恒溫槽的裝配及性能測試

1、物理化學(xué)實驗講義 第三部分 實驗 德州學(xué)院化學(xué)系 王敦青恒溫槽的裝配及性能測試一：實驗?zāi)康?.了解恒溫水浴的構(gòu)造及其工作原理，學(xué)會恒溫水浴的裝配技術(shù)。2.測繪恒溫水浴的靈敏度曲線。3.掌握貝克曼溫度計的調(diào)節(jié)技術(shù)和正確使用技術(shù)。二：基本原理恒溫控制可分為兩類，一類是利用物質(zhì)的相變點溫度來獲得恒溫，但溫度的選擇受到很大限制;另外一類是利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，此方法控溫范圍寬、可以任意調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。恒溫槽是實驗工作中常用的一種以液體為介質(zhì)的恒溫裝置，根據(jù)溫度控制范圍，可用以下液體介質(zhì):-60度30度用乙醇或乙醇水溶液;0度90度用水;80度160度用甘油或甘油水溶液;70度300度用液體石蠟、

2、汽缸潤滑油、硅油。恒溫槽是由浴槽、電接點溫度計、繼電器、加熱器、攪拌器和溫度計組成，具體裝置示意圖見圖課本P338。繼電器必須和電接點溫度計、加熱器配套使用。電接點溫度計是一支可以導(dǎo)電的特殊溫度計，又稱為導(dǎo)電表。當(dāng)溫度升高時，毛細(xì)管中水銀柱上升與一金屬絲接觸，兩電極導(dǎo)通，使繼電器線圈中電流斷開，加熱器停止加熱;當(dāng)溫度降低時，水銀柱與金屬絲斷開，繼電器線圈通過電流，使加熱器線路接通，溫度又回升。如此，不斷反復(fù)，使恒溫槽控制在一個微小的溫度區(qū)間波動，被測體系的溫度也就限制在一個相應(yīng)的微小區(qū)間內(nèi)，從而達(dá)到恒溫的目的。恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通”“斷”類型，當(dāng)加熱器接通后，恒溫介質(zhì)溫度上升，熱量的傳

3、遞使水銀溫度計中的水銀柱上升。但熱量的傳遞需要時間，因此常出現(xiàn)溫度傳遞的滯后，往往是加熱器附近介質(zhì)的溫度超過設(shè)定溫度，所以恒溫槽的溫度超過設(shè)定溫度。同理，降溫時也會出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。由此可知，恒溫槽控制的溫度有一個波動范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度?？販匦Ч梢杂渺`敏度t表示: 式中，t1為恒溫過程中水浴的最高溫度，t2為恒溫過程中水浴的最低溫度。三：儀器試劑 SYP型玻璃恒溫水?。?套（包括 加熱器 和 攪拌器）數(shù)字貝克曼溫度計（SWC-II， SWC-IID ）-與SYP型玻璃恒溫水浴配套繼電器（SWQP數(shù)字控溫儀， SWQ智能數(shù)字恒溫控制器 ）-與SYP型玻璃恒溫水浴配套（超級恒溫槽：

4、1套 水銀溫度計 電接點溫度計（導(dǎo)電表）； 貝克曼溫度計） 四：實驗步驟（一）超級恒溫槽:1.接好線路，經(jīng)過教師檢查無誤，接通電源，使加熱器加熱：開始，加熱開關(guān)處于“通”，加熱功率為1500 W，觀察溫度計讀數(shù)，到達(dá)設(shè)定溫度時-40（加熱開關(guān)處于“加熱”，加熱功率為500 W），旋轉(zhuǎn)溫度計調(diào)節(jié)器上端的磁鐵，使得金屬絲剛好與水銀面接觸（此時繼電器應(yīng)當(dāng)跳動，綠燈亮，停止加熱），然后再觀察幾分鐘，如果溫度不符合要求，則需繼續(xù)調(diào)節(jié)。直到符合要求為止。2.作靈敏度曲線：將貝克曼溫度計的起始溫度讀數(shù)調(diào)節(jié)在標(biāo)尺中部（設(shè)定溫度為40，貝克曼溫度計的刻度在3度左右-由教師調(diào)好），放入恒溫槽。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定溫度時-4

