物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)溫度

關(guān)于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)溫度一、溫度計(jì)和恒溫裝置（一）測(cè)溫方法與測(cè)溫儀器的分類按照所用方法之不同，溫度測(cè)量分為接觸式和非接觸式兩大類。1.接觸式測(cè)溫接觸式的特點(diǎn)是測(cè)溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時(shí)感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測(cè)對(duì)象的溫度值。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。缺點(diǎn)：是感溫元件影響被測(cè)溫度場(chǎng)的分布，接觸不良等都會(huì)帶來測(cè)量誤差，另外溫度太高和腐蝕性介質(zhì)對(duì)感溫元件的性能和壽命會(huì)產(chǎn)生不利影響。第2頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置2.非接觸式測(cè)溫非接觸測(cè)溫的特點(diǎn)是感溫元件不與被測(cè)對(duì)象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測(cè)溫法的缺點(diǎn)，具有較高的測(cè)溫上限。此外，非接觸測(cè)溫法熱慣性小，可達(dá)千分之一秒，故便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度。按照溫度測(cè)量范圍，可分為超低溫、低溫、中高溫和超高溫溫度測(cè)量。超低溫一般是指0～10K，低溫指10～800K，中溫指800～1900K，高溫指1900～2800K的溫度，2800K以上被認(rèn)為是超高溫。第3頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置對(duì)應(yīng)于兩種測(cè)溫方法，測(cè)溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式儀器可分為:▲

膨脹式溫度計(jì)

包括液體和固體膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)▲電阻式溫度計(jì)

包括金屬熱電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)▲熱電式溫度計(jì)

包括熱電偶和P-N結(jié)溫度計(jì)▲其它原理的溫度計(jì)非接觸式溫度計(jì)可分為：輻射溫度計(jì)、亮度溫度計(jì)和比色溫度計(jì)，由于它們都是以光輻射為基礎(chǔ)，故也統(tǒng)稱為輻射溫度計(jì)。第4頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（二）膨脹式溫度計(jì)1.固體膨脹式溫度計(jì)這種溫度計(jì)是利用兩種不同膨脹系數(shù)的材料制成，分為桿式和雙金屬式兩大類。右圖為桿式溫度計(jì)的原理圖。由于芯桿材料的膨脹系數(shù)比與基座相連的外套大，故當(dāng)溫度變化時(shí)芯桿對(duì)基座產(chǎn)生相對(duì)位移，經(jīng)簡(jiǎn)單的機(jī)械放大后，就可直接指示溫度值。第5頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置雙金屬感溫元件是由膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片牢固結(jié)合在一起而制成，一端固定，另一端為自由端。當(dāng)溫度變化時(shí)，由于兩種材料的膨脹系數(shù)不同而使雙金屬片的曲率發(fā)生變化，自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針指示溫度值。為了滿足不同用途的要求，雙金屬元件制成各種不同的形狀，如右圖所示。第6頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置2.液體膨脹式溫度計(jì)這是應(yīng)用最早而且當(dāng)前使用最廣泛的一種溫度計(jì)，它由液體儲(chǔ)存器、毛細(xì)管和標(biāo)尺組成。液體玻璃溫度計(jì)的測(cè)溫上限取決于所用液體汽化點(diǎn)的溫度，下限受液體凝點(diǎn)溫度的限制．為了防止毛細(xì)管中液注出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，并提高測(cè)溫液體的沸點(diǎn)溫度，常在毛細(xì)管中液體上部充以一定壓力的氣體。第7頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置水銀-玻璃溫度計(jì)是最常用的液體膨脹式溫度計(jì)。因?yàn)樗y具備易提純、導(dǎo)熱率大、比熱小、膨脹系數(shù)均勻、不易附著在玻璃壁上、不透明便于讀數(shù)等性能。一般適用測(cè)溫范圍是－35℃~360℃(熔點(diǎn)－38.7℃，沸點(diǎn)356.7℃)；如果采用特硬玻璃，且在水銀面上充以N2或Ar氣，可以使測(cè)溫范圍上限擴(kuò)大到600℃，甚至750℃；若在水銀內(nèi)摻入8.5%的Tl，則可以使測(cè)溫范圍下限降到－60℃。第8頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（1）水銀-玻璃溫度計(jì)的種類和使用范圍▲

