線膨脹係數是如何計算的線膨脹係數的物理意義是什麼?實驗中是如何測量的

2021-03-07 04:36:25 字數 3363 閱讀 6150

1樓:貝貝車

耐火材料線膨脹係數的常用測量方法是頂桿式間接法和望遠鏡直讀法。新的雷射法測定線膨脹係數也越來越受到重視。

頂桿式間接法:

頂桿法是一種經典方法,採用機械測量原理,即將試樣的一端固定在支援器的端頭上,另一端與頂桿接觸,試樣、支援器和頂桿同時加熱,試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來,並被測量。這類儀器由於試樣位置(立式或臥式)、膨脹量的測量方法(直接測量、電子或光學方法)而區分成多種型號的儀器。應用較普遍的是電感式膨脹儀。

它的感測器是差動變壓器,也稱差動變壓器熱膨脹儀。由於頂桿和支援器尺寸較長,高溫爐的加熱條件難於使溫度分布均勻一致,頂桿和支援器之間的膨脹量難以相互抵消,所以膨脹的測量值需要校正。

望遠鏡直讀法:

望遠鏡直讀法是用雙筒望遠鏡直接觀察爐內高溫下試樣395×1ang相絕;1,tj膨ii脹值。測量溫度可高達2000c,目鏡上的測微計直接測量試樣伸長量。所用試樣較長,加熱爐要有足夠的恆溫帶。

該方法的缺點是一般不易自動記錄。現在已發展了定時照相的自動記錄系統。

雷射法測量:

熱膨脹是近年發展的。它是以一雷射束掃瞄試樣,而不斷測定試樣在加熱過程中長度的變化。由於測量精度高、計算機組成的全自動控制、記錄和多功能系統而受到歡迎。

選擇熱膨脹測量方法時主要考慮測試範圍、待測材料的種類和特性、測量精度和靈敏度等。

2樓:匿名使用者

由於固體隨溫度的變化而變化,當溫度變化不太大時,在某一方向長度的改變量稱為「固體的線膨脹」。例如,一細金屬棒受熱而伸長。固體的任何線度,例如,長度、寬度、厚度或直徑等,凡受溫度影響而變化的,都稱之為「線膨脹」。

亦稱線脹係數。固體物質的溫度每改變1攝氏度時,其長度的變化和它在0℃時長度之比,叫做「線膨脹係數」。單位為1/開。符號為αl。其定義式是

即有lt=l0(l+αlt)。

由於物質的不同,線膨脹係數亦不相同,其數值也與實際溫度和確定長度l時所選定的參考溫度有關,但由於固體的線膨脹係數變化不大,通常可忽略這種變化,而將α當作與溫度無關的常數。

3樓:匿名使用者

線膨脹係數一般指由於外界溫度、壓力(主要指溫度)變化時,物體的線性尺寸隨溫度、壓力(主要指溫度)的變化率。如鐵溫度每公升高1度,長或寬或高尺寸增加12x10^-6,即增加0.0012%。

對應地還有體膨脹係數,即物體的體積隨溫度的變化率。對於各向同性的物體,線膨脹係數較小時,體膨脹係數是線膨脹係數的3倍略多一點。

工程金屬材料線膨脹係數的計算

線膨脹係數的物理意義是什麼?實驗中是如何測量的

4樓:春素小皙化妝品

表示材料膨脹或收縮的程度。分為某一溫度點的線膨脹係數和

某一溫度區間的線膨脹係數,後者稱為平**膨脹係數。前者是單位長度的材料每公升高一度的伸長量;平**膨脹係數是單位長度的材料在某一溫度區間,每公升高一度溫度的平均伸長量。

測量方法

1、頂桿式間接法

頂桿法是一種經典方法,採用機械測量原理,即將試樣的一端固定在支援器的端頭上,另一端與頂桿接觸,試樣、支援器和頂桿同時加熱,試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來,並被測量。這類儀器由於試樣位置(立式或臥式)、膨脹量的測量方法(直接測量、電子或光學方法)而區分成多種型號的儀器。

