线胀系数实验报告文档格式.docx
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学生姓名:
XXX学号:
XXXXX16124
实验地点:
基础实验大楼座位号:
XX
实验时间:
第2周星期四上午三四五节课
一、实验目的:
1、测量金属杆线膨胀系数。
2、学会用千分表测量长度的微小增量
二、实验原理:
一半固体的体积或长度,随温度的升高而膨胀,这就是固体的热膨胀。
绝大多数的固体材料,其长度是随温度的升高二增加的,这一现象称为线膨胀,设物体的温度改变为△t时其长度改变量为△L,如果△t足够小,则△t和△L成正比,并且也与物体原长L成正比,因有此
△L=αL△t
上式中比例系数α称为固体线膨胀系数,其物理意义是温度每升高1℃时物体的伸长
量与它在0℃时长度之比。
设在温度为0℃时,固体长度为L0,当温度升高为t时,其长
度为L1,则有(L1-L0)/L0=αt
即Lt=L0(1+αt)
如果金属杆在温度为t1,t2时,其长度分别为L1,L2则可得出
L1=L0(1+αt1)L2=L0(1+αt2)
将式(5-3)代入式(5-4),又因L1与L2非常接近,所以L2/L1≈1,于是可得如下结果:
L2-L1
α=
L1(t2-t1)
由上式,测得L1,L2,t1和t2,就可求得α的值。
三、实验仪器:
1.加热箱
2.恒温控制仪
3.千分表
四、实验内容和步骤:
1.接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。
2.测出金属杆的长度L1(本实验使用的金属杆长度为400mm),使其一端与隔热顶尖紧密接触。
3.调节千分表带绝热头的测量杆,使其刚好与金属杆的自由端接触,记下此时千分表的读数N1。
4.接通恒温控制仪的电源,设定需要加热的值,一般可分别增加温度为20℃、30℃、
40℃、50℃,……,按确定键开始加热。
注视恒温控制器,每隔3℃读一次读数,同时读出千分表的示数,将相应的读数t2,t3,…,tn,n2,n3,…,nn记在表格里。
T1
T2
T3
T4
T5
tn/℃
15
20
25
30
35
nn/mm
0.0087
0.0244
0.0443
0.0883
0.1051
T6
T7
T8
T9
T10
tn/℃
40
45
50
55
60
0.1350
0.1558
0.1778
0.2102
0.2485
六、误差分析:
1.就是温度的影响。
每一种材料都有它的温度膨胀系数,温差越大对它的影响也越大。
2.就是测量仪器的不精密。
3.千分表度数时视线角度不垂直。
4.读取数据时,不够迅速,导致误差。
不确定度计算
七、思考题:
1.如果温度已上升超过你计划的一两个读数,可你还没来得及记录时,实验是否可以继续进行下去?
为什么?
答:
我认为可以继续,但是不能再使用逐差法,应为间隔已不均匀,此时应该使用作图法完成数据处理
2.如果因故实验需要重新做,然而接近室温时温度下降的非常缓慢,有无必要用冷水把仪器冷却至室温后再做?
我认为没有必要。
可以重新选择实验开始温度
3.与用蒸汽加热,仪器竖直放置、只测始末两个数据比较优缺点。
⏹蒸汽加热较不经济,但热效率和热利用率要高很多,不会存在因加热管结垢(间接加热)而出现传热效果不好的情况
⏹仪器竖直放置会存在自身重力的影响,影响测量结果。
⏹只测始末数据,没有充分利用数据,数据数量少,偶然误差大
七、实验总结
1.本次实验的原理比较简单,操作其实也并不复杂。
但是在加热过程中需要较长的时间,而且必须时时注意温度的变化,这需要我们有一定的耐心。
2.再进一步深入了解了逐差法分析数据的方法。
3.了解到了科学试验的严谨性。
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