一般條件：由－5℃~105℃，150℃，250℃，360℃等，

每格1℃或0.5℃；▲

量熱學(xué)用：由9~15℃，12~18℃，15~21℃，18~24℃，20~30℃等，每格0.01℃或0.002；▲

測(cè)溫差的貝克曼溫度計(jì)：有升高和降低兩種；▲

分段溫度計(jì)：從-10~200℃分為21支，每支溫度范圍10℃，

分格0.1℃。另外有-40~400℃，每隔50℃

一支，分格0.1℃；▲

測(cè)量冰點(diǎn)降用：-50~50℃，分格0.01℃。第9頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（2）引起誤差的主要因素◆

球體積的改變

水銀溫度計(jì)內(nèi)一般容納約6000刻度量的水銀，體積的微小變化會(huì)很靈敏地反映到溫度計(jì)上。在溫度計(jì)受熱后水銀球的體積往往會(huì)稍有改變，而玻璃的流動(dòng)很慢，冷卻時(shí)體積的回縮需要幾天的時(shí)間，此現(xiàn)象稱為“滯后現(xiàn)象”?！?/p>

水銀柱露出待測(cè)體系按溫度計(jì)在分度時(shí)的條件不同可分為“全浸式”和“局浸式”兩種。第10頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置“局浸式”溫度計(jì)是按將水銀球插入待測(cè)介質(zhì)，但有部分水銀柱露在待測(cè)介質(zhì)外時(shí)的條件對(duì)溫度計(jì)的刻度進(jìn)行校正標(biāo)注的。這種溫度計(jì)一般在其背面刻有校正標(biāo)注刻度時(shí)的浸入量，當(dāng)使用時(shí)的室溫及浸入量與校正標(biāo)注刻度時(shí)的一致時(shí)，溫度計(jì)所指示的讀數(shù)就是嚴(yán)格準(zhǔn)確的。顯然，使用全浸式溫度計(jì)是不可能達(dá)到此條件，局浸式溫度計(jì)通常也達(dá)不到此條件，此時(shí)就需要對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行“露莖校正”。校正公式為：第11頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置式中△t露莖=t正確－t觀，是對(duì)觀測(cè)(讀數(shù))值的校正，則溫度的正確值為:t正確=t觀＋△t露莖t環(huán)是露出待測(cè)體系之外水銀柱的有效溫度，通過放置在露出待測(cè)體系水銀柱一半之處(0.5n)的溫度計(jì)讀出；n是露出待測(cè)體系之外水銀柱的讀數(shù)；K是水銀對(duì)于玻璃的相對(duì)膨脹系數(shù)，用攝氏溫標(biāo)時(shí)K=0.00016，所以有Kn<<1，則△t露莖≈Kn(t觀－t環(huán))。t觀nt環(huán)0.5n第12頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置◆

延遲作用。若溫度計(jì)的起始溫度為t0，浸在溫度為tm的體系中，溫度計(jì)讀數(shù)t與浸入時(shí)間τ的關(guān)系為：t－tm＝(t0－tm)·exp(-kτ)k為一常數(shù)，與水銀球的直徑、體系物質(zhì)性質(zhì)及攪拌速度有關(guān)。在一般情況下，溫度計(jì)被浸在待測(cè)體系中1~6分鐘之后讀數(shù)就可忽略延遲誤差，但在連續(xù)記錄溫度讀數(shù)改變的實(shí)驗(yàn)中要注意到該項(xiàng)誤差。在攪拌很好的水中，普通溫度計(jì)k-1≈2s，貝克曼溫度計(jì)k-1≈9s；在靜止的水中，普通溫度計(jì)k-1≈10s，在靜空氣中k-1≈200s。第13頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置◆

