔT为温度变化量。
2.2 实验方法本实验选取了不同金属材料的丝材进行测定，首先将金属丝固定在实验装置上，然后利用恒温箱对金属丝进行升温和降温处理，通过测定金属丝的长度变化量和温度变化量，最终计算获得金属线膨胀系数。
三、实验结果和数据分析3.1 实验结果我们分别选取了铜丝、铁丝和铝丝进行了线膨胀系数的测定实验，得到了它们在不同温度下的长度变化数据。
3.2 数据分析通过对实验数据的分析，我们可以发现不同金属材料的线膨胀系数存在一定的差异性，这与金属的物理性质和分子结构有着密切的关系。
四、实验总结4.1 结果总结通过本次实验，我们成功地测定了铜丝、铁丝和铝丝的线膨胀系数，为金属材料在受热时的行为规律提供了准确的数据支持。
4.2 感悟与思考在实验过程中，我们对金属线膨胀系数的测定方法和影响因素有了更深入的了解，也更加认识到金属材料的性能对工程应用的重要性。
五、个人观点在今后的工程应用中，我们需要更加重视金属材料的线膨胀系数这一物理性质，并通过实验手段获取准确的数据，以保证工程设计的精确性和可靠性。
金属线膨胀系数的测定实验对于深入理解金属材料的物理性质具有重要的意义，也为工程应用提供了重要的参考依据。
希望通过本次实验总结，能够对相关领域的研究和实践起到一定的启发作用。
金属线膨胀系数的测定实验原理
金属线膨胀系数的测定实验原理1. 引言大家好，今天咱们来聊聊金属线膨胀系数的测定实验原理，听起来有点学术，但其实简单得很，就像吃糖葫芦一样。
其实，金属的膨胀就像人吃饱了之后的肚子，天气热了，它也会“鼓起来”。
那么，金属到底是怎么膨胀的呢？让我们一起深入探讨一下。
2. 金属膨胀的基本原理2.1 什么是膨胀系数？首先，膨胀系数是个什么鬼呢？简单来说，就是金属在温度变化时，单位长度的变化量。
就像你冬天穿了厚衣服，到了夏天脱掉，身材可就“变了样”。
金属也一样，温度升高，它会长长；温度降低，它就缩小。
这里的“长”和“短”就归结为膨胀系数。
2.2 膨胀的原因那么，金属为啥会膨胀呢？这就要从金属的微观结构说起啦。
金属内部有很多小颗粒，这些颗粒之间就像小伙伴一样，互相“抱团”。
当温度升高时，它们的运动会变得更活跃，像喝了咖啡一样，结果就是彼此之间的距离增大。
就这样，金属就开始“长个子”啦。
3. 实验步骤3.1 准备工作在进行金属线膨胀系数的实验之前，我们得先准备一些工具。
需要的有一根金属线、一台温度计、一个热水浴和一些支架。
你看，这装备就像打游戏一样，得先把武器准备好，才能出征嘛。
3.2 测量过程接下来，咱们把金属线一头固定，另一头放在热水中，注意保持温度稳定。
然后就要开始测量了。
在不同的温度下，记录金属线的长度变化。
测量的时候可得小心翼翼，就像在给心爱的花浇水，不能让它“淹”了。
4. 数据分析4.1 计算膨胀系数好了，数据收集完了，接下来就要来点数学功夫啦！膨胀系数的计算公式是ΔL =L0 * α * ΔT，其中ΔL是长度变化，L0是原始长度，α就是膨胀系数，ΔT是温度变化。
这就像做一道题，代入数字，结果就出来了。
4.2 结果解读结果出来后，别急着欢呼，先得看看这些数据是否合理。
有时候，数据就像小调皮，一不小心就跑偏了。
要是发现异常，要反思下实验步骤，看看哪里出了问题，毕竟，科学实验可得严谨！5. 小结最后，总结一下，金属线膨胀系数的测定实验原理其实就是一个让我们了解金属如何在温度变化中“变化”的过程。
金属线膨胀系数的测定实验数据
金属线膨胀系数的测定实验数据好嘞，今天咱们来聊聊金属线膨胀系数的测定实验。
这可是个有趣的话题，听起来可能有点严肃，但其实里面的故事可多了。
你知道吗？金属就像人一样，温度一变，心情也跟着变化。
热了就膨胀，冷了就收缩，简直就像人心浮动。
