什么是膨胀系数，如何计算膨胀系数，如何检测

时间：2020-01-05

什么是膨胀系数？**要了解热膨胀，物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。由于工业中膨胀材料应用广泛，因此测定材料的膨胀系数意义非常重要。

学科：固体矿产工业要求，词目：膨胀系数，英文：expansion coefficient，expansivity ，释文：膨胀系数是表征物体热膨胀性质的物理量，即表征物体受热时其长度、面积、体积增大程度的物理量。长度的增加称“线膨胀”，面积的增加称“面膨胀”，体积的增加称“体膨胀”，总称之为热膨胀。单位长度、单位面积、单位体积的物体，当温度上升1℃时，其长度、面积、体积的变化，分别称为线膨胀系数、面膨胀系数和体膨胀系数，总称之为膨胀系数。地质工作中，作为评价膨胀珍珠岩原料（珍珠岩、松脂岩、黑曜岩）及蛭石等绝热保温材料矿产的技术指标。是指上述矿石单位体积的试样，高温焙烧后体积的膨胀系数，有时是以高温焙烧后体积的膨胀倍数表示之，故又称膨胀倍数。

耐火材料线膨胀系数的常用测量方法是**杆式间接法和望远镜直读法。新的激光法测定线膨胀系数也越来越受到重视。**杆法是一种经典方法，采用机械测量原理，即将试样的一端固定在支持器的端头上，另一端与**杆接触，试样、支持器和**杆同时加热，试样与这些部件的热膨胀差值被**杆传递出来，并被测量。这类仪器由于试样位置(立式或卧式)、膨胀量的测量方法(直接测量、电子或光学方法)而区分成多种型号的仪器。应用较普遍的是电感式膨胀仪。它的传感器是差动变压器，也称差动变压器热膨胀仪。

有了膨胀系数的测定方法，如何测定膨胀系数，都需要那些公式？

1. 体积膨胀系数（α_V）：

相当于温度升高1时物体体积的相对增大值。由于总有内能存在，物质的每个粒子都在振动。当物质受热时，由于温度升高，每个粒子的热能增大，导致振幅也随之增大，由（非简谐）力相互结合的两个原子之间的距离也随之增大，物质就发生膨胀。物质的热膨胀是由非简谐（非线性）振动引起的。

设试体为一立方体，边长为L 。当温度从T1上升到T2时，体积也从V1上升到V2 ，体膨胀系数

由于膨胀系数一般比较小，可忽略高阶无穷小。取一级近似：β= 3α。在测量技术上，体膨胀比较难测，通常应用以上关系来估算材料的体膨胀系数β，已足够**。

2. 线膨胀系数（α_L）：在实际工作中一般都是测定材料的线热膨胀系数。所以对于普通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数。线膨胀系数是指温度升高1℃后，物体的相对伸长。设试体在一个方向的长度为L 。当温度从T1上升到T2时，长度也从L1上升到L2 ，则平均线膨胀系数

实际上，无机非金属材料的体积膨胀系数α_V 、线膨胀系数α_L并不是一个常数，而是随温度稍有变化，通常随温度升高而增大。

瞬时线膨胀系数为无机材料的线膨胀系数一般都不大，数量级约为10-5-10-6/K。

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