輻射

在透明物質(zhì)中,由于附近熱體的輻射所產(chǎn)生的誤差?！?/p>

其它因素

溫度計(jì)刻度、毛細(xì)管粗細(xì)不均勻等諸多因素。第14頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（三）

熱電偶溫度計(jì)將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B串接成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路里將產(chǎn)生一個(gè)與溫差有關(guān)的電勢(shì)——溫差電勢(shì)，形成電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。該導(dǎo)體對(duì)稱為熱電偶。第15頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置ABTT0k——玻耳茲曼常數(shù)，e——電子電荷量，T——接觸處的溫度，NA，NB——分別為導(dǎo)體A和B的自由電子密度。第16頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置熱電偶能滿足理想溫度計(jì)的許多要求：感溫元件質(zhì)量與熱容量都很小，時(shí)間常數(shù)也很小；如果以適當(dāng)?shù)臒犭姌O材料制成熱電偶系列，則可測(cè)量4K~3000K范圍內(nèi)的溫度，并可達(dá)到近±0.01K的精密度；對(duì)小溫度差的測(cè)量也很靈敏(金屬熱電材料約為10~202μV/℃數(shù)量級(jí)，半導(dǎo)體熱電材料約為mV/℃數(shù)量級(jí))。熱電偶的“溫度-電動(dòng)勢(shì)”特性也具有良好的再現(xiàn)性。因此，鉑10鉑/鉑熱電偶在630.755~1064.43℃溫度區(qū)內(nèi)可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用；熱電偶能便于與自動(dòng)讀數(shù)裝置連接。第17頁,共51頁，2024年2月25日，星期天★

熱電偶測(cè)溫基本定律1)均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積、長(zhǎng)度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。TT02)中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會(huì)影響熱電偶回路的總熱電動(dòng)勢(shì)。TT0V一、溫度計(jì)和恒溫裝置第18頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置3)參考電極定律兩種導(dǎo)體A，B分別與參考電極C組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知，A和B兩極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)可用下式求得：ABTT0=ACTT0—CBTT0第19頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置4)中間溫度定律熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t、t0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、tn和tn、t0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。中間溫度定律可以用下式表示：中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中，用作熱電極的材料應(yīng)具備如下幾方面的條件：(1)溫度測(cè)量范圍廣；(2)性能穩(wěn)定；(3)物理化學(xué)性能好。

第20頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置★熱電偶的結(jié)構(gòu)1）普通工業(yè)裝配式熱電偶的結(jié)構(gòu)

熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等幾個(gè)主要部分組成。2）鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)

鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn)，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣，作為測(cè)量溫度的變送器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用，同時(shí)亦可作為裝配式熱電偶的感溫元件。第21頁,共51頁，2024年2月25日，星期天鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)第22頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置

一支典型的熱電偶是由兩根經(jīng)過適當(dāng)退火的不同金屬絲所組成，將兩根金屬絲的一端焊在一起構(gòu)成測(cè)量端(熱端)，另一端(稱為參考端或冷端)與導(dǎo)線相連，參考端通過導(dǎo)線與電壓測(cè)量?jī)x(電位差計(jì))相連后就可以進(jìn)行熱電勢(shì)測(cè)量。1）標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶常用的熱電偶溫度計(jì)有鉑-鉑銠合金、鎳鉻-鎳鋁、鐵-康銅、銅-康銅等。★熱電偶的種類第23頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置鉑銠30-鉑銠6熱電偶，分度號(hào)“B”；鉑銠10-鉑熱電偶，分度號(hào)“S”；鎳鉻-鎳硅熱電偶，分度號(hào)“K”；鎳鉻-康銅熱電偶，分度號(hào)“E”；鐵-康銅熱電偶，分度號(hào)“J”；銅-康銅熱電偶，分度號(hào)“T”。2）非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶包括鉑銠系、銥銠系及鎢錸系熱電偶等。第24頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置