要是温度升高，金属线就开始伸展，像是舒展筋骨一样，真是有趣。
咱们在实验室里，准备了各种金属线，像铜线、铝线、铁线等等。
每根线都有自己独特的脾气。
实验一开始，咱们就把这些金属线挂起来，准备让它们感受一下温度的变化。
实验的过程中，有的金属线像个调皮的小孩，温度一上升，它就开始嘟囔，不想停下来的感觉。
而有的则比较安静，伸展得很克制，简直就像乖乖牌。
真是让人忍俊不禁。
咱们用热水给这些金属线“洗澡”。
小心翼翼地，把它们放进水里，随着温度慢慢升高，金属线们就像受到了召唤，开始慢慢拉长。
你可以想象一下，水温一度一度地上升，它们就像在赶赴一场盛大的舞会，热情四溢。
每当测量到一个新的长度，心里那种小激动简直没法形容，仿佛发现了新大陆一样。
咱们还会想，“哎呀，这根线怎么伸得这么快？”仔细一看，原来是铝线。
它那脾气真是急性子，温度一升高，立刻就表现出来了。
可是铜线就慢了些，像个稳重的老大爷，温吞吞的，等到最后才慢慢扩展。
你看，这就是金属的个性，真是各有千秋。
除了测量长度，咱们还要算出线膨胀系数。
别小看这个系数，它就像是金属线的身份证，告诉我们它在温度变化时的表现。
有点复杂，但咱们把它想象成一个简单的游戏，越是温度高，它们越是开心地伸展，越是显得精神焕发。
这时候就得算算它们的“伸展率”，和温度变化的关系。
心里就觉得这实验真有意思。
咱们把数据一条条记录下来，像是在做一篇“金属线的日记”。
每一条数据都是它们的心声，记录着它们对温度的反应。
结果出来时，大家的脸上都绽放出灿烂的笑容，仿佛一切努力都得到了回报。
可谓是“事半功倍”，这也是科学实验的魅力所在。
这个实验不仅让我们学到了知识，也让我们体验到团队合作的重要性。
利用热膨胀实验测定热胀系数的步骤
利用热膨胀实验测定热胀系数的步骤热胀系数是物质受热时的线膨胀或体膨胀程度的系数，它是物质热性质的重要参数之一。
热膨胀实验是一种常见的测定热胀系数的方法。
本文将介绍利用热膨胀实验测定热胀系数的步骤。
一、实验所需材料和器材的准备在进行热膨胀实验之前，我们首先需要准备一些必要的材料和器材。
具体需要准备的材料和器材包括：试样材料、测温设备（例如温度计或热电偶）、支架、夹子、恒温槽、加热装置、测距器等。
试样材料可以根据实验需求选择，如金属、塑料等。
二、实验前的准备工作在进行热膨胀实验之前，我们需要进行一些实验前的准备工作。
首先，将试样材料切割成适当大小的样品，并清洁表面以消除杂质的影响。
接下来，将试样固定在支架上，并通过夹子将其稳定固定。
确定试样的初始长度或初始体积，并记录下来。
三、设置实验条件在进行热膨胀实验时，我们需要设置适当的实验条件以及控制变量。
首先，将恒温槽中的温度调整到所需的实验温度，并确保恒温槽的温度保持稳定。
然后，将试样放入恒温槽中，确保试样完全浸泡在液体中。
此外，还需控制环境温度和试样的初始温度等。
四、测量试样的长度或体积变化在试样受热过程中，我们可以通过测量试样的长度或体积变化来确定热胀系数。
可以使用测距器来测量长度变化，或使用容量瓶等器具来测量体积变化。
在一定时间间隔内记录试样的长度或体积，并根据测量结果计算出试样的热胀系数。
五、计算热胀系数根据实验测得的试样长度或体积变化，我们可以计算出试样的平均热胀系数。
若试样为线状，则可以使用以下公式计算热胀系数：α = ΔL / (L * ΔT)其中，α为试样的热胀系数，ΔL为试样长度的变化量，L为试样的初始长度，ΔT为试样受热的温度变化量。
若试样为体状，则可以使用以下公式计算热胀系数：β= ΔV / (V * ΔT)其中，β为试样的体膨胀系数，ΔV为试样体积的变化量，V为试样的初始体积，ΔT为试样受热的温度变化量。
六、实验注意事项在进行热膨胀实验时，需要注意以下几点。
膨胀系数测定
膨胀系数测定