5、0，立刻用放大鏡讀取貝克曼溫度計讀數(shù)，然后每隔60s記錄一次，連續(xù)觀察45min。3.如有時間可改變設(shè)定溫度，重復(fù)上述步驟。4.結(jié)果處理a.將時間、溫度讀數(shù)列表;時間溫度b.繪出溫度-時間曲線; （坐標(biāo)原點： ）c.求出該套設(shè)備的控溫靈敏度并加以討論。（二）SYP型玻璃恒溫水?。?.接好線路，經(jīng)過教師檢查無誤，接通電源-將SWQP數(shù)字控溫儀或SWQ智能數(shù)字恒溫控制器（回差：0.1）設(shè)定溫度為40，數(shù)字貝克曼溫度計“基溫選擇” 為40，使加熱器加熱；使攪拌器攪拌； 2.作靈敏度曲線：當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定溫度時-40，讀取數(shù)字貝克曼溫度計讀數(shù)溫差，然后每隔60s記錄一次，連續(xù)觀察45min。3.如有時間可改

6、變設(shè)定溫度，重復(fù)上述步驟。4.結(jié)果處理（同上）五：問題思考 1.影響恒溫槽靈敏度的因素主要有哪些？做簡要分析。 2.欲提高恒溫浴的控溫精度（或靈敏度），應(yīng)采取些什么措施？影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有:1.恒溫介質(zhì)流動性好，傳熱性能好，控溫靈敏度就高;2.加熱器功率要適宜，熱容量要小，控溫靈敏度就高;3.攪拌器攪拌速度要足夠大，才能保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻;4.繼電器電磁吸引電鍵，后者發(fā)生機(jī)械作用的時間愈短，斷電時線圈中的鐵芯剩磁愈小，控溫靈敏度就高;5.電接點溫度計熱容小，對溫度的變化敏感，則靈敏度高;6.環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值越小，控溫效果越好。六、注意事項 (1)貝克曼溫度計由薄玻璃組

7、成，易被損壞，一般只能放置三處:安裝在使用儀器上;放在溫度計盒內(nèi);握在手中。不準(zhǔn)隨意放置在其它地方。(2)調(diào)節(jié)時，應(yīng)當(dāng)注意防止驟冷或驟熱，還應(yīng)避免重?fù)簟?3)已經(jīng)調(diào)節(jié)好的溫度計，注意不要使毛細(xì)管中水銀再與D管中水銀相連接。(4)使用夾子固定溫度計時，必須墊有橡膠墊，不能用鐵夾直接夾溫度計。（5）關(guān)機(jī)時，首先斷開SWQP數(shù)字控溫儀或SWQ智能數(shù)字恒溫控制器的 220V電源，然后斷開水浴的 220V電源，最后拔下兩儀器的“加熱電源”的對接線。（6）數(shù)字貝克曼溫度計溫差測量范圍：±19.999，作溫差測量時，為保證測量準(zhǔn)確，“基溫選擇” 在一次實驗中不宜換檔。1、浴槽 2、加熱器 3、攪拌

8、器 4、水銀溫度計5、電接觸溫度計（導(dǎo)電表） 6、繼電器（控制器） 7、貝克曼溫度計七、相關(guān)儀器的使用圖1 恒溫槽的裝置示意圖1.浴槽-玻璃和金屬兩種，起保溫效果，包括容器和液體介質(zhì)，介質(zhì)的流動性好，傳熱性能就好，控溫靈敏度就高。若設(shè)定的溫度較高或較低，則應(yīng)對整個槽體保溫，以減少熱量傳遞，提高恒溫精度。2.加熱器-選擇原則：熱容量小、導(dǎo)熱性能好、功率適當(dāng)，室溫過低時，應(yīng)選用較大功率或采用兩組加熱器。3.攪拌器-安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳開，速率應(yīng)足夠大，保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻。4.溫度計-測定實際溫度，安裝應(yīng)盡量靠近被測系統(tǒng)，溫度計讀數(shù)應(yīng)加以矯正。5.電接點溫度計（導(dǎo)電表）-感溫元件，熱容小

9、，對溫度變化敏感，則靈敏度高，要靠近加熱器。6.繼電器- 必須與加熱器和電接點溫度計相連，才能起到控溫作用，磁鐵、彈簧片滯后。7.貝克曼溫度計-測定靈敏度，安裝應(yīng)盡量靠近被測系統(tǒng)，溫度計讀數(shù)應(yīng)加以矯正。恒溫槽的裝配及性能測試練習(xí)題一、是非題1常用(或普通)水銀溫度計的量程要比精密水銀溫度計的量程小。  (  X  )    2貝克曼溫度計只能用來量度被測溫系統(tǒng)的溫度波動(或變化)的差值，而不能測量被測溫系統(tǒng)的溫度絕對值。(    )    3可用水銀接觸溫度計控制恒溫系統(tǒng)的溫