銅和康銅的熔點(diǎn)較低，可蘸以松香或其他非腐蝕性的焊藥在煤氣焰中熔接，而其他的幾種熱電偶則需要在氧焰或電弧中熔接。焊接時(shí)，先將兩根金屬絲一端的一小部分?jǐn)Q在一起，在煤氣燈上加熱至200~300℃，沾上硼砂粉末，然后讓硼砂在兩根金屬絲熔成一個(gè)硼砂球，以保護(hù)熱電偶絲免受氧化，再利用氧焰或電弧使兩金屬熔接在一起。熱電偶的兩條金屬線在低溫下可以用絕緣漆隔離；在高溫時(shí)則要用石英管、磁管或玻璃管隔離。第25頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置

由于單個(gè)熱電偶每度產(chǎn)生的溫差電勢(shì)只有幾微伏到幾十微伏，即使配以高精密度的測(cè)溫電位差計(jì)也難測(cè)準(zhǔn)到0.01℃以下。因此，為了使溫差電勢(shì)增大，提高測(cè)量精度，可將幾個(gè)熱電偶串聯(lián)成為熱電堆使用，熱電堆的溫差電勢(shì)等于各個(gè)熱電偶熱電勢(shì)之和。通常采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)熱電偶的溫差電勢(shì)與溫度之間關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定和校正。標(biāo)定的參考溫度可選用冰-水三相點(diǎn)、純水沸點(diǎn)、鉛熔點(diǎn)或苯甲酸熔點(diǎn)等。第26頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置標(biāo)定時(shí)將熱電偶放在上述已知相變溫度的基準(zhǔn)物質(zhì)中，直接測(cè)定電動(dòng)勢(shì)，然后作出熱電勢(shì)-溫度曲線和校正曲線。標(biāo)定開始時(shí)先將樣品(基準(zhǔn)物質(zhì))放在爐中(上)加熱，并以熱電偶的玻璃套管攪拌樣品，使其各處溫度均勻。待溫度比熔點(diǎn)高出50℃時(shí)，停止加熱。然后讓樣品自然冷卻，并每隔1分鐘記錄一次熱電勢(shì)，直到熱電勢(shì)-時(shí)間曲線出現(xiàn)平臺(tái)之后，該“平臺(tái)”的熱電勢(shì)就是樣品熔點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)熱電勢(shì)值。用同樣方法測(cè)定若干種基準(zhǔn)物質(zhì)熔點(diǎn)溫度的熱電勢(shì)值，然后作出熱電勢(shì)-溫度曲線——熱電偶的工作曲線。第27頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置

實(shí)際測(cè)溫時(shí)，常遇到的冷端所處溫度有三種情況：（1）冷端處于冰-水浴中

此時(shí)可以直接從E-t對(duì)照表中查溫度。（2）冷端處于環(huán)境溫度tn

此時(shí)采用中間溫度(tn)定律進(jìn)行熱電勢(shì)補(bǔ)償：E(t,tn)=E(t,0)－E(tn,0)

若tn>0，則E(tn,0)>0，故E(t,tn)<E(t,0)，表明儀表指示偏低，應(yīng)加上E(tn,0)的校正值。第28頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置[例]用鎳鉻-鎳硅熱電偶(EU-2)測(cè)一爐溫，若冷端溫度為30℃，測(cè)得E(t,30)=23.71mV，求真實(shí)爐溫。解：從附表中查得E(30,0)=1.2mV，

則E(t,0)=32.71+1.20=24.91mV，再查表得24.91mV對(duì)應(yīng)溫度約為600℃，而23.71mV對(duì)應(yīng)溫度為572℃。一般粗略地考慮就是在測(cè)量出的溫度上加上t℃，但有一定誤差，如572℃+30℃=602℃。測(cè)量值再加上冷端溫度到0℃的熱電勢(shì)，現(xiàn)可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償。第29頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（3）冷端處在溫度波動(dòng)的環(huán)境中