分子膨胀系数测定是指通过测量分子交联聚合物无限大分子体内各个在相同空间处于不同状态的分子内摩尔体积之比，从而推算出其分子膨胀系数。
根据这个测量结果可以对材料的性能有所了解，这是对化学研究和工程应用有重要意义的仪器实验。
确定分子膨胀系数，必须知道分子交联聚合物的分子主体内摩尔体积。
常规测定摩尔体积的方法有热量容量法和电学法。
利用热量容量法可以测定液体的比热容，从而可以推出液体的体积改变量、体积温度系数及其交联聚合物的分子摩尔体积。
电学法则根据物体在不同温度时电阻值的变化以及离子介电常数和定硫指数的变化来测定液体的比电容、电容系数及分子摩尔体积。
在实际操作试验中，首先应准备恒定的环境及实验设备，再准备必要的试样。
根据试验要求，对实验设备进行调试，测量实验参数及记录试验过程中数据。
根据实验数据，采用一定的数据处理方法，得出分子膨胀系数。
通过对比不同分子膨胀系数，可以获得精确的测量结果。
分子膨胀系数测定是一项涉及到物理、化学、工程等多学科的实验，对于得出准确的测量结果也是比较耗时的，而且常常需要多次校准实验设备来精确测量检出试样的参数。
在特定的温度下，可以更准确地测量出材料的分子膨胀系数，进而能够更准确地掌握材料的性能特点，从而为设计高效、质量良好的化学产品提供重要的科学依据。
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降低材料的线膨胀系数，提高材料的热稳定性，提高材料的使用 安全性。
• 提高材料的强度 如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两种 材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用一中间膨胀值，从 而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力， 恰当地利用这个特性，可以增加制品的强度。
无机非金属、有机材料„„，都可用这种膨胀仪测定。
玻璃的线膨胀系数与温度有关。 石英玻璃的平均线膨胀系数（按下列温度范围取值）； 5.7×10-7度-1 5.9×10-7度-1 5.8×10-7度-1 （０～３００℃） （０～４００℃） (０～１０００℃)
5.97×10-7度-1
（２００～７００℃）
2.
相变研究是材料科学中的一项 基础研究工作，而相变临界点 的测定对于每一个新钢种（或 合金）总是不可缺少的。 以钢铁为例，由于在加热和冷 却过程中存在同素异构转变， 产生明显的体积效应，因而采 用膨胀的测量来确定变相温度 是一个很有效的方法。根据膨 胀曲线来确定钢中a r 转变 温度。 取热膨胀曲线上偏离纯热膨胀 的点a、c 对应的温度为转变点。 b、d对应的温度为转变点。 取加热与冷却曲线上的四个极 值点a’、 b’ 、d’ 、 c’对应的温 度为转变点。
淬火：玻璃成形后快速冷却 精密退火：玻璃成形后缓慢冷却
2. 加热速度对玻璃线膨胀系数的影响
在测定玻璃 线膨胀系数时的升温速度。
玻璃的热历史对玻璃线膨胀系数的影响
玻璃的热历史对 其膨胀系数有重要的 影响。 退火玻璃曲线发 生曲折是由于温度超 过 Tg 以 后 ， 伴 随 玻 璃转变发生结构变化， 膨胀更加剧烈。 至于急冷玻璃， 是由于试样存在热应 变，在某温度以上开 始出现弛豫的结果。
• • •
根据原子热振动概念的热容理论，格留涅辛进行计算。在没有相变时，膨 胀系数随温度的升高连续增大。 但对铁、钴、镍等铁磁金属，在温度靠近居里温度时，膨胀系数出现明显 的反常。 其中镍和钴的膨胀系数实验值高于理论值，如图5-17所示，称为正反常， 而铁的实验值低于理论值，称为负反常。
•
•
1.