應用較普遍的是電感式膨脹儀。它的感測器是差動變壓器,也稱差動變壓器熱膨脹儀。由於頂桿和支援器尺寸較長,高溫爐的加熱條件難於使溫度分布均勻一致,頂桿和支援器之間的膨脹量難以相互抵消,所以膨脹的測量值需要校正。

2、望遠鏡直讀法

望遠鏡直讀法是用雙筒望遠鏡直接觀察爐內高溫下試樣膨脹的變化值,通過計算得到線膨脹係數。測量溫度可高達2000℃,目鏡上的測微計直接測量試樣伸長量。所用試樣較長,加熱爐要有足夠的恆溫帶。

該方法的缺點是一般不易自動記錄。現在已發展了定時照相的自動記錄系統。

3、雷射法測量

熱膨脹是近年發展的。它是以一雷射束掃瞄試樣,而不斷測定試樣在加熱過程中長度的變化。由於測量精度高、計算機組成的全自動控制、記錄和多功能系統而受到歡迎。

選擇熱膨脹測量方法時主要考慮測試範圍、待測材料的種類和特性、測量精度和靈敏度等。

擴充套件資料

由於物質的不同,線膨脹係數亦不相同,其數值也與實際溫度和確定長度1時所選定的參考溫度有關,但由於固體的線膨脹係數變化不大,通常可以忽略,而將a當作與溫度無關的常數。

兩種計算公式

1、線性熱膨脹係數(coefficient of linear thermal expansion,簡稱clte線脹係數):

α=δl/(l*δt)

2、和體積熱膨脹係數:

γ=1/v。(ξv/ξt)p

大多數情況之下,此係數為正值。也就是說溫度公升高體積擴大。但是也有例外,當水在0到4攝氏度之間,會出現反膨脹。

而一些陶瓷材料在溫度公升高情況下,幾乎不發生幾何特性變化,其熱膨脹係數接近0。

5樓:匿名使用者

線脹係數。固體物質的溫度每公升高1℃時,其單位長度的伸長量,叫做「線膨脹係數」。

由於物質的不同,線膨脹係數亦不相同,其數值也與實際溫度和確定長度時所選定的參考溫度有關,但由於固體的線膨脹係數變化不大。

耐火材料線膨脹係數的常用測量方法是頂桿式間接法和望遠鏡直讀法。新的雷射法測定線膨脹係數也越來越受到重視。

線膨脹係數的變化規律

6樓:手機使用者

線膨脹係數隨溫度變化的規律類似於熱容的變化。a值在很低溫度時很小,隨溫度公升高而很快增加,在德拜特徵溫度以上時趨向於常數。線膨脹係數的絕對值與晶體結構和鍵強度密切相關。

鍵強度高的材料具有低的線膨脹係數。相對金屬材料,耐火材料的鍵強大,線膨脹係數小。一般氧化物的α值在(8~15)×10k範圍,二元矽酸鹽物質的α值一般在(5.2~10)×10k碳化物的a值為(5~7)×10k金剛石為1×1010k石英玻璃則由於其結構鬆弛,結構中四面體的線膨脹能為結構中的空隙所容納,而具有極小的a值(0.5×1010k非等軸晶體沿不同晶軸的a值不同,尤其是石墨這類層狀結構的物質。

石墨的層內結合力強,層向a值很小(1×1010k),層間結合力很弱,層間方向a值高達27×10k對於具有很強的非等軸性的晶體,某一方向上的n值可能為負數。由各向異性多晶體組成的耐火材料和由各相a值不同的多相多晶體組成的耐火材料,在燒成冷卻過程中材料內會產生內應力。當晶界處於高的應力狀態時,材料強度降低,甚至產生微裂紋。

氣孔率對耐火材料的熱膨脹特性也有影響。當氣孔使材料內顆粒間的結合變弱時,a值變小。而連續固相中的封閉小氣孔幾乎不影響a值。

多相多晶和複合材料的線膨脹係數是可以根據物相組成進行計算的。所有計算公式都以各相之間在內應力作用下不產生微裂紋為前提,所以實際上是一種近似的估算,多微裂紋的耐火材料,a的實測值和計算值的偏差可以用作衡量顯微結構中缺陷數量的一種尺度。

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