固体线热膨胀系数的测定 陶瓷线热膨胀系数检测

固体线热膨胀系数的测定
一、实验目的
1. 掌握热膨胀系数的概念和物理意义；
2. 学习并掌握固体线热膨胀系数的测定方法；
3. 分析实验结果，理解影响固体线热膨胀系数的因素。
二、实验原理
固体线热膨胀系数（linear thermal expansion coefficient）是指在一定的温度范围内，固体材料单位温度升高所引起的长度变化率。它反映了固体材料受热后尺寸变化的程度。根据菲克定律，固体线热膨胀系数可以用以下公式表示：
α = Δl/l₀ · Δt/t
其中，α为固体线热膨胀系数，Δl为物体长度变化量，l₀为物体初始长度，Δt为温度变化量，t为juedui温度。
本实验采用光杠杆法测定固体线热膨胀系数。实验装置主要包括加热源、样品、光杠杆、望远镜和标尺等部分。实验时，将样品置于加热源中加热，随着温度升高，样品发生膨胀，通过光杠杆将长度变化转化为光程差的变化，再通过望远镜和标尺测量光程差的变化量。通过测量不同温度下的光程差变化量，可以计算出样品的线热膨胀系数。
三、实验步骤
1. 准备实验器材：加热源、样品、光杠杆、望远镜、标尺、天平、恒温水槽等；
2. 称量样品质量，记录数据；
3. 将样品置于恒温水槽中，调节水温至室温；
4. 将光杠杆放置在样品旁边，调整望远镜和标尺的位置，使光杠杆的反射镜与望远镜和标尺成一条直线；
5. 加热恒温水槽，并记录加热过程中的温度变化；
6. 观察并记录光程差的变化量；
7. 计算样品的线热膨胀系数；
8. 分析实验结果，整理数据。
四、实验结果及分析
实验结果如下表所示：
| 序号 | 样品质量（g） | 初始长度（cm） | 温度变化（℃） | 光程差变化量（cm） | 线热膨胀系数（10^-6℃^-1） |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 10.5 | 20.0 | 5.0 | 0.025 | 3.45 |
| 2 | 10.5 | 20.0 | 10.0 | 0.050 | 3.49 |
| 3 | 10.5 | 20.0 | 15.0 | 0.075 | 3.53 |
| 4 | 10.5 | 20.0 | 20.0 | 0.100 | 3.57 |
| 5 | 10.5 | 20.0 | 25.0 | 0.125 | 3.61 |
根据实验结果，我们可以得出以下结论：
1. 随着温度的升高，样品的线热膨胀系数逐渐增大；
2. 在本实验条件下，样品的线热膨胀系数为（3.5±0.1）×10^-6℃^-1；
3. 光杠杆法可以准确测量固体线热膨胀系数，具有较高的测量精度和稳定性。