七．实验数据处理
绘制膨胀曲线、计算平均线膨胀系数、求特征点的温度。
实验数据处理
在图上求玻璃的转变温度Tg和软化点温度Tf。
以3个试样的平均值表示实验结果
理论讲述结束
大家动手做实验
示差法的测定原理
由于玻璃的膨胀系数一般是 石英的膨胀系数一般是 两者的膨胀差可以测定。
图43-1 石英膨胀仪内部结构热膨胀分析图
因为 α玻璃 ﹥ 所以 ΔL1 ﹥ ΔL2
α石英
千分表的指示为 ΔL = ΔL1 – ΔL2 玻璃的净伸长 ΔL1 = ΔL – ΔL2 按定义，玻璃的膨胀系数
注：只要材料的膨胀系数小于石英的膨胀系数的处理，如： 金属、
自制立式膨胀仪
自制立式膨胀仪（智能型）
卧式膨胀仪
四．示差法的测定原理（石英膨胀仪）
图43-3 示差法测定材料膨胀系数的装置 １— 测温热电偶；２—膨胀仪电炉；３—电热丝；４—电流表；５—调压器； ６—电炉铁壳；７—铜柱电炉芯；８—待测试棒；９—石英玻璃棒； １０—石英玻璃管；１１—遮热板；１２—铁制支承架；１３—千分表； １４—水瓶；１５—水银温度计； １６—电位差计。
目
一．目的意义
录
二．材料的热膨胀系数 三．材料热膨胀系数的检测方法
四．示差法的测定原理
五．实验过程 六．主要影响因素讨论 七．实验数据处理
一．目的意义
• 热膨胀 物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。热膨 胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热稳定性好坏的 一个重要指标。 • 提高材料的热稳定性
设试体在一个方向的长度为L 。当温度从T1上升到T2时，长
度也从L1上升到L2 ，则平均线膨胀系数
实际上，无机非金属材料的体积膨胀系数αV 、线
膨胀系数αL并不是一个常数，而是随温度稍有变化，
通常随温度升高而增大。 瞬时线膨胀系数为
无机材料的线膨胀系数一般都不大， 数量级约为10-5-10-6/K。
因此，材料的平均线膨胀系数应标明温度范围， 如:
α( 0～300 ) = 5.7×10-7 / k α( 0～1000 ) = 5.8×10-7 / k
五．实验过程 试样 切割
试样 研磨
试样加工
实验过程关键操作
试样安装
六．主要影响因素讨论 1. 试样加工与安装
2. 玻璃的热历史对玻璃线膨胀系数的影响
测定无机非金属材料热膨胀系数常用：千分表法、热机 械法（光学法、电磁感应法）、体积法 等。 它们的共同点都是试样在加热炉中受热膨胀，通过顶杆 将膨胀传递到检测系统。不同之处在于检测系统。
千分表法是用千分表直接测量试样的伸长量。
光学热机械法是通过顶杆的伸长量来推动光学系统内的反 射镜转动经光学放大系统而使光点在影屏上移动来测定试样的 伸长量。
三．材料热膨胀系数的检测方法
人类很早（十八世纪）就测定固体的热膨胀。当时的测定装置很原 始：水平放置约15厘米长的试样，下面点燃几支蜡烛加热，通过齿轮机 构放大来确定试样长度的变化。 十九世纪到现在，人们创造了许多测定方法。上世纪60年代出现了 激光法，出现了用计算机控制或记录处理测定数据的测量仪器。
例：夹层玻璃
目的意义
• 焊接或熔接
当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，都要求二种材料具备相近 的膨胀系数。
如两种不同金属的焊接，玻璃仪器的焊接加工，在电真空工业和 仪器制造工业中广泛地将非金属材料（玻璃、陶瓷）与各种金属焊接， 也要求两者有相适应的热膨胀系数。
如果选择材料的膨胀系数相差比较大，焊接时由于膨胀的速度不
几种无机材料的热膨胀曲线
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
