金属丝线胀系数
常用材料的线膨胀系数
常用材料的线膨胀系数线膨胀系数是衡量材料在温度变化时长度变化的比例系数。
它是描述线性热膨胀的一个重要物性参数，一般用来判断材料在热膨胀中的表现。
不同材料的线膨胀系数具有差异，下面将介绍一些常见材料的线膨胀系数。
金属材料是常见的材料之一、金属的线膨胀系数较高，普遍在10-6～20-6(1/°C)。
在金属中，铝和铁的线膨胀系数相对较高，约为23×10-6/°C和12×10-6/°C。
相比之下，铜和银的线膨胀系数相对较低，分别为16×10-6/°C和19×10-6/°C。
玻璃材料也是常用的材料之一、玻璃的线膨胀系数较低，一般在8-10×10-6/°C。
然而，不同类型的玻璃具有不同的线膨胀系数，例如普通玻璃的线膨胀系数约为9×10-6/°C，而石英玻璃的线膨胀系数则较低，仅为5.5×10-6/°C。
塑料材料是一类广泛应用的材料。
由于塑料是一种非晶态材料，其线膨胀系数较高，一般在60-80×10-6/°C。
然而，不同类型的塑料具有不同的线膨胀系数，例如聚乙烯的线膨胀系数约为150×10-6/°C，而聚四氟乙烯的线膨胀系数则较低，仅为12×10-6/°C。
陶瓷材料也是常见的材料之一、陶瓷的线膨胀系数一般较低，一般在4-10×10-6/°C。
不同类型的陶瓷具有不同的线膨胀系数，例如瓷砖的线膨胀系数约为6×10-6/°C，而搪瓷的线膨胀系数则较低，仅为4.5×10-6/°C。
综上所述，不同材料的线膨胀系数具有差异，这对于材料的热膨胀特性和工程应用中的设计有重要影响。
在使用和选择材料时，了解材料的线膨胀系数是必要的，以确保在温度变化时材料能够满足设计需求。
实验六 金属线胀系数测定
实验六金属线胀系数测定
本实验主要是用物理实验的方法来测量金属线胀系数，以了解材料的物理性质并评估
其使用范围。
金属线的胀系数是指其长度随温度变化而发生的变化。
胀系数通常是温度的函数，可
以用以下公式来计算：
α = (L –L0) / (L0 × ΔT)
其中，α为胀系数，L为材料长度，L0为初始长度，ΔT为温度变化量。
在本实验中，我们将使用蓝铜丝和一台称重器来测量其胀系数。
蓝铜丝是一种优良的
电导率材料，适合用于制造电线和电缆。
它具有良好的弹性和塑性，能够耐受高温和高压；而其胀系数随温度的变化也是非常小的。
实验步骤：
1.将一根3米长的蓝铜丝固定起来，确定其长度为L0。
2.将蓝铜丝放入烘箱中，在温度为100℃的条件下加热30分钟。
3.取出蓝铜丝，将其放置到室温下自然冷却至恒定温度，记录其长度为L1。
7.重复上述步骤，测量蓝铜丝在不同温度下的胀系数，得出其与温度的关系。
实验注意事项：
1.在实验中要注意安全，避免触电或烧伤等意外情况的发生。
2.烘箱的温度要稳定，确保加热的均匀性和准确性。
3.在蓝铜丝加热和冷却过程中，要避免其与其他物体摩擦或外力作用。
4.测量过程中要准确记录数据，并保证实验环境的稳定性。
实验结果分析：
根据测量获得的数据，可以得出蓝铜丝的胀系数与温度的函数关系，得到其随温度的
变化规律。
这为材料的设计和应用提供了必要的参考信息。
通过本实验，我们可以深入了解金属材料的物理性质，为材料的选择和使用提供科学
依据，有助于提高制造工艺和产品质量。
常用金属材料的线胀系数
常用金属材料的线胀系数线胀系数是指材料在温度变化时的长度变化率，常用于计算材料在温度变化下的热膨胀量。
线胀系数与材料的热膨胀性能密切相关，不同金属材料具有不同的线胀系数。
以下是常用金属材料的线胀系数：1.铝（Al）：线胀系数为23.1×10^-6/℃，具有较高的导热性和导电性，常用于制造轻型结构和电气导线。
2.铜（Cu）：线胀系数为16.6×10^-6/℃，具有良好的导电性和导热性，常用于制造电线电缆、电器和管道等。
3. 钢（Steel）：线胀系数的数值因钢的类型而异，一般在10×10^-6 /℃至13×10^-6 /℃之间。
钢具有较高的强度和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、汽车制造和机械制造等领域。
4. 不锈钢（Stainless Steel）：线胀系数的数值因不锈钢的成分和类型而有所不同，一般在15×10^-6 /℃至19×10^-6 /℃之间。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，常用于制造厨具、化工设备和医疗器械等。
5. 镍合金（Nickel Alloy）：线胀系数的数值因镍合金的成分而异，一般在11×10^-6 /℃至15×10^-6 /℃之间。
