恒溫槽恒溫性能的測(cè)試

1、實(shí)驗(yàn)一恒溫槽恒溫性能的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解恒溫槽的構(gòu)造及恒溫原理，掌握恒溫操作技術(shù)。2繪制恒溫槽的靈敬度曲線，學(xué)會(huì)分析恒溫槽的性能。二、實(shí)驗(yàn)原理許多物理化學(xué)量都與溫度有關(guān)，要準(zhǔn)確測(cè)量其數(shù)值，必須在恒溫下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室 最常用的是用恒溫槽來(lái)控制溫度維持恒溫，它是以某種液體為介質(zhì)的恒溫裝置, 依靠溫度控制器來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)其熱平衡。恒溫槽裝置圖1 1圖溫度計(jì)；3攪拌器；41 浴槽；2電熱絲；一溫度控制器一接觸溫度計(jì)； 65恒溫槽一般是由浴槽、攪拌器.加熱器、接觸溫度H、溫度控制器和溫度計(jì) 等部分組成，現(xiàn)分別介紹如下：（如圖所示）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先將攪拌器3啟動(dòng)， 將實(shí)驗(yàn)U標(biāo)溫度調(diào)至所需恒溫溫度（例如25

2、C ）,若此時(shí)浴槽1內(nèi)的水溫低于25C, 則接觸溫度計(jì)5的兩條引出線斷路，則溫度控制器6發(fā)出指令對(duì)加熱器2通電加 熱，使浴槽1內(nèi)的水溫升高，當(dāng)浴槽1內(nèi)的水溫達(dá)到25C時(shí)，接觸溫度計(jì)5的 兩條引線導(dǎo)通，則溫度控制器6發(fā)岀指令對(duì)加熱器2停止加熱。以后當(dāng)浴槽1 內(nèi)的水因?qū)ν馍崾箿囟鹊陀?5C時(shí)，則接觸溫度計(jì)5的兩條引線再次斷路， 則加熱器2重新工作。這樣周而復(fù)始就可使介質(zhì)的溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。山于這種溫度控制裝置屬于“通斷”類(lèi)型，當(dāng)加熱器接通后傳熱使介質(zhì)溫 度上升并傳遞質(zhì)溫度上升并傳遞給接觸溫度計(jì)，使它的水銀柱上升。山于傳質(zhì)、 傳熱都需要一定時(shí)間，因此，會(huì)出現(xiàn)溫度傳遞的滯后現(xiàn)象。即當(dāng)接觸溫度

3、計(jì)的水 銀觸及鉤絲時(shí)，實(shí)際上電熱器附近的水溫已超過(guò)了指定溫度，因此，恒溫槽溫度 必高于指定溫度。同理，降溫時(shí)也會(huì)岀現(xiàn)滯后現(xiàn)象。山此可知，恒溫槽控制的溫.1-2溫度控制器的電路圖圖J-121晶體二級(jí)管八D-2AP3T-電源變壓器；D、D、D型靈敏繼電器；“-電源指示燈炮。L-濾波電容；-工作指示氛炮；LC. C“度有一個(gè)波動(dòng)范圉，而不是控制在某一固定不變的溫度，并且恒溫槽內(nèi)各處的溫 各處的溫度越均勻，度也會(huì)因攪拌效果的優(yōu)劣而不同?？刂茰囟鹊牟▌?dòng)范圍越小, 恒溫槽的靈敬度越高。靈敬度是衡量恒溫槽性能的主要標(biāo)志，它除與感溫元件、 電子繼電器有關(guān)外，還受攪拌器的效率、加熱器的功率等因素的影響如貝克曼溫

