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恒温槽实验_图

发布日期: 2020-05-08 01:23
 

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  物理化学实验-恒温装置 张会鸽兰州大学化学化工学院 一、实验目的 ? ? ? 了解恒温槽的构造及恒温原理,初步掌握其装配 和调试的基本技术。 绘制恒温槽的灵敏度曲线(温度-时间曲线,学 会分析恒温槽的性能。 掌握水银接点温度计,继电器的基本测量原理和 使用方法。 二、实验原理 在物理化学实验中所测得的数据,如折射率、粘 度、蒸气压、表面张力、电导、化学反应速度常 数等都与温度有关,所以许多物理化学实验必须 在恒温下进行。通常用恒温槽来控制温度维持恒 温。恒温槽所以能维持恒温,主要依靠恒温控制 器来控制恒温槽的热平衡。当恒温槽因对外散热 而使水温降低时,恒温控制器就使恒温槽内的加 热器工作。待加热到所需的温度时,它又使加热 器停止加热,这样就使槽温保持恒定。 恒温槽组成 恒温槽一般由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、 恒温控制器等部分组成: 1.核心部分-温度控制器 (a)感温元件:它是恒温槽的 感觉中枢,是提高恒温槽精度的关键所在。感温元件的种类 很多,如水银接触温度计、热敏电阻感温元件等。(接触温 度计是否能用来指示恒温槽的实际温度?) (b)继电器:用来控制恒温槽加热器“通”“断”电的装 置。利用接触温度计的“通”“断”来控制继电器。 2.浴槽:通常采用玻璃槽以利于观察。其容量和形状视 需要而定。物理化学实验一般采用10L圆形玻璃缸。浴槽内 的液体一般采用蒸馏水。恒温超过100℃时可采用液体石蜡 或甘油等。(低温介质应如何选择?) 3. 加热器:常用的是电热器。根据恒温槽的容量、恒温温度 以及与环境的温差大小来选择电热器的功率。如容量20L、恒 温25℃的大型恒温槽一般需要功率为250W的加热器。为了提高 恒温的效率和精度,有时可采用两套加热器。开始时,用功率 较大的加热器加热,当温度达到恒定时,再用功率较小的加热 器来维持恒温。 4. 搅拌器:一般采用40W的电动搅拌器,用变速器来调节搅拌 速度。 5.温度计:常用1/10℃温度计作为观察温度用。为了测定恒 温槽的灵敏度,可用1/100℃温度计或贝克曼温度计。 恒温槽灵敏度 恒温槽灵敏度的测定是在指定温度下,观 察温度的波动情况。用较灵敏的温度计, 如贝克曼温度计,记录温度随时间的变化, 最高温度为tmax,最低温度为tmin,恒温槽的 灵敏度te为 te ? ? t max ? t min 2 恒温槽灵敏度 T (a) t T (b) t T (c) t (d ) t T 控温性能良好的恒温装置的灵敏度曲线应有(a)的形式;(b)表示 恒温装置的灵敏度稍差需要更换较灵敏的温度控制器;(c)则表 示加热器的功率太大,需换用较小功率的加热器;而(d)则表示 加热器功率太小,或浴槽散热太快。 三、仪器装置 水银接点温度计(又称水银电导表) 继电器的基本测量原理 实际温度小于所控温度时,控制电路处于断开状态,电磁铁无磁性不能吸上衔铁,加热电路为接通状态; 当加热器开始加热,温度上升,水银线慢慢上升与金属丝接通,控制电路接通,电磁铁有了磁性,吸上衔铁, 加热电路断开。 温度又下降,水银线与金属丝又断开,控制电路又断开,如此周而复始,达到恒温目的。 四、实验步骤 (1)将恒温槽所需元件按合理的排布组装成一套恒温槽,并接 好所有的线)打开搅拌器和加热器(1000W电炉丝和100W灯泡) ,使 恒温槽内的水温度升高,等温度计接近但还未到25℃时, 关闭1000W电炉丝仅保留100W灯泡,通过调节水银触点温 度计的调节帽,调节温度调节器的温度,最终准确调节温 度为25℃,固定好调节帽。赌博网,(此后整个实验不要再调温度!) 当继电器指示灯的显示呈红绿交替时即可开始下一步骤。 (3)待恒温槽温度恒温5min以上时,将精密温差测量仪读数 “置零”(以后不要再“置零”!)。用精密温差测量仪 测量已达设定温度的恒温槽的温度波动值,测定点选择恒 温槽的上、中、下、左、中、右五点。 实验步骤 (4)测定在100W灯泡加热器下恒温槽的温度波动 曲线min或更 长时间。 (5)同法测定在1000W电炉丝加热器下恒温槽的温 度波动曲线min 或更长时间。 (6)实验完毕后,断开电源,拆掉线路,松开磁铁 上的小螺丝,清理实验台。 实验步骤注意事项 ? 使用温度调节器设定的温度往往比数字贝克曼温度计显示的温度低。这与仪器的灵敏度以 及信号在各个仪器间传输时的损耗有关,真实的温度要以数字贝克曼温度计显示的温度为 准,温度调节器只是起到一个相对调节的作用,而不需要关心它的读数。 ? 恒温时不能以接触温度计的刻度为依据,也不能以控温器的温度显示器为依据,必须以恒 温槽中数字贝克曼温度计为准。 ? 本实验中水的温度降低的速度比较慢,所以要谨慎操作,在水温达到25℃之前调节好控制 器,如果不慎温度超过25℃的话可加入少量的冷水。 ? 为使恒温槽温度恒定,接触温度计调至某一位置时,应将调节帽上的固定螺钉拧紧,以免 使之因振动而发生偏移。 ? 当恒温槽的温度和所要求的温度相差较大时,可以适当加大加热功率,但当温度接近指定 温度时,应将加热功率降到合适的功率。 五、数据记录和处理 实验日期: 测温元件位置 温 度 波 动 值 /℃ tmax tmin Tmax Tmin 温差 恒温槽灵敏度 ;室温: 中 -0.002 -0.007 24.998 24.993 ℃;气压: 下 0.007 -0.002 25.007 24.998 左 0.000 -0.002 25.000 25.998 kPa 右 0.000 -0.004 25.000 24.996 上 -0.004 -0.026 24.996 24.974 0.022 ±0.011 25.096 0.005 ±0.002 0.009 ±0.004 0.002 ±0.001 0.004 ±0.002 Tave 五、数据记录和处理 100W灯泡(系列1)和1000W电炉丝(系列2)加热功率曲线. 为了提高恒温槽的灵敏度,在设计恒温槽时要注意 哪些方面? 2. 为什么开动恒温槽之前,要将接触温度计的标铁上 端所指的温度调节到低于所需温度处,如果高了会 产生什么后果。 如果所需恒定的温度低于室温,如何装备恒温槽? 恒温槽内各处的温度是否相等? 通过实验结果讨论小功率加热和大功率加热对温度 波动曲线.

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