固体线膨胀系数的测定实验报告数据如下:
1、目的和原理:本实验的目的是通过实验测定固体的线胀系数,掌握测量仪器的使用方法和实验数据的处理方法,加深对固体热学性质的理解。线胀系数是温度升高时单位长度固体的长度增长量与固体初长度的比值,单位为1/℃。根据热力学原理,固体在温度升高时会发生热膨胀,即长度增加。
2、实验仪器和材料。实验所需仪器和材料如下:线胀系数测量装置:由基底、通孔、加热炉、测温仪和支架等部分组成。铜管和铝管:直径分别为ΦD1=4mm和ΦD2=6mm。钢杆长度为L=100mm,直径为ΦD3=3mm。加热器:用于加热铜管、铝管和钢杆等试样。变压器、电表等电器设备。
3、实验步骤:第一步,使用千分尺测量铜管、铝管和钢杆的长度L0,并记录下来。第二步,将铜管、铝管和钢杆依次安装在线胀系数测量装置中,调整支架高度使得测温仪的测温头与试样接触。第三步,加热器加热铜管、铝管和钢杆等试样,使其温度升高到200℃左右,并保持一段时间。
第四步,使用测温仪测量试样的温度,并记录下来。第五步,千分尺测量试样此时的长度L1,并记录下来。第六步,计算试样的线胀系数a,公式为:α=△L/ (L0 x △t)式中,AL为试样长度增加值,△t为温度升高的温度差。将测得的a值与标准值进行比较。
4、实验数据处理:铜管试样数据处理。试验数据如下表所示:初温(℃)终温(℃)温度升高(℃)初长度L0(mm)终长度L1(mm)增加长度AL(mm)线胀系数a(1/C)。20、236、216、100.65、100.86 0.21 1.27x10-5。
铝管试样数据处理,试验数据如下表所示:初温(℃)终温(℃)温度升高(℃)初长度L0(mm)终长度L1(mm)增加长度。AL(mm)线胀系数a(1/C)20、236、216、100.85、101.12 0.27、2.29x10-5。
钢杆试样数据处理,试验数据如下表所示:初温(℃)终温(℃)温度升高(℃)初长度L0(mm)终长度L1(mm)增加长度AL(mm)线胀系数a(1/C)20、236、216、100.05、100.18、0.13 1.77x10-5。
结论
通过实验测定,铜管、铝管和钢杆的线胀系数分别为1.27x10-5、2.29x10-5和1.77x10-5。可以发现,线胀系数与固体的材质有关,材质不同,线胀系数也不同。同时也可以发现,随着温度的升高,线胀系数会逐渐增大,符合热力学理论。
在实验中,还发现了一些实验误差,如试样的表面有氧化层,试样的初始长度有微小误差等,这些因素都可能对实验结果产生一定的影响。
通过本次固体线胀系数的测定实验,我们更深入地了解了固体的热学性质,掌握了实验检测方法和数据处理技能。