4、 度計(jì)或用較靈敬的溫度計(jì)， 恒溫槽靈敏度的測(cè)定是在指定溫度下，t,最低溫 度為精密溫差測(cè)量?jī)x，記錄恒溫槽溫度隨時(shí)間的變化，若最高溫度為，統(tǒng)為，則恒溫槽的靈敬度一丁時(shí)間曲線來(lái)表示。靈敬度常以溫度為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制成溫度-靈敬度曲線圖1-3表示加)表示加熱器功率太大；(b) (c表示恒溫槽靈敬度較高;a中曲線在圖1-3()0 (熱器功率太小或散熱太快。b、c)靈敏度較低。為了提高恒溫槽的靈敬度，在設(shè)計(jì)恒溫槽時(shí)要注意以下兒點(diǎn)：1 恒溫槽的容量要大些，其熱容量越大越好。2盡可能加快電熱器與接觸溫度計(jì)間傳熱的速率。為此要使：感溫元件的熱容盡可能小，感溫元件與電熱器間距離要近一些；(2)攪拌效

5、率要高。3 作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器功率要小些。三、儀器與試劑精密溫差測(cè)量?jī)x1臺(tái)停表1塊四、實(shí)驗(yàn)步驟1 將蒸鐳水注入浴槽至容積的2/3處，將接觸溫度訃攪拌器、電熱器、溫度計(jì) 和精密電子溫差測(cè)量?jī)x的溫度探頭等安裝好。2. 將恒溫槽控制面板上的測(cè)量/設(shè)定開(kāi)關(guān)打倒設(shè)定檔，將溫度設(shè)定為L(zhǎng)I標(biāo)溫度, 如 25Co3. 將恒溫槽控制面板上的測(cè)量/設(shè)定開(kāi)關(guān)打倒測(cè)量擋，此時(shí)恒溫槽的加熱器開(kāi)始 工作。4. 測(cè)定恒溫槽的靈墩度。待恒溫槽溫度恒定在30C時(shí)的10 min后，按精密 電子溫差測(cè)量?jī)x上的置零鍵置零，然后用手表每隔30秒記錄一次貝克曼溫度計(jì) 的讀數(shù)，測(cè)定30mino3同法測(cè)定另一溫度（如30C）下恒溫槽的靈敬

6、度和靈敬度曲線。五、數(shù)據(jù)記錄和處理1、將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)記錄于表中：（室溫：C 壓力： kPa） 2、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以溫度為縱坐標(biāo)，繪制溫度-時(shí)間曲線；取最高點(diǎn)與最 經(jīng)低點(diǎn)溫度計(jì)算恒溫槽的靈敬度六、討論1. 本實(shí)驗(yàn)的恒溫裝置屬于常溫區(qū)的裝置，且恒溫溫度只能高于室溫，所以不能 用于低于室溫的恒溫要求，若需在低于室溫下恒溫則要另外配備其他元件。另外， 本實(shí)驗(yàn)裝置只能通過(guò)控溫系統(tǒng)使恒溫槽的溫度升溫達(dá)到所指定的溫度并維持恒 定。而不能通過(guò)溫控系統(tǒng)使高于指定溫度的恒溫槽中水浴的溫度降溫達(dá)到所指定 的溫度。遇到這種悄況只能通過(guò)自然降溫的方式或向水浴中添加較低溫度的蒸憎 水辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 本實(shí)驗(yàn)所使用的恒

7、溫槽是自組裝的，實(shí)驗(yàn)室還經(jīng)常使用一種山生產(chǎn)廠家組 裝好的恒溫槽，稱(chēng)之為超級(jí)恒溫槽。其恒溫原理與基本構(gòu)造與自組裝的基本相同。 不同之處在于超級(jí)恒溫槽有循環(huán)水泵，能使恒溫水循環(huán)流經(jīng)待測(cè)體系，使待測(cè)體 系得以恒溫。值得注意的是，超級(jí)恒溫槽中的用水同樣應(yīng)使用蒸憎水，以防對(duì) 金屬槽體的腐蝕破壞。.附實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考格式：實(shí)驗(yàn)一恒溫槽恒溫性能測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)恒溫槽的構(gòu)造了解恒溫原理，掌握恒溫調(diào)節(jié)的技術(shù)，并學(xué)會(huì)貝克曼溫度計(jì) 的使用方法和分析恒溫槽的恒溫性能。二、實(shí)驗(yàn)原理恒溫槽是以某種液體為介質(zhì)的恒溫裝置。依黑恒溫控制器來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)其熱平衡, 當(dāng)恒溫槽因?qū)ν馍岫菇橘|(zhì)溫度降低時(shí)，恒溫控制器就使恒溫槽內(nèi)的加熱器