此時(shí)可采用補(bǔ)償導(dǎo)線或冷端補(bǔ)償器來校正?！a(bǔ)償導(dǎo)線：由于受到材料價(jià)格的限制熱電偶不可能做很長(zhǎng)，而要使其冷端不受測(cè)溫對(duì)象的溫度影響，必須使冷端遠(yuǎn)離溫度對(duì)象。所謂補(bǔ)償導(dǎo)線，就是在一定溫度范圍內(nèi)(0～150℃)將一根熱電性能與熱電偶相近的金屬導(dǎo)線同極相連，然后把冷端延伸到溫度恒定的場(chǎng)所(如儀表室，冰水浴等)即可克服冷端溫度的波動(dòng)，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長(zhǎng)。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個(gè)接點(diǎn)溫度一致，是不會(huì)影響熱電動(dòng)勢(shì)輸出的。第30頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置[例]采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)爐溫，熱端為800℃，冷端為50℃

，儀表室為20℃

，求爐溫。解：先分別查表得：E(800,0)=33.277mV，E(50,0)=2.022mV，E(20,0)=0.798mV。則不補(bǔ)償時(shí)輸入儀表的熱電勢(shì)為：E(800,50)=33.277－2.022=31.255mV(相當(dāng)于751℃)采用補(bǔ)償導(dǎo)線后則為：E(800,20)=33.277－0.798=32.479mV(相當(dāng)于781℃)第31頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置※冷端補(bǔ)償器(電橋補(bǔ)償法)冷端補(bǔ)償器是一個(gè)串聯(lián)在熱電偶測(cè)溫電路中可以輸出毫伏信號(hào)的直流不平衡電橋，它的特點(diǎn)是輸出的毫伏值隨冷端溫度而變化，從而達(dá)到冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。

此類補(bǔ)償方法多用于自動(dòng)化溫度測(cè)量?jī)x器中，這種儀器如果使用正常的話，可以直接從儀器上讀取溫度值，而不必進(jìn)行校正。第32頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置熱電偶的電勢(shì)與溫度為非線性關(guān)系；而電阻與溫度的關(guān)系是線性的，故是近似關(guān)系。補(bǔ)償原理見下圖：圖中R1與R2阻值遠(yuǎn)大于其它電阻，使橋路具有恒流性質(zhì)，并使：I1=I2=0.5mA因此，其輸出電壓：

U=e+URCM－UR5利用e與URCM的相反變化來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度的改變，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)臈l件為：Δe=I1RCMαΔt第33頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（四）

電阻溫度計(jì)電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理是利用金屬或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性而設(shè)計(jì)的。★大多數(shù)金屬在溫度升高1C

時(shí)電阻將增加0.4％～0.6％，即金屬的電阻具有正的溫度系數(shù)。金屬電阻溫度計(jì)測(cè)溫范圍廣，重現(xiàn)性好；★半導(dǎo)體電阻一般具有負(fù)的溫度系數(shù)，每升高1C

，電阻約減小2％～6％。半導(dǎo)體的電阻靈敏度比金屬高，但重現(xiàn)性較差，測(cè)溫范圍窄；第34頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置因此金屬電阻溫度計(jì)仍是使用最普遍的。目前由純金屬制造的熱電阻的主要材料是鉑、銅和鎳，它們已得到廣泛的應(yīng)用。

電阻溫度計(jì)的實(shí)際測(cè)溫一般不超過1000℃，在較低溫度下，電阻溫度計(jì)是最準(zhǔn)確、最靈敏和最穩(wěn)定的溫度計(jì)，如在800℃以下鉑電阻溫度計(jì)的靈敏度比熱電偶的高一個(gè)數(shù)量級(jí)，但電阻溫度計(jì)的制作比較麻煩和復(fù)雜。常用的電阻溫度計(jì)有鉑電阻溫度計(jì)，熱敏電阻溫度計(jì)(金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成)。第35頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置鉑是一種貴金屬。它的特點(diǎn)是精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠，尤其是耐氧化性能很強(qiáng)。鉑在很寬的溫度范圍內(nèi)約1200C以下都能保證上述特性。鉑很容易提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性，可制成很細(xì)的鉑絲(0.02mm或更細(xì))或極薄的鉑箔。與其它材料相比，鉑有較高的電阻率，因此普遍認(rèn)為是一種較好的熱電阻材料。缺點(diǎn)是鉑的電阻溫度系數(shù)比較??；價(jià)格貴。