镍合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、石油化工和能源等领域。
6.钛（Ti）：线胀系数为9.0×10^-6/℃，具有较低的密度和优良的耐腐蚀性能，常用于制造航空航天器件、医疗植入材料和化工设备等。
7.铅（Pb）：线胀系数为29.2×10^-6/℃，具有较低的熔点和良好的延展性，常用于制造抗辐射材料和防护设备等。
除了上述常见金属材料外，还有许多其他金属材料的线胀系数可供参考，如铁、锌、锡、钨等。
不同材料的线胀系数可以根据实际需要在设计和工程计算中进行选择和使用，以准确计算材料在温度变化时的尺寸变化。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。
2、掌握用光杠杆法测量金属棒的线胀系数。
3、观察金属受热膨胀的现象，加深对热膨胀规律的理解。
二、实验原理固体受热时会发生长度的伸长，这种现象称为线膨胀。
设固体在温度为$t_1$时的长度为$L_1$，温度升高到$t_2$时的长度为$L_2$，则固体在温度区间$（t_2 t_1)＄内的平均线胀系数$＼alpha$定义为：＼＼alpha ＝＼frac{L_2 L_1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼由于长度的变化量$＼Delta L ＝ L_2 L_1$通常很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆法将微小的长度变化量放大进行测量。
光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，其结构如图 1 所示。
平面镜固定在一个三脚支架的一端，三脚支架的另两个脚与一个等腰直角三角形的底边重合，而三角形的直角顶点处装有一个能沿金属棒长度方向自由移动的尖头，尖头与金属棒接触。
当金属棒受热伸长时，带动光杠杆的尖头移动，使光杠杆绕其前两脚尖的连线转动一微小角度$＼theta$，从而使反射光线转过$2\theta$的角度。
设开始时望远镜中叉丝横线对准的刻度为$n_1$，当光杠杆转动$＼theta$角后，叉丝横线对准的刻度为$n_2$，则望远镜中标尺读数的变化量为$＼Delta n ＝ n_2 n_1$。
根据几何关系可得：＼＼tan 2\theta ＼approx 2\theta ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼其中，＄D$为望远镜到光杠杆平面镜的距离。
又因为$＼theta$很小，所以有：＼＼tan ＼theta ＼approx ＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼其中，＄b$为光杠杆后脚尖到两前脚尖连线的垂直距离。
联立以上两式可得：＼＼Delta L ＝＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼将上式代入线胀系数的定义式中，可得：＼＼alpha ＝＼frac{1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼cdot ＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼三、实验仪器1、线胀系数测定仪：包括加热装置、金属棒、光杠杆、望远镜和标尺。
金属线胀系数
6、通电加热。随着金属筒内温度的升高，铜管会有所伸长 ，分别读取温度t为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、 80℃、90℃时，迅速从望远镜中读出叉丝横线所对应的刻 度值 x1、x2 、x3 、x4 、x5 、x6 、x7 。
光杠杆法测量微小长度
实验时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪的加热
管内，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足置于固定
台上。
设在温度t1℃时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看见直
尺上的刻度x1 刚好在望远镜中叉丝横线(或交点)处，当温度
升高至t2 ℃时，直尺上刻度x2 移至叉丝横线上,则 △x =x2-
物度 L0 ，然 后把铜管小心放入加热管内。
2、将光杠杆平面镜放在工作平台上，两个前足在工作平台 的横槽内，后足放在金属棒的顶端，但不与温度计相碰。 使光杠杆平面镜与工作平台大致垂直。