8、工 作。待加熱到設(shè)定溫度時(shí)，它乂使加熱器停止加熱，這樣周而復(fù)始就可以使液體 介質(zhì)的溫度在一定范用內(nèi)保持恒定。恒溫槽的構(gòu)造包括浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和恒溫控制器。恒溫操作是通過(guò)調(diào)節(jié)感溫元件（接觸溫度計(jì)）的“通” “斷”實(shí)現(xiàn)繼電器對(duì)加 熱器控制加熱。八 恒溫槽捂新的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，而不是控制在某一固定不變的溫度，靈 敬度是衡量恒溫槽恒溫性能的標(biāo)志。4靈敬度為、其中分別為貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)最高值與最低值。靈敬度曲線是以溫 度為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制的“溫度一時(shí)間”曲線。二、實(shí)驗(yàn)操作1. 將蒸憎水注入浴槽至容積的2/3處，將接觸溫度計(jì)、攪拌器、電熱器、溫 度計(jì)和精密電子溫差測(cè)

9、量?jī)x的溫度探頭等安裝好。2. 將恒溫槽控制面板上的測(cè)量/設(shè)定開(kāi)關(guān)打倒設(shè)定檔，將溫度設(shè)定為25C。3. 將恒溫槽控制面板上的測(cè)量/設(shè)定開(kāi)關(guān)打倒測(cè)量擋，此時(shí)恒溫槽的加熱器開(kāi)始 工作。4. 測(cè)定恒溫槽的靈敬度。待恒溫槽溫度恒定在30C時(shí)的10 min后，按精密 電子溫差測(cè)量?jī)x上的置零鍵置零，然后用手表每隔2分鐘記錄一次貝克曼溫度訃 的讀數(shù)，測(cè)定60mino5. 同法將溫度設(shè)定為30C測(cè)恒溫槽的靈敬度和靈敬度曲線。四、數(shù)據(jù)記錄和處理）98. 5kpa壓力：C222中：（室溫：1、實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)記錄于表1時(shí)間如in024681012貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)2.382229422762.J482.2922,380

10、2.34Q1416182022242628302.2922.2542.3022.30623562.3622.3102.3482.3723234363840424446482.3182.2822.3702.3242.2842.3702.3342.2802.35450525456586023182.3022.3242.3482.2842316_ 2.382 2.2542恒溫槽的靈敬度* 一 2C二 0. 064 C以上表中的時(shí)間為橫坐標(biāo)，貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制恒溫槽的靈敬 度曲線如下圖所示：貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論從上面的靈敬度曲線可能看岀，恒溫槽的溫度是在設(shè)定溫度（30C）上下

11、波 動(dòng)，最大波動(dòng)幅度小于orc,說(shuō)明此恒溫槽的恒溫效果良好；感溫元件靈敏； 恒溫槽的熱容量與加熱功率搭配合理；攪拌器、接觸溫度計(jì)與加熱器之間的距離 合適。應(yīng)當(dāng)指出的是，本實(shí)驗(yàn)所繪制的靈敬度曲線只是粗略地反映了恒溫槽溫度的 波動(dòng)情況，因?yàn)樵?分鐘的測(cè)量間隔內(nèi)，可能會(huì)發(fā)生接觸溫度計(jì)的“通J “斷” 情況，這時(shí)貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)將會(huì)發(fā)生變化。若測(cè)量間隔很短，且其他條件（攪 拌速率、環(huán)境溫度等）不變，則靈敬度曲線是很規(guī)則的、周期性變化的曲線。本實(shí)驗(yàn)是以水作為恒溫介質(zhì)，控制溫度范圍0、90C。對(duì)于其它的控制溫度范 圍，應(yīng)選用別的介質(zhì)，經(jīng)查閱文獻(xiàn)（呂惠娟等：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，吉林大學(xué)出版 社,1999： 18）