在0C

以上，其電阻與溫度的關(guān)系接近于直線，其電阻溫度系數(shù)A=3.9×10－3/C

。我國(guó)已采用IEC標(biāo)準(zhǔn)制作工業(yè)鉑電阻。按IEC標(biāo)淮，使用溫度已擴(kuò)大到-200～850C

，初始電阻有100

和50

兩種。

第36頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（五）輻射高溫計(jì)其測(cè)溫原理是：當(dāng)輻射物體接近熱力學(xué)平衡時(shí)，通過分析物體的輻射能量確定物體的溫度。此法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫器可遠(yuǎn)離熱源，并可測(cè)至4000K的溫度，但輻射測(cè)溫的測(cè)量精密度不及熱電偶，只有在熱電偶不能使用的高溫區(qū)才會(huì)使用。輻射法測(cè)溫分為光譜測(cè)溫和輻射測(cè)溫兩類。光譜測(cè)溫用于非光密物質(zhì)，測(cè)定氣體或等離子體輻射譜線，由譜線強(qiáng)度和寬度確定體系溫度。輻射測(cè)溫用于光密物質(zhì)，又分為光學(xué)測(cè)溫、全輻射測(cè)溫和多色多波長(zhǎng)式比色高溫測(cè)溫三種方法，其中光學(xué)測(cè)溫法最準(zhǔn)確、最重要。第37頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（六）

蒸氣壓溫度計(jì)常用于室溫下的低溫測(cè)量，如氧蒸氣壓溫度計(jì)用于測(cè)量液氮的溫度。測(cè)量時(shí)將溫度計(jì)泡浸于待測(cè)物質(zhì)中，此時(shí)泡內(nèi)氧氣凝成液態(tài)氧，泡內(nèi)空間被飽和的氧蒸氣充滿，通過與泡相連的壓力計(jì)可以測(cè)出此時(shí)的氧飽和蒸氣，根據(jù)此壓力值就可獲得待測(cè)物質(zhì)的溫度。第38頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（七）溫差測(cè)量1.貝克曼溫度計(jì)用于精密測(cè)量溫度差值。它的溫度測(cè)量范圍與它的最小分度有矛盾，很難兩全其美，但一般更多關(guān)注其最小分度值。其量程一般有5~6度和1度兩種，對(duì)應(yīng)的最小分度值分別為0.01度和0.002度，可讀到0.002度和0.0004度。為了便于讀數(shù)，貝克曼溫度計(jì)的刻度有兩種標(biāo)法，一種是最小刻度值在上端，用于測(cè)溫度下降值；另一種是最小刻度值在下端，用于測(cè)溫度上升值。嚴(yán)格說，貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)也需要校正。上升式貝克曼溫度計(jì)貯汞槽毛細(xì)管刻度尺水銀球刻度尺第39頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置水銀貝克曼溫度計(jì)是較易損壞的儀器，目前我校本科物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)所采用的貝克曼溫度計(jì)是SWC-Ⅱ型數(shù)字貝克曼溫度計(jì)，其特點(diǎn)是：★

具有0.001℃的高分辨率，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；★

既可測(cè)量溫差又可測(cè)量溫度。溫度測(cè)量范圍和溫差基溫范圍均可達(dá)到－50~150℃，根據(jù)需要可以擴(kuò)展到199.99℃；★

操作簡(jiǎn)單，讀數(shù)準(zhǔn)確，消除了汞污染，安全可靠。第40頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置SWC-Ⅱ型數(shù)字貝克曼溫度計(jì)的使用方法：☆

準(zhǔn)備工作。將儀器后面板電源線接入電網(wǎng)；檢查探頭編號(hào)(應(yīng)與儀器后面板編號(hào)相符)，并與后面板上“Rt”端子連接，測(cè)溫時(shí)探頭應(yīng)插入被測(cè)物中的深度約50mm，打開電源開關(guān)?！?/p>

