恒溫水域組裝及性能測試1

1、一、實驗目的及要求1、了解恒溫槽的構(gòu)造及恒溫原理，初步掌握其裝配和調(diào)試的基本技術(shù)。2、繪制恒溫槽靈敏度曲線。3、掌握水銀接觸溫度計、數(shù)字式貝克曼溫度計、繼電器的基本測量原理和正確使用方法。二、實驗原理在許多物理化學實驗中，由于待測的數(shù)據(jù)如蒸汽壓、電導、粘度、密度、化學反應速率系數(shù)等都隨溫度而變化，因此，這些實驗都必須在恒溫下進行。通常用恒溫槽來獲得恒溫條件。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。 用液體作介質(zhì)的優(yōu)點是熱 容量大和導熱性好，從而使溫度控制的穩(wěn)定性和靈敏度大為提高。本實驗所用恒溫槽裝置如圖（）所示：  除了我們試驗室常用的這種恒

2、溫槽以外，還 有其他幾種常用的恒溫槽：型玻璃恒溫水浴和HK-1D型恒溫水浴 根據(jù)溫度控制的范圍，可 采用下列液體介質(zhì)：-6030乙醇或乙醇水溶液；090水；80160甘油或甘油水溶液；70200液體石蠟、汽缸潤滑油、硅油。恒溫槽通常由下列構(gòu)件組成：1、浴槽：控制室溫附近溫度的浴槽一般用玻璃制作，以便觀察實驗現(xiàn)象，浴槽的大小和形狀根據(jù)需要而定，在化學實驗中常用20L圓形玻璃缸作浴槽。2、加熱器及冷卻器：如果要求恒溫的溫度高于室溫，則須不斷向槽中供給熱量以補償其向四周散失的熱量；如恒溫的溫度低于室溫，則須不斷從恒溫槽取走熱量，以 抵償環(huán)境向槽中的傳熱。在前一

3、種情況下，通常采用電加熱器間歇加熱來實現(xiàn)恒溫控制。對電加熱器的要求是熱容量小、導熱性好，功率適當。選擇加熱器的功率最好能使加熱和停止的時間約各占一半。選擇加熱器功率的大小應視浴槽大小和恒溫溫度的實際需要而定。一 般容量為20L恒溫在2030的恒溫槽，可 選200W的加熱器。3、攪拌器：加強液體介質(zhì)的攪拌，對保證恒溫槽溫度均勻起著非常重要的作用。攪拌器用電機帶動，攪拌電機的大小和功率視恒溫槽的大小而定，一般選用電機功率為4060W，要求電機帶有調(diào)壓變壓器，可 調(diào)節(jié)攪拌速度，同時要求電機震動小，噪音低，長時間連續(xù)工作而不過熱。4、溫度控制器：溫度控制器是恒溫槽的感覺中

4、樞，是決定恒溫槽精度的關(guān)鍵。以往多采用水銀接觸溫度計。目前實驗室的溫度控制器多采用溫度傳感器連接電子繼電器，c c c在電子繼電器面板上可設(shè)定溫度，當溫度傳感器測得浴槽溫度達到設(shè)定值時，電子繼電器自動斷開電加熱器電源，“保溫”指示燈亮，指 示浴槽處于保溫狀態(tài)。當溫度傳感器測得浴槽溫度低于設(shè)定值時，電子繼電器自動開啟電加熱器電源，“加溫”指示燈亮，指 示浴槽處于加溫狀態(tài)。恒溫槽控制的溫度是有一個波動范圍的，而不是控制在某一固定不變的溫度上，并且恒溫槽內(nèi)各處的溫度也會因攪拌效果的優(yōu)劣而不同。恒溫是相對的，而不是絕對的。靈 敏度是衡量恒溫槽優(yōu)劣的主要

5、標志，所以使用前應先測定恒溫槽的靈敏度。恒溫槽靈敏度的測定是在指定溫度下觀察溫度的波動情況，用較靈敏的溫度計如水銀接觸溫度計記錄溫度隨時間的變化曲線，即靈敏度曲線。記靈敏度曲線的最高溫度為T高，最低溫度為T低，則恒溫槽的靈敏度為  由于一些因數(shù)的影響，可能有以下幾種靈敏度曲線圖                         &