12、可知，控溫范圍為-60、30C,使用乙醇或乙醇水溶液;80160C, 甘油；7012（TC,液體石蠟或硅油。另外，對(duì)于低于室溫恒溫的控制，應(yīng)配上循 環(huán)冷卻裝置（羅澄源等，物理化學(xué)（第二版），高等教育岀版社，1991： 256）o通過(guò)本實(shí)驗(yàn)我們了解到，恒溫控制原理在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用比比皆是，如電 冰箱、空調(diào)、洗浴熱水器和電飯褒等。所不同的是，它們所用的感溫元件不同。七.思考題1、恒溫槽主要由哪兒個(gè)部分組成的？各部分的作用是什么？答：恒溫槽主要111浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件、溫度控制器 等部分組成的。各部分的作用如下：浴槽：用來(lái)盛裝恒溫介質(zhì)；加熱器：通過(guò)電加熱使介質(zhì)的溫度升高，以彌補(bǔ)

13、 熱量的散失;攪拌器:通過(guò)機(jī)器攪拌保持浴槽內(nèi)的介質(zhì)各部分溫度均勻：溫度計(jì)： 指示恒溫槽的溫度，恒溫槽的溫度高低一定要以此溫度計(jì)為準(zhǔn)；感溫元件；設(shè)定 恒溫槽所需的恒溫溫度，常用接觸溫度計(jì)作為感溫元件；溫度控制器：通過(guò)感溫 元件發(fā)出的“通”、“斷”指令，對(duì)加熱器實(shí)施控制加熱，常用繼電器作溫度控制 器。2、影響恒溫槽靈敬度的主要因素有哪些？答：影響恒溫槽靈敬度的因素很多，大體有：（1）恒溫介質(zhì)：流動(dòng)性好，傳熱性能好，則控溫靈敬度高；（2）加熱器：功率適宜，熱容量小，則控溫靈敬度高；（3）攪拌器：攪拌速率要足夠大，才能保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻；（4）溫度控制器：電磁吸引電鍵，電鍵發(fā)生機(jī)械作用的時(shí)間越短，斷

14、電時(shí)線 圈中的鐵心剩余磁性愈小，則控溫靈敬度就越高；（5）接觸溫度計(jì)：熱容小，對(duì)溫度的變化敬感，則靈敬度高；（6）環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值越小，控溫效果越好。3、欲提高恒溫槽的控溫精確度，應(yīng)采取哪些措施？答：為了提高恒溫槽的控溫精確度，在設(shè)計(jì)恒溫槽時(shí)要注意以下兒點(diǎn)：（1）恒溫槽的熱容量要大些，傳熱介質(zhì)的熱容量越大越好。（2）盡可能加快電熱器與接觸溫度計(jì)之間傳熱的速率。為此要使：（1）感溫 元件的熱容盡可能小，感溫元件與電熱器間距離要近一些;（2）攪拌器效果要高。（3）作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器功率要小些。4、普通（玻璃浴槽）恒溫槽與超級(jí)恒溫槽的區(qū)別是什么？答：普通（玻璃浴槽）恒溫槽與超級(jí)恒溫槽的恒溫

15、原理和基本構(gòu)造大體相同。 主要區(qū)別是：（1）普通恒溫槽的槽體是玻璃浴槽，因?yàn)橥该?，所以便于觀察待測(cè)體系。（2）超級(jí)恒溫槽配有循環(huán)水泵，能使恒溫水循環(huán)流經(jīng)待測(cè)體系，使待測(cè)體系 得以恒溫。（3）部分超級(jí)恒溫槽配有冷水循環(huán)或致冷系統(tǒng)，可以通過(guò)溫控系統(tǒng)使恒溫槽 的溫度設(shè)置在低于室溫下恒溫，而普通恒溫槽一般不具備這種功能實(shí)驗(yàn)一 恒溫槽恒溫性能測(cè)試姓名： 學(xué)號(hào)：地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)日期：室溫：氣壓：實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)恒溫槽的構(gòu)造了解恒溫原理，掌握恒溫調(diào)節(jié)的技術(shù)，并學(xué)會(huì)貝克曼溫度計(jì) 的使用方法和分析恒溫槽的恒溫性能。二、實(shí)驗(yàn)原理恒溫槽是以某種液體為介質(zhì)的恒溫裝置。依靠恒溫控制器來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)其熱平衡, X恒溫槽因?qū)ν馍岫菇?/p>