測(cè)溫。將溫度/溫差按鈕置于“溫度”位置，同時(shí)將測(cè)量/保持按鈕置于“測(cè)量”處。☆

測(cè)溫差。將溫度/溫差按鈕置于“溫差”位置，同時(shí)將測(cè)量/保持按鈕置于“測(cè)量”位置，再按被測(cè)物的實(shí)際溫度調(diào)節(jié)“基溫選擇”，使讀數(shù)的絕對(duì)值盡可能小。第41頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置2.電阻法溫差測(cè)量

半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)可以用于溫差測(cè)量。半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)在常溫下具有阻值大、靈敏度高、時(shí)間常數(shù)小、體積小以及廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字貝克曼溫度計(jì)應(yīng)該就是利用電阻溫度計(jì)作為溫差測(cè)量探頭的。3.熱電勢(shì)溫差測(cè)量主要以“熱電堆”為測(cè)量元件。幾十對(duì)到上千對(duì)熱電偶構(gòu)成的“熱電堆”測(cè)量精度大增，甚至可以檢測(cè)到百萬分之一度(10-6℃)以下的溫度變化。但其體積隨熱電偶數(shù)量增加而增大，所以用于有限容器中就受到限制。第42頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（八）恒溫裝置1.恒溫方法

要使體系達(dá)到某一指定溫度并恒定下來，就要控制性地對(duì)體系輸入/輸出熱量，通常是通過恒溫槽或控溫儀來實(shí)現(xiàn)的。恒溫槽是能達(dá)到恒溫目的的理想熱源，雖然它不是一個(gè)無限大的理想化環(huán)境，但它采用了大熱容量的工作介質(zhì)和可控制的加熱裝置，因此，在室溫條件下，其恒溫精度可能優(yōu)于±0.001℃；但是在不采用多重恒溫套的情況下，在1000℃以上恒溫精度要±0.5℃也是很困難的。

在有限的情況下，可以利用某些物質(zhì)相變平衡溫度實(shí)現(xiàn)恒溫，并能獲得很好的恒溫精度。第43頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置2.常溫控制

從室溫到300℃之間的溫度控制為常溫控制。有恒溫箱、真空干燥箱、水浴箱、恒溫槽等。其中使用最多的是恒溫槽，所用介質(zhì)可根據(jù)不同的溫度要求選用水（室溫~95℃），油脂（熔點(diǎn)~200℃），鹽（熔點(diǎn)~數(shù)百度）。使用植物油或礦物油作介質(zhì)時(shí)要注意其在高溫下時(shí)間過長(zhǎng)易變質(zhì)的問題，硅油系列性質(zhì)穩(wěn)定，但價(jià)格昂貴。恒溫槽由浴槽、溫度控制器、繼電器、加熱器、攪拌器和溫度計(jì)組成。第44頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置帶有恒溫液循環(huán)裝置的恒溫槽稱為超級(jí)恒溫槽。浴槽溫度低于恒定溫度時(shí)，溫度控制器通過繼電器作用使加熱器工作，達(dá)到恒定溫度即停止加熱。可見，溫度控制器是恒溫槽的感覺中樞。第45頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（1）浴槽

其作用是為浸在其中的研究體系提供一個(gè)恒溫的環(huán)境。（2）加熱器

常用電阻絲加熱棒。對(duì)于容積為20L的水浴槽，一般采用功率約為1kW的加熱器。為提高控溫精度，可以通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)其加熱功率。（3）水銀溫度計(jì)

供測(cè)定浴槽實(shí)際溫度用，常用分度為1/10℃的溫度計(jì)。（4）攪拌器其作用是促使浴槽內(nèi)溫度均勻。第46頁,共51頁，2024年2月25日，星期天一、溫度計(jì)和恒溫裝置（5）溫度控制器△

水銀接點(diǎn)(導(dǎo)電)溫度計(jì)結(jié)構(gòu)類似于一般水銀溫度計(jì)，但其上下兩段均有標(biāo)尺(5和6