大多数物质具有“热胀冷缩”的特性,这是由于物体内分子热运动加剧或减弱造成的。这个性质在工程结构中，在机械和仪表的生产中，在材料的加工(如焊接)中应考虑到。否则，将影响结构的稳定性和仪表的精度。

固体材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。在研制新材料中，测量其线胀系数更是不可少的.。固体线胀系数测定仪通过加热温度控制仪，控制实验样品在固定的温度下，由千分表读出实验样品的伸长量，进行对固体线胀系数测定的教学实验仪器。

该仪器的恒温控制由数字温度传感器与加热温度控制仪组成，可加热温度控制在室温—90.0℃之间。加热温度控制仪,自动检测实测温度与目标温度的差距，确定加热，并以固定的加热输出电压维持实测温度的稳度，由四位数码管显示设定温度和实验样品实测温度, 读数精度为±0.1℃,加热部件的加热电压为12V。

物质在固定温度范围内，原长为ι的物体受热后伸长量Δι与其温度的增加量近似成正比Δt与原长ι也成正比，即：Δι=α▪ι▪Δt。式中α为固体的线胀系数。实验证明：不同材料的线膨胀系数是不同的。本实验仪配备的实验样品为铁棒、铜棒、铝棒。

1、测量铁、铜、铝棒的线膨胀系数。

2、测量其它固体物质的线膨胀系数(要求加工成Φ6×400mm的圆棒)。

3、分析影响测量精度的因素。

4、观察某些合金材料在金相组织发生变化温度附近，出现线膨胀量的突变现象。

5、掌握使用千分表和温度控制仪的操作方法。

1、温度读数精度：±0.1℃ 。

2、温度控制稳定度：±0.1℃/10分钟。

3、温度设定范围：20℃~+95℃，四位数码管显示。

4、实验样品实测温度：室温~95.0℃，四位数码管显示。

4、伸长量测量精度：0.001mm，量程：0~1mm。

5、加热温度控制仪使用条件

    1)输入电源：220V±10%   50Hz~60Hz

    2)湿    度：<85%

    3)温    度：0~40℃

    4)功    耗：<70W

由固体线胀系数测定仪实验装置和加热温度控制仪组成。

1、实验仪器如图一：

    1）、加热温度指示或设置温度指示； 2）、温度设置按钮 ；3）、温度—，长按快速；4）、温度+，长按快速+ 加热电压输出；5）、加热电压输出接线柱（+）； 6）、电压输出指示；7）、加热电压输出接线柱（-）； 8）、测温探头连接口；9）、装置加热电压输入插孔（-）；10）、测温探头连接线；11）、装置加热电压输入插孔（-）； 12）、拆卸实验样品辅助孔；13）、固定支架；14）、隔热盘；15）、隔热管；16）、实验样品；17）、加热导热均衡管；18）、测温传感器；19）、实验装置底盘；20）、隔热盘；21）、隔热棒；22）、千分表固定螺钉隔热盘；23）、千分表

2、实验条件

1)被测实验样品外形尺寸：直径Φ6×长度400mm;整体要求平直。

2)千分表安装须适当固定 (以表头无转动为准)且与被测物体有良好的接触(读数在0.2—0.3mm处较为适宜，然后再转动表壳校零)；

3)因伸长量极小，故仪器不应有振动；

4) 千分表探头需保持与实验样品在同一直线上。

3、仪器使用(加热温度控制仪)

1)连接温度传感器探头连线，连接加热部件接线柱。

2)加热温度控制仪开机时仪器设定温度为20.0℃，因此实验时如室温低于此温度时，请将温度设定低于室温5℃以上，仪器预热5分钟后，测温显示窗显示室温。

3)实验时可以室温作为实验开始温度，也可在高于室温的温度点上作为开始实验温度，如室温为12℃，可用15℃作为开始实验温度。

4)按温度设置安钮2后，温度闪烁显示，可按温度—（3）或按温度+（4），设定加热温度，应高于室温，此时可观察到加热输出指示（1）闪烁发光，亮度与输出电压成正比，设置温度后，再按温度设置（2）安钮，数码管显示实测温度。

5)加热时实测温度会比设定温度低0.1-2.2℃,该温度差与周围环境散热条件有关，实测温度显示窗显示实验样品的实际温度，实验中保持该温度10分钟以上，使实验样品内外温度均匀。

6)加热实验样品时，实测温度以固定的速率上升，并会出现1-2次的温度波动后，实测温度会趋于稳定，并保持实测温度±0.1℃/10分钟。

1.连接温度传感器探头连线，连接加热部件接线柱。

2.旋松千分表固定架螺栓，拉出千分表，将实验样品 (Ф6×400mm)放入加热实验装置的加热部件（加热导热铜管内），再放入隔热棒（21）向实验样，平端与千分表测量端相碰(不锈钢)用力压紧后，安装千分表，注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线。

3.安装千分表在固定架上，并且扭紧螺栓，不使千分表转动，使千分表读数值在0.2~0.4mm处，然后压一下千分表滑络端，使它能与绝热体接触，再转动千分表圆盘读数为零。

4.实验温度以实测温度为准，当实测温度显示值上升到大于设定值，停止加热电压输出，一般在接近设定温度时加热温度控制器降低加热电压输出占空比，实测温度与设定温度的差值是固定的加热电压输出补偿实验装置的散热。因此设定温度与室温相差较大时，实测温度稳定后，实测温度与设定温度的差值也较大。所以在设定温度由室温至较高温度时，应比实验温度（实测温度）略高0.1-2.2℃.

5.确定实验温度点，实验温度一般可分别比室温增加10℃、20℃、30℃、40℃、50℃……，或比室温增加5℃、15℃、25℃、35、45℃……。

6.接通加热温度控制仪的电源，加热实验样品时，实测温度以固定的速率上升，并会出现1-2次的温度波动后，实测温度趋于稳定，持续稳定十分钟以上的实测温度，记录和，并通过公式=计算线膨胀系数，并研究其线性情况。

7.换不同的金属棒样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数，与理论参考值比较，分析研究误差原因。

1）实验数据记录

表1  实验样品：铁 直径D=     cm    长度L=         cm

表2  实验样品：铝 直径D=     cm    长度L=         cm

表3  实验样品：铜 直径D=     cm    长度L=         cm

2）作图：根据上面表格数据，以t为横坐标，以ΔL为纵坐标，作出ΔL-Δt的关系图，说明其关系为直线。

3）在同一图中作上述三种材料的ΔL-Δt图，比较线胀系数的大小。

4）计算：作出的直线应使数据点均匀地分布在直线的两侧，用MIN小二乘法求其直线斜率，为该材料的线胀系数α

5）分析测量结果的相对误差

1）试分析哪一个量是影响实验结果精度的主要因素？

2）试举出几个在日常生活中应用线胀系数的实例。

3）若实验中加热时间过长，仪器支架受热膨胀，对实验结果有何影响？