3、将望远镜移动到距光杠杆平面镜至少1m处，调节望远镜 位置使它与光杠杆位于同一高度且基本水平；调节标尺， 使它与工作台大致铅直。
t(℃) 30 40 50 60 70 80 90 x(cm)
7、断开加热电源开关停止加热，小心取出温度计；用卷 尺测出照明标尺到光杠杆镜面的距离D；取下光杠杆， 将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用游标卡尺 测出后足尖到二前足尖连线的垂直距离b。
数据记录
室温时金属棒长度：L0= 49.54 cm 光杠杆长度：b=7.912 cm 平面镜与标尺的距离：D=183.50 cm
4、取下望远镜镜头的保护罩，打开标尺照明器，然后将望 远镜镜头正对光杠杆镜面，从望远镜的镜筒外上方沿镜筒 方向观察平面镜中有无标尺的像。如果没有看到，左右移 动望远镜底座或调节杠杆平面镜的镜面倾斜度，视线始终 处于镜筒外上方沿镜筒方向，直到在平面镜中看到标尺的 像，且像在平面镜的中央为止，这时再从望远镜目镜中观 察标尺的像。
金属线胀系数的测定实验报告资料
金属线胀系数的测定实验报告资料实验报告：一、实验目的通过实验掌握金属线的胀系数的测定方法，了解线性膨胀系数的概念，掌握测量金属线胀系数的步骤和注意事项。
二、实验原理当一条金属线受热后，由于温度的升高导致其长度发生了改变，这种现象被称为热膨胀。
线性膨胀系数α是指物体在温度每变化1℃时，单位长度发生的变化量。
金属线胀系数的测定方法是采用差极式法。
实验中选用圆形金属丝，其胀系数可以用弹簧测微计来测量。
三、实验步骤1.将样品金属线固定在实验架上，线的一端用两片木板固定，另一端通过夹具固定在弹簧测微计的下端。
2.设定弹簧测微计的初始读数，并记录下来。
3.将电热器连接电源，并设置恒温水槽温度。
4.待水温稳定后，在恒温水槽中浸泡金属线，并等待其达到恒定温度。
6.将采样点数据整理，计算金属线的胀系数。
四、实验数据实验数据如下表所示：温度（℃）弹簧测微计读数（mm）膨胀量ΔL（mm）20 124.5 040 125.0 0.560 125.5 1.080 126.0 1.5100 126.5 2.0由上表可知，金属线在温度上升到100℃时，长度发生了2.0mm的变化。
根据线性膨胀系数的公式：ΔL = L × α × ΔT其中ΔL为长度变化量，L为材料长度，α为线性膨胀系数，ΔT为温度变化量。
可以得到公式：根据实验数据计算得到金属线的胀系数为：α = 2.0 ÷ 500 ÷ 80 = 0.00005 ℃-1五、实验结论通过差极式法测量，本实验测得圆形金属丝的胀系数为0.00005 ℃-1。
六、实验注意事项1. 金属线需保持一定的拉力，以保证数据结果的准确度。
2. 弹簧测微计需经常校准，以确保其读数的准确度。
3. 采样点的选取应尽量均匀，以得到更为准确的结果。
4. 实验前需检查实验设备的安全性，保证实验过程的安全。
常用金属材料的线胀系数
常用金属材料的线胀系数
线胀系数是指物质在温度升高时线性膨胀的比例关系。
当温度升高时，物质分子的活动增强，导致物体的尺寸发生改变，这个现象就是热膨胀。
常见的金属材料在不同温度区间具有不同的线胀系数。
下面将介绍一些常
用金属材料的线胀系数。
1.铝（铝合金）：铝和铝合金的线胀系数在常温到300℃范围内大约
为23x10^-6K^-1
2.铜（铜合金）：纯铜的线胀系数在常温到300℃范围内大约为
16.5x10^-6K^-1、不同的铜合金由于合金元素的不同而有所差异。
3.镍（镍合金）：镍和镍合金在常温到300℃范围内的线胀系数大约
为13.4x10^-6K^-1
4.钢：普通碳素钢的线胀系数在常温到300℃范围内大约为
11.7x10^-6K^-1、不同种类的钢可能会有细微的差异。
5.不锈钢：不锈钢的线胀系数在常温到300℃范围内大约为16x10^-
6K^-1、不同牌号的不锈钢具体数值可能会有所不同。
6.钨：钨的线胀系数在常温到300℃范围内大约为4.5x10^-6K^-1
7.铁：纯铁的线胀系数在常温到300℃范围内大约为12x10^-6K^-1
8.银：纯银的线胀系数在常温到300℃范围内大约为18x10^-6K^-1
9.铅：纯铅的线胀系数在常温到300℃范围内大约为29x10^-6K^-1
这些数值仅为近似值，实际应用时还需要考虑其他因素的影响。
此外，线胀系数还受材料的工艺处理、晶体结构等因素的影响，不同的合金成分
可能会导致不同的线胀系数。
因此，在具体的工程应用中，需要根据实际情况选择合适的金属材料和温度范围，并参考相关的资料和标准进行计算和设计。
实验十 金属线胀系数的测定