10、度波動。(    )4根據(jù)需要要對水銀溫度計進(jìn)行示值校正、零點校正及露莖校正。(    )5熱電偶的測溫原理是利用兩種金屬的溫差電勢來測量被測系統(tǒng)的溫度的，因為溫差電勢是被測系統(tǒng)溫度的單值函數(shù)。(     )6可以利用物質(zhì)相變溫度的恒定性，來控制系統(tǒng)溫度的恒定性。  (    )  7實驗室中常用的恒溫槽(水浴或油浴)是利用獲熱速率：散熱速率的熱交換系統(tǒng)熱平衡法原理來維持系統(tǒng)溫度恒定的。(   )答案  1.X;2.

11、;3.;4.;5.;6.7. X二、選擇填空1僅僅為了測定恒溫槽的靈敏度，哪兩種溫度計是不可缺少的?    (   A )。    (A)貝克曼溫度計與水銀接觸溫度計     (B)貝克曼溫度計和普通水銀溫度計    (C)水銀接觸溫度計和普通水銀溫度計2為了測定恒溫槽的靈敏度，可在指定溫度下，采用貝克曼溫度計來測恒溫槽溫度的微小變化，作出T(溫度)-t(時間)曲線如圖11-3：則曲線a表示恒溫槽的靈敏度_，曲線b表示恒溫槽的靈敏度_(以上兩空選

12、填“良好”或“較差”)；曲線c表示加熱器的功率_，曲線d表示加熱器的功率_，(以上兩空選填“太小”或“太大”)。3恒溫系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：(1)_，(2)_，(3)_，(4)_，(5)_，  (6)_，  (7)_，(8)_.2，良好  較差  太大  太小3，浴缸  加熱器  攪拌器  水銀接觸溫度計  繼電器  恒溫介質(zhì)  貝克曼溫度計  普通水銀溫度計三、問答題1 恒溫槽的控溫原理？答：它通過電子繼電器對加熱器自動調(diào)節(jié)，當(dāng)恒溫槽因熱量向外擴(kuò)散等原因使體系溫度低于設(shè)

13、定值時，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達(dá)到設(shè)定的溫度時，又自動停止加熱。通過攪拌器使熱量均勻。恒溫控制器在控溫的同時，精確地反應(yīng)了被控溫部位的溫度值。2. 使用貝克曼溫度計時要注意什么？答： 不得隨意旋轉(zhuǎn)，貝克曼溫度計屬于較貴重儀器，使用時膽大心細(xì)，輕拿輕放，必要時握其中部。 調(diào)節(jié)時，注意防止聚冷聚熱，以免溫度計炸裂。 溫度計要垂直，否則毛細(xì)管易折斷。 調(diào)好的溫度計，一定要放在溫度計架上，勿使毛細(xì)管中的水銀柱再與槽中的水銀相接，否則，還須重新調(diào)節(jié)。3. 貝克曼溫度計一般只用于測什么？能夠測量到小數(shù)點后第幾位？ 4. 恒溫槽內(nèi)各處的溫度是否相等？ 5 如何提高靈敏度？ 答： 恒溫介質(zhì)：介質(zhì)流動性好，熱容大，則靈敏度高。 定溫計： 其熱容小，與恒溫介質(zhì)的接觸面大，水銀與鉑絲和毛細(xì)管壁間的粘附作小，靈敏度高。 加熱器：加熱功率越小靈敏度越高。 攪拌器： 攪拌速度須足夠大，使恒溫介質(zhì)各部分溫度能盡量一致。 部件位置： 加熱器放在攪拌器附近，使熱量迅速傳到各部份。定溫計要放在加熱器附近，測定溫度的溫度計應(yīng)放在被研究體系的附近。 6. 恒溫槽中水的溫度、加熱電壓是否有特殊要求？為什么？ 答： 槽中水的溫度應(yīng)與室溫相差不宜過大，以減少對環(huán)境的散熱速度；加熱電壓也不能太小和太 大。否則會使得散熱速度過大、加熱速度也過大且加熱慣性大，使得控溫時靈敏度降低。加熱電壓太小時，會使得體