光杠桿金屬線膨脹系數

1. 測量金屬線膨脹系數可不可以像測楊氏模量那樣用光杠桿法啊若不行的話為什麼呢

光杠桿放大法是一種利用光學放大方法測量微小位移的裝置。
由於，在拉伸法測量楊氏模量的實驗中，金屬絲的伸長量很難測量，所以必須使用光杠桿放大後，才能夠測量出來。

2. 金屬線膨脹系數的測量是什麼

表示材料膨脹或收縮的程度。分為某一溫度點的線膨脹系數和某一溫度區間的線膨脹系數，後者稱為平均線膨脹系數。前者是單位長度的材料每升高一度的伸長量；平均線膨脹系數是單位長度的材料在某一溫度區間，每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持器的端頭上，另一端與頂桿接觸，試樣、支持器和頂桿同時加熱，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(立式或卧式)、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。由於頂桿和支持器尺寸較長，高溫爐的加熱條件難於使溫度分布均勻一致，頂桿和支持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系數。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、激光法測量

熱膨脹是近年發展的。它是以一激光束掃描試樣，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范圍、待測材料的種類和特性、測量精度和靈敏度等。

由於物質的不同，線膨脹系數亦不相同，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系數變化不大，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、線性熱膨脹系數（Coefficient of Linear Thermal Expansion，簡稱CLTE線脹系數）：

α=ΔL/（L*ΔT）

2、和體積熱膨脹系數：

γ=1/V。(ξV/ξT)p

大多數情況之下，此系數為正值。也就是說溫度升高體積擴大。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升高情況下，幾乎不發生幾何特性變化，其熱膨脹系數接近0。

3. 金屬材料熱膨脹系數表

鋼質材熱膨脹系數為1.2 10^-5／℃。

假定室溫為20°C，膨脹系數為0.000012，溫度上升了220°C，則內孔110+110*220*0.000012=110.29MM，外徑140+140*220*0.000012=140.37MM，這是理論數據，實際數據會受材料成分、紋向、加熱溫度不均勻、熱膨脹系數本身誤差等影響而有偏差。

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熱膨脹系數影響因素

1、化學礦物組成。

熱膨脹系數與材料的化學組成、結晶狀態、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同，結構不同的物質，膨脹系數不相同。通常情況下，結構緊密的晶體，膨脹系數較大；而類似於無定形的玻璃，往往有較小的膨脹系數。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數。

2、相變。

材料發生相變時，其熱膨脹系數也要變化。純金屬同素異構轉變時，點陣結構重排伴隨著金屬比容突變，導致線膨脹系數發生不連續變化。

3、合金元素對合金熱膨脹有影響。

簡單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數介於內組元膨脹系數之間。而多相合金膨脹系數取決於組成相之間的性質和數量，可以近似按照各相所佔的體積百分比，利用混合定則粗略計算得到。

4、織構的影響。

單晶或多晶存在織構，導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異，導致熱膨脹各項異性，平行晶體主軸方向熱膨脹系數大， 垂直方向熱膨脹系數小。

5、內部裂紋及缺陷也會對熱膨脹系數產生影響。

4. 金屬的線膨脹系數

一般金屬的熱膨脹系數單位為1/度(攝氏)。

1、熱膨脹系數

物體由於溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的長度

量值的變化，即熱膨脹系數表示。各物體的熱膨脹系數不同，一般金屬的熱膨脹系數單位為

1/度（攝氏）。

2、熱膨脹系數的精密測試與測量能力溯源

為了保證材料熱膨脹系數國與國之間的量值統一和互認，國際計量局長度委員會（CCL）200

4年啟動過材料熱膨脹系數的國際比對，有十幾個國家參加了這個項目的國際比對。

3、概述

熱膨脹系數有線膨脹系數α、面膨脹系數β和體膨脹系數γ。

式中ΔL為所給長度變化ΔT下物體溫度的改變，L為初始長度；ΔS為所給面積變化ΔT下物體溫

度的改變，S為初始面積；ΔV為所給體積變化ΔT下物體溫度的改變，V為初始體積；

嚴格說來，上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似；准確定義要求ΔV與ΔT無

限微小，這也意味著，熱膨脹系數在較大的溫度區間內通常不是常量。

溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下：

Vt=V0(1+3αΔT)，

而對理想氣體，

Vt=V0(1+0.00367ΔT)；

Vt、V0分別為物體末態和初態的體積。

5. 熱膨脹系數與金屬線膨脹系數什麼區別呢

物體由於溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的長度量值的變化，即熱膨脹系數表示。各物體的熱膨脹系數不同，一般金屬的熱膨脹系數單位為1/度（攝氏）。線脹系數是指固態物質當溫度改變攝氏度1度時，其某一方向上的長度的變化和它在20℃（即標准實驗室環境）時的長度的比值。 大多數情況之下，此系數為正值。也就是說溫度變化與長度變化成正比，溫度升高體積擴大。但是也有例外，如水在0到4攝氏度之間，會出現負膨脹。而一些陶瓷材料在溫度升高情況下，幾乎不發生幾何特性變化，其熱膨脹系數接近0。

6. 金屬線脹系數的測定誤差分析

溫度計的熱慣性，升溫時實際溫度高於讀數溫度，降溫時實際溫度低於讀數溫度，採取了升溫，降溫同一溫度對應的標尺讀數n取平均的辦法，可消除這種誤差。

銅棒溫度不均勻，中下部溫度高，上部溫度偏低，溫度計所在部位不同，可使測量結果有所不同，由於溫度計在中上部，可是測得的線脹系數偏小。

光杠桿原理公式具有近似性，只有當dn很小時才近似成立。

某一溫度點的線膨脹系數和某一溫度區間的線膨脹系數，後者稱為平均線膨脹系數。前者是單位長度的材料每升高一度的伸長量；平均線膨脹系數是單位長度的材料在某一溫度區間，每升高一度溫度的平均伸長量。

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固體物質的溫度每升高1℃時，其單位長度的伸長量，叫做「線膨脹系數」。單位為1/℃或1/開。符號為αl。其定義式是lt=l0（l+al△t）。

由於物質的不同，線膨脹系數亦不相同，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系數變化不大，通常可以忽略，而將a當作與溫度無關的常數。

線膨脹系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。線膨脹系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系數。