如果金属在加热或冷却的过 程中发生相变，由于不同组 成的比容差异，将引起热膨 胀的异常，这种异常的膨胀 系数为研究材料中的组织转 变提供了重要的信息。 研究金属热膨胀的另一方面 兴趣来自于仪表对材料热膨 胀性能的特殊要求。
•
例如，作为尺寸稳定零件的微 波设备谐振腔、精密计时器 和宇宙航行雷达天线等，都 要求在气温变动范围内具有 一定的膨胀系数的合金；电 真空技术中为了与玻璃、陶 瓷、云母、人造宝石等气密 封接要求具有很低膨胀系数 的合金；用于制造热敏性元 件的双金属却要求高膨胀合 金。 这就需要研究化学成分和组织 结构对合金膨胀系数的影响。
电磁感应热机械法是将顶杆的移动通过天平传递到差动变压 器，变换成电讯号，经放大转换，从而测量出试样的伸长量。 根据试样的伸长量就可计算出线膨胀系数。 ΔL / L0 = al Δt 试样规格为直径3-8mm，长度10-20mm的圆棒。
立式膨胀仪是将试样 安放在一端封闭的石英管 底部，使其保持良好的接 触，试样的另一端通过一 个石英顶杆将膨胀引起的 位移传递到千分表上，即 可读出不同温度下的膨胀 量。
同，在焊接处产生应力，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会 导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。
目的意义
• 合理使用材料
精密仪器（小型、大型），选用膨胀系数小的材料
例：大型加工机械 水泥路面
钢铁大桥
水泥大桥 大型建筑物 „ „
因此，测定材料的热膨胀系数具有重要的意义。
二．材料的热膨胀系数
材料的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨 胀。热膨胀通常用热膨胀系数表示。 1. 体积膨胀系数（αV）：
由于膨胀系数一般比较小，可忽略高阶无穷小。取一级近似：
β= 3α 在测量技术上，体膨胀比较难测，通常应用以上关系来 估算材料的体膨胀系数β，已足够精确。
2. 线膨胀系数（αL）：
在实际工作中一般都是测定材料的线热膨胀系数。所以对于普 通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数。
线膨胀系数是指温度升高1℃后，物体的相对伸长。
Ⅰ. 加热速度5℃/分钟 Ⅱ. 加热速度8℃/分钟 Ⅲ. 加热速度？℃/分钟
• 加热速度减慢， Tg下降。 • 对于“碱-钙-硅玻璃”，M-符尔达（M.Fulda） 得到下列数据：
加热速度 ℃/分钟 转变温度 ℃
0.5 468
1 479
5 493
9 499
这是由于玻璃快速加热时，性质来不及反 映该温度下的最终值。
相当于温度升高1时物体体积的相对增 大值。 由于总有内能存在，物质的每个粒子 都在振动。
当物质受热时，由于温度升高，每个粒子 的热能增大，导致振幅也随之增大，由（非简谐） 力相互结合的两个原子之间的距离也随之增大， 物质就发生膨胀。
物质的热膨胀是由非简谐（非线性） 振动引起的。
设试体为一立方体，边长为L 。当温度从T1上升到T2时， 体积也从V1上升到V2 ，体膨胀系数
加热速度对玻璃线膨胀系数的影响
• 加热速度是个极重要的因素。玻 璃快速加热时，性质来不及反映 该温度的最终值。 • 柯尔纳（O.Koeyner）和沙尔芒 （H.Salmang）在研究硅酸盐的 玻璃时发现，只有以 5 ℃/分钟 的加热速度，加热试样时，才能 清楚地看到Tg 。 • 同样试样，如果以 8 ℃/分钟的 加热速度，加热试样时， Tg根 本不显现。在这种情况下，玻璃 在略低于Tg 温度下就开始软化， 在膨胀曲线上没有突变。