6、#160;                                   （a）表示良好的恒溫槽的靈敏度曲線 （b）表示靈敏度較低         

7、60;                                                   （

8、c）表示加熱器功率太大（d）表示加熱器功率太小或散熱太快設(shè)計一個優(yōu)良的恒溫槽應滿足的基本條件是： （1）水銀接觸溫度計靈敏度高，（2）加熱器導熱良好而且功率適當，（3）攪拌器、汞定溫計和加熱器相互接近，使被加熱的液體能立即攪拌均勻并流經(jīng)定溫計及時進行溫度控制，（4）恒溫槽的熱容量要大些，傳 熱物質(zhì)的熱容量越大越好，（5）盡可能加快電加熱器與接觸溫度計間傳熱的速度。為此要使（1）感溫元件的熱容盡可能小，（2）攪拌效率要盡可能高，（3）感溫元件與電加熱器間距離要近一些。（6）調(diào)節(jié)溫度用的電加熱器功率要小一些。三、儀器、試劑和材料玻璃缸1個；  攪拌器（連可調(diào)

9、變壓器）1套；水銀接觸溫度計1支 ；電加熱器1個； 0-501/10分度水銀溫度計1支；恒溫控制儀1臺；數(shù)字式貝克曼溫度計1支 ； 秒表1只；放大鏡1支；蒸餾水。四、實驗步驟1、將蒸餾水注入浴槽（玻璃缸）至容積的2/3處，按圖所示進行安裝。先開動一下攪拌器，觀察水流方向，順著水流方向依次將電加熱器，溫度傳感器及1/10溫度計安裝好。2、電加熱器、溫度傳感器分別與繼電器上的接頭接好。注意，必須先經(jīng)指導教師檢查后，方可接通電源。3、調(diào)試恒溫槽經(jīng)教師檢查無誤后，接通電源，調(diào)節(jié)恒溫槽水溫至設(shè)定溫度。先旋松水銀接觸溫度計上端調(diào)節(jié)帽鎖定螺絲，再旋動磁性螺旋調(diào)節(jié)帽，使

10、溫度指示螺母位于大約29處，接通電源，調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)速適當。開啟加熱器（紅色指示燈亮），加熱電壓為160220V，觀察精密溫度計的讀數(shù)。當加熱器綠色指示燈亮表示加熱停止，將加熱電壓調(diào)至60160V左右，旋松調(diào)節(jié)帽固定螺絲，緩慢轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)帽，使溫度指示螺母位于最佳位置，貝克曼溫度計顯示槽溫剛好升至30±0.01°C時，加熱器停止加熱。再次調(diào)節(jié)加熱電壓，使每次的加熱時間與停止加熱時間近乎相等，然后從貝克曼溫度計上讀取開始加熱和停止加熱時的溫度（T始和T停），各記錄5次。4、開啟電動攪拌器，選擇合適的轉(zhuǎn)速，注意攪拌器葉片不能碰到溫度計和電加熱器。5、加熱時，觀察1/10溫度計讀數(shù)，

11、當所測得的浴槽溫度與設(shè)定溫度接近時（相差約0.5），觀察數(shù)字式貝克曼溫度計的讀數(shù)，當 溫度達到設(shè)定溫度，則溫度控制器上的“保溫”指示燈亮，表示電加熱器自動斷電，浴槽在設(shè)定溫度恒溫。6、待 恒溫槽溫度在設(shè)定溫度恒溫約5分鐘后，觀察數(shù)字式貝克曼溫度計的讀數(shù)，利用停表，每隔15秒鐘記錄一次貝克曼溫度計的讀數(shù)，測定約30分鐘。五、實 驗記錄與數(shù)據(jù)處理1、列 表記錄實驗數(shù)據(jù)室溫_大氣壓_表一恒溫槽溫度30平均值T始T停表二（ 恒溫槽溫度30）時間/m00.250.50.7511.251.51.7522.252.52.753溫度時間/m3.253.53.7

12、544.254.54.7555.255.55.756-溫度-2、以表以的數(shù)據(jù)求出恒溫槽溫度為30 時的T始、T停的平均值 和  ，求出  。3、以時間t為橫軸，溫 度T為縱軸，在 處作出基線，表二的數(shù)據(jù)給出30時恒溫槽的靈敏度曲線。4、找出表二中的最高和最低溫度，以式 求出該恒溫槽的靈敏度TE，并 據(jù)靈敏度曲線對該恒溫槽的控溫效果作出評價。六、思 考1、影響恒溫槽靈敏度的主要因素有哪些？2、如何提高恒溫槽的靈敏度？3、恒溫槽的恒溫原理是什么？4、恒溫槽內(nèi)各處溫度是否相等？為什么？5、數(shù)字式貝克曼溫度計的使用方法？6、水銀接觸溫度計的使用方法？7、為什么開動恒溫槽之前，要將接觸溫度計的標鐵上端面所指的溫度調(diào)節(jié)到低于所需溫度處,如果高了會產(chǎn)生什么后果？七、參考書目：1、物理化學實驗，孫爾康等編，南京大學出版社，2002年。2、物