实验十金属线胀系数的测定一、实验目的通过实验，了解金属线的胀系数测定方法，掌握线胀系数的计算方法。
二、实验原理热胀冷缩是每种物质都具有的性质，所有物质在温度变化下都会发生体积变化。
当物体温度发生变化时，由于温度感应它的分子运动状态的密度和位置的改变，使得分子间的力发生变化，从而引起物体的长度变化。
热胀系数是衡量物质温度变化下线性尺寸变化的大小的比例系数。
线胀（线性热膨胀）是指物体在温度变化下的长度变化量。
所以，通过测量金属丝在温度变化下的长度变化量，可以计算出其线胀系数。
三、实验用具1. 热力学实验台（TDE2010型）2. 电阻练测器（WY8506）3. 温度计（PWT1206型）4. 紫铜丝（φ=0.1mm）5. 不锈钢杆（φ=6mm）6. 电热板7. 耐热玻璃筒8. 相机（可选）四、实验步骤1. 实验准备选择金属丝和不锈钢杆，在电热板上加热。
使用温度计测量热源温度，并确保温度稳定在80℃左右。
同时，在耐热玻璃筒中加水，使用温度计测量水温，确保温度稳定在20℃左右。
2. 实验操作（1）将金属丝绕在不锈钢杆上，并用导线连接电阻练测器。
（2）将导线连接至热力学实验台的传感器。
（3）调整热力学实验台的控制器，使其显示热源温度与水温度。
（4）将热力学实验台中的控制器设置为线性模式，并使金属丝受到一定的压力。
（5）开启电热板，以使热源温度升高。
（6）记录金属丝长度随时间的变化情况，并使用相机或手机拍摄实验现象。
（7）重复以上步骤，记录多组数据，以验证实验结果的准确性。
1. 数据分析α = ΔL / (LΔT)其中，α表示线胀系数；ΔL表示金属丝长度的变化量；L表示原始长度；ΔT表示温度变化量。
2. 计算过程温度ΔL(mm) L(mm) ΔT(℃) α20 0 100 0 030 0.07 100 10 2.333×10-540 0.12 100 20 6×10-550 0.19 100 30 9.5×10-560 0.24 100 40 1.2×10-4因此，金属丝的平均线胀系数为：α = (2.333+6+9.5+12) ×10-5 / 4 = 7.458 ×10-5六、实验注意事项1. 在实验过程中，确保温度的稳定、可比性和精确度。
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课程名称：大学物理实验
实验名称：线胀系数
学院：材料科学与工程
专业班级：
学生点：B102座位号：30
实验时间：第4周星期一下午一点开始
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：一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。设物体的温度改变t时，其长度改变量为L,如果t足够小，则t与L成正比，并且也与物体原长L成正比，因此有
LLt（1）
式（1）中比例系数称为固体的线膨胀系数，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，固体的长度为L0,当温度升高为t℃时，其长度为Lt，则有
(LtL0) /L0t
即
LtL0(1t)
（2）
如果金属杆在温度为t1，t2时，其长度分别为L1，L2，则可写出
L1L0(1t1)
（3）
L2L0(1t2)
(4)
将式（3）代入式（4），又因L1与L2非常接近，所以，L2/L11,于是可得到如下结果：
L2L1
（5）
L(t
t)
1
2
1
由式（5），测得L1，L2，t1和t2，就可求得值。
三、实验仪器：金属线膨胀系数测量仪
四、实验内容和步骤：一一.实验装置连接及其仪器调整
打开仪器电源开关，将千分尺调零
八、附上原始数据：
五、实验数据与处理：
六、误差分析：
在加热过程中会有温度延迟的现象，即达到温度设定值到温度的稳定还需要一定的4时间。因此我们可以采用分小段来设定温度即每隔5℃设定一个温度值，待其达到温度值并且稳定后再在原温度上增加5℃以设定另一个温度值。
七、思考题：
1.如果温度已上升超过你计划记录的一两个读数，可还没来得及记录时，实验不能继续进行下去。2.无必要。仪器有降温的功能3.结果更准确，读数多，减小了偶然的误差。
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。
当被测介质温度为20℃时，读出千分表数值L1，记入表2中。接着在温度每隔2.5°C时，记录对应的千分表读数
当温度到达67°C时开始降温，每隔2.5°记录一次数据
用逐差法求出温度每升高5℃金属棒的平均伸长量，由(2)式即可求出金属棒在(35℃，70℃)温度区间的线膨胀系数。