- 1、本文档共4页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
?
?
测量金属线胀系数实验的改进
误差-论文网
?
?
论文摘要:介绍了测量金属线胀系数实验仪的工作原理,对误差产生的原因进行分析,结合J-FG3-D型测量仪对仪器进行改进,比较改进前后的测量结果,发现改进后实验误差降低、精确度提高。改进简单,成本较低,适宜推广。
论文关键词:金属线胀系数,误差,改进
材料的线胀系数在工业技术上有广泛的运用,测量金属线胀系数实验是理工科学生必做的大学物理实验。该实验的加热方法有三种:水蒸汽加热法、流水加热法和电加热法;电加热法是三种方法中操作最简单、最节约时间的一种。在教学中我们使用西安教学仪器厂生产的J-FG3-D型金属线胀系数测定仪,采用电加热法。该实验仪器由于设计的原因,其测量精度误差很大,针对该仪器的特点提出实验改进方法。
1实验原理
当金属温度升高时,由于分子的热运动,金属内微粒的间距增大使金属发生膨胀,金属受热而引起长度的增加称为“线膨胀系数”(简称线胀系数,用α表示)。由文献[1]可知金属棒的长度l和温度之间关系为
(1)
式中l为t=0℃时金属棒的长度。金属棒的温度为t时,长度为l,当温度变为t+Δt时,其长度变为l+Δl,根据式(1),可得
(2)
由(1)(2)二式消去l,整理得出
(3)
由(3)式可以看出只要测出金属棒的温差Δt及长度变化量Δl即可测出α。最常用的方法是使用由望远镜、反射镜、标尺、支架等“光杠杆”系统对微小长度进行放大测量。该方法的优点是将力学中的杠杆原理与光的反射定律巧妙地结合在一起,将微小的长度有效地放大Δl的测量公式为:
(4)
式中d为光杠杆两前足尖连线到直尺的距离,d为光杠杆后足间到两前足尖连线的垂直距离。a、a分别是固体材料温度为t、t时,叉丝横线在标尺上的位置坐标。将(4)代入(3)得:
(5)
由(5)式可知,如果Δa、Δt可以准确的测量出来,那么金属线胀系数就可以精确测量。
2误差分析
这种方法虽然好但是由于该仪器实际的加热圈分布不均匀(如图1所示)示,导致我们所测量的温度t’与金属实际温度t之间有差值(如表1示),而Δa(或Δl)的值却与金属的实际温度变化量Δt有关,所以产生误差。分析误差产生的原因,主要是由于实验仪器的结构造成的。如图1所示,加热线圈紧贴在实验仪器的内筒外壁上,黄铜棒密封在筒内。当系统加热时,通过加热筒内密封的空气,而使铜棒加热。控温系统采集的温度是由热敏电阻采集到筒外壁的温度,不是铜棒的实际温度。由表1可知加热升温时铜棒的实际温度低于控温系统采集的温度;而降温时实际温度要稍微要高一些,但是还是低于测量温度。这样铜棒的实际温度与测量的温度是不同的。所以测量的Δt’与实际Δt的值不相等,再用(5)式计算金属的线胀系数α的值误差就比较大。
表1测量温度与金属实际温度的比较
测量值t’(℃)
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
升温金属实际温度t(℃)
31
34.5
38
42
46.6
51.4
55.4
60.1
65.1
71.5
降温金属实际温度t(℃)
38.5
43.4
47.5
51.7
55.5
59.4
63
66.5
70.3
73.3
举一组改进前的实验数据为例如表2所示:
表2改进前实验数据
测量值t’(℃)
40°
45°
50°
55°
60°
65°
70°
75°
80°
85°
升温a(mm)
48.8
50
51.1
52.7
54.5
56.8
58.6
60.2
61.9
63.1
降温a(mm)
48.7
50
51.1
52.4
54
56.4
58.5
60.1
61.9
63.4
a(mm)
48.75
50
51.1
52.55
54.25
56.6
58.55
60.15
61.9
63.25
处理数据得出黄铜在室温23℃的线胀系数α=(1.35±0.11)×10/℃,相对误差E=24%,误差比较大(黄铜在20℃时,标准线胀系数为1.78×10/℃)。
3仪器改进措施
文献报道中有关该实验改进方法,大多是从精确测量Δl(当温度改变Δt℃时金属长度的改变量)出发的,例如千分表测量法,千分表测量Δl的变化情况,其准确度可达0.001mm;光干涉测量法、光衍射测量法、激光传感器测量法等都是通过改进实验仪器精确的测量Δl的变化,默认测量到的Δt’是金属棒的实际温度变化量Δt,进而用(5)式计算金属的线胀系数α的值。如果实验中不能精确测量金属的实际温度变化Δt,那么必须对设备做出改进,基于这一目的我们提出了下面的实验改进方法。
将控温系统中测量温度的热敏电阻和被测金属棒的距离拉近,在金属筒的壁上凿了一个直径为3mm的小孔,将热敏电阻探进筒内的空气中,使其接近被测金属,处于待测金属棒的周围,然后封闭小孔,内筒仍然是处于密封状态。由于热敏电阻很接近被测
您可能关注的文档
- 火电厂生产经营指标统计与分析.docx
- 湖南城市投资环境评价体系研究.docx
- 海峡西岸经济区与台湾金融合作现状及趋势分析.docx
- 河南省农户专业项目发展分析.docx
- 2024年话务员年度工作总结例文(四篇).docx
- 2024年统计工作总结参考(五篇).docx
- 2024年中学生学习经验演讲稿(四篇).docx
- 2024年人事主管年终工作总结参考模板(三篇).docx
- 2024年初中毕业典礼致辞例文(五篇).docx
- 2024年质量月的活动总结例文(5篇).docx
- 北京版(2024)小学数学一年级上册《大于、小于和等于》教学设计及反思(共2课时).docx
- 北京版(2024)小学数学一年级上册《活动一 寻找时间足迹》教学设计及反思.docx
- 北京版(2024)小学数学一年级上册《10以内数的认识和加、减法:整理与复习》教学设计及反思(3课时).docx
- 苏教版(2024)小学科学一年级上册《认识感官》教学设计及反思(2课时).docx
- 北京版(2024)小学数学一年级上册《几和第几》教学设计及反思.docx
- 2024年药剂科工作总结范例(三篇).docx
- 2024年顾问工作总结(七篇).docx
- 2024年酒店新员工培训心得体会模版(四篇).docx
- 2024年高一班主任工作总结(五篇).docx
- 2024年种植土地租赁合同标准版本(四篇).docx
文档评论(0)