16、質(zhì)溫度降低時(shí)，恒溫控制器就使恒溫槽內(nèi)的加熱器工 作。待加熱到設(shè)定溫度時(shí)，它乂使加熱器停止加熱，這樣周而復(fù)始就可以使液體 介質(zhì)的溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。恒溫槽的構(gòu)造包括浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和恒溫控制器。恒溫操作是通過(guò)調(diào)節(jié)感溫元件（接觸溫度計(jì)）的“通” “斷”實(shí)現(xiàn)繼電器對(duì)加 熱器控制加熱。八 恒溫槽拄新的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，而不是控制在某一固定不變的溫度，靈 敬度是衡量恒溫槽恒溫性能的標(biāo)志。靈敏度為.、分別為電子溫差測(cè)量?jī)x上的的讀數(shù)最高值與最低值。靈敬度曲線 其中是以溫 度為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制的“溫度一時(shí)間”曲線。二、實(shí)驗(yàn)操作1. 將蒸憎水注入浴槽至容積的2/3處，將

17、接觸溫度計(jì)、攪拌器、電熱器、溫 度計(jì)和精密電子溫差測(cè)量?jī)x的溫度探頭等安裝好。2. 將恒溫槽控制面板上的測(cè)量/設(shè)定開(kāi)關(guān)打倒設(shè)定檔，將溫度設(shè)定為40Co3. 將恒溫槽控制面板上的測(cè)量/設(shè)定開(kāi)關(guān)打倒測(cè)量擋，此時(shí)恒溫槽的加熱器開(kāi)始 工作。4. 測(cè)定恒溫槽的靈敬度。待恒溫槽溫度恒定在40C時(shí)的10 min后，按精密 電子溫差測(cè)量?jī)x上的置零鍵置零，然后每隔2分鐘記錄一次電子溫差測(cè)量?jī)x上 的o 60min讀數(shù)，測(cè)定 四、數(shù)據(jù)記錄和處理1、實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)記錄于表1中：室溫：壓力：98. 5kpa 37. 6C 沁50522S30323310：0比軟時(shí)“l(fā)a：110. 0&S-0. 015P. on -0. 0

18、21 -0.01S F. 006 0.016 -0.01 P. 025 -0. 01S 0.C8 F. OX -0.013 -0.001 -0.012 1).015 P. OX 0.026 TA 0.018 0. 00T 0.001 0.016 0.0*1 0 0062.計(jì)算恒溫槽的靈墩度Ct二0.024-（-0.025）/2二0.0125 E3.以上表中的時(shí)間為橫坐標(biāo)，貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制恒溫槽的靈敏度曲線。.0. 030.020. 15505560T-0.01-0. 02-0.03-0.01 時(shí)間/idri 恒溫槽時(shí)間-溫度曲線 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論從上面的靈敬度曲線可能看出，恒溫槽的溫度是在設(shè)定溫度（40C）上下波 動(dòng)，最大波動(dòng)幅度小于土orc,說(shuō)明此恒溫槽的恒溫效果良好；感溫元件靈敬； 恒溫槽的熱容量與加熱功率搭配合理；攪拌器、接觸溫度計(jì)與加熱器之間的距離 合適。應(yīng)當(dāng)指出的是，本實(shí)驗(yàn)所繪制的靈敬度曲線只是粗略地反映了恒溫槽溫度的 波動(dòng)情況，因?yàn)樵?分鐘的測(cè)量間隔內(nèi)，可能會(huì)發(fā)生接觸溫度計(jì)的“通J “斷” 情況，這時(shí)貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)將會(huì)發(fā)生變化。若測(cè)量間隔很短，且其他條件（攪 拌速率