实验一 恒温槽的装配和性能测试
《物理化学实验报告》恒温槽的装配与性能测试
恒温槽的装配与性能测试2012年2月28日实验，2012年3月1日提交报告助教：陈双龙1 引言恒温条件是物理化学实验中的基本手段之一。
主要的恒温装置有固定温度点的相变介质浴和可变温度点的电子控温法。
本实验讨论的恒温水浴属于后者。
它通过继电器、温度调节器（热电偶）和加热器配合工作而达到恒温的目的。
其原理如图1所示。
当水槽温度低于设定值时，线路I是通路，因此加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，热电偶使得线路Ⅱ为通路，因电磁作用将弹簧片D吸下，线路Ⅰ断开，加热器停止加热；当水槽温度低于设定值时，线路Ⅱ断路，此时电磁铁失去磁性，弹簧片回到原来的位置，使线路Ⅰ又成为通路。
如此反复进行，从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
图1恒温槽工作原理[1]1. 加热器2. 直流电源3. 热电偶恒温槽由浴槽、温度计、热电偶、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。
为了对恒温槽的性能进行测试，实验中还包括与自动记录仪相连的热敏电阻测温装置。
浴槽包括容器和液体介质。
一般选择10 L或者20 L的圆形玻璃缸做为容器。
本实验采用水为工作介质。
观察恒温浴槽的温度可选择1/10 ℃水银温度计，测量恒温槽灵敏度则采用热敏电阻测温装置。
将热敏电阻与1/10 ℃温度计绑在一起，安装位置应尽量靠近被测系统。
热电偶是恒温槽的重要部件，它利用两种导体在温差下产生的电动势测定体系的温度[2]，其灵敏度对控温精度起着关键作用。
实验室常用的继电器有晶体管继电器和电子管继电器。
我们使用的是前者。
在实验中的加热器之前，需要一个和加热器功率相适应的调压器，以便对加热电压进行调节。
综上所述，恒温效果是通过一系列元件的动作来获得的。
因此不可避免地存在着滞后现象，如温度传递、感温元件、继电器、加热器等的滞后。
因此，装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应根据各元件在恒温槽中作用，选择合理的摆放位置，合理的布局才能达到理想的恒温效果。
灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个重要标志。
实验一：恒温槽的装配与性能测试
实验一：恒温槽的装配与性能测试一、实验目的1．了解恒温槽的构造及恒温原理，掌握恒温操作技术。
2．绘制恒温槽的灵敏度曲线，学会分析恒温槽的性能。
3．掌握贝克曼温度计的使用方法。
二、实验原理许多物理化学量都与温度有关，要准确测量其数值，必须在恒温下进行。
实验室最常用的是用恒温槽来控制温度维持恒温，它是以某种液体为介质的恒温装置，依靠温度控制器来自动调节其热平衡。
图1－1 恒温槽装置图1－浴槽；2－电热丝；3－搅拌器；4－温度计；5－接触温度计；6－温度控制器恒温槽一般是由浴槽、搅拌器、加热器、接触温度计、温度控制器和温度计等部分组成，现分别介绍如下：（如图所示）实验开始时，先将搅拌器3启动，将接触温度计5调至所需恒温温度（例如25℃），若此时浴槽1内的水温低于25℃，则接触温度计5的两条引出线断路，则温度控制器6发出指令对加热器2通电加热，使浴槽1内的水温升高，当浴槽1内的水温达到25℃时，接触温度计5的两条引线导通，则温度控制器6发出指令对加热器2停止加热。
以后当浴槽1内的水因对外散热使温度低于25℃时，则接触温度计5的两条引线再次断路，则加热器2重新工作。
这样周而复始就可使介质的温度在一定范围内保持恒定。
图1-3 温度控制器的电路图T-电源变压器；D1、D2、D3、D4-2AP3晶体二级管；J-121型灵敏继电器；C1、C1-滤波电容；L1-工作指示氖炮；L2-电源指示灯炮。
由于这种温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后传热使介质温度上升并传递质温度上升并传递给接触温度计，使它的水银柱上升。
由于传质、传热都需要一定时间，因此，会出现温度传递的滞后现象。
即当接触温度计的水银触及钨丝时，实际上电热器附近的水温已超过了指定温度，因此，恒温槽温度必高于指定温度。
同理，降温时也会出现滞后现象。
由此可知，恒温槽控制的温度有一个波动范围，而不是控制在某一固定不变的温度，并且恒温槽内各处的温度也会因搅拌效果的优劣而不同。
恒温槽的装配和性能测试
恒温槽的装配和性能测试1 引言1.1实验目的[1]1、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2、分析恒温槽性能，找出合理的最佳布局。
3、掌握热敏电阻温度计等的基本测量原理和使用方法。
1.2 实验原理本实验讨论的恒温水浴是一种常用的控温装置。
当水温低于设定值时，线路接通，加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，线路段开，加热器停止加热。
如此反复进行，从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
[1]实验时恒温槽由浴槽、温度计、加热器、搅拌器等组成。
浴槽内含有液体介质（水）。
内有一套测温的热敏电阻温度计连接已设定好目标温度可控电路通断的温控仪，并与加热器串联，从而实现根据温度变化控制加热器是否加热。
1/10℃温度计与热敏电阻温度计紧连在一起亦置于水槽中，用以测量温度，热敏电阻温度计与无纸记录仪、计算机相连，测量值由计算机处理出图。
电加热器还与调压器连接，可以控制加热器的加热电压。
恒温效果是由一系列元件的动作来获得的，因此存在着滞后现象。
因此装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应根据各元件在恒温槽中的作用选择合理的摆放位置，合理的布局才能达到理想的恒温效果。
灵敏度是恒温槽恒温效果好坏的一个重要标志，一般以制定温度下T T 停始、分别表示开始加热和停止加热时槽内水的温度（相对值），以()12T T T =-停始为纵坐标，实践t 为横坐标，画出灵敏度曲线如图：图1：几种形状的灵敏度曲线若最高温度为T 高，最低温度为T 低，测得恒温槽的灵敏度为：E 2T T T -=±低高2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图恒温槽一套：玻璃钢、D-8410多功能型电动搅拌器，数显惠斯通电桥清华大学化学系，群力接触调压器北京调压器厂，1/10℃温度计，热敏电阻温度计，电加热器放大镜，温控仪，无纸记录仪2.2 实验条件温度：17.0 ℃湿度：56.2%压强：101.28 kPa2.3 实验操作步骤及方法要点1、恒温槽的装配按实验原理中所述连接线路。
恒温槽的装配和性能测试.
实验一恒温槽的装配和性能测试一．实验目的：1.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。
2.绘制恒温槽灵敏度曲线。
3.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：恒温槽使实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置。
用液体作介质的优点是热容量大和导热性好，从而使温度控制的稳定性和灵敏度大为提高。
根据温度控制的范围，可采用下列液体介质：-60℃~30℃—乙醇或乙醇水溶液；0℃~90℃—水；80℃~160℃—甘油或甘油水溶液；70℃~200℃—液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
恒温槽通常由下列构件组成：1. 槽体：如果控制的温度同室温相差不是太大，则用敞口大玻璃缸作为槽体是比较满意的。
对于较高和较低温度，则应考虑保温问题。
具有循环泵的超级恒温槽，有时仅作供给恒温液体之用，而实验则在另一工作槽中进行。
2. 加热器及冷却器：如果要求恒温的温度高于室温，则须不断向槽中供给热量以补偿其向四周散失的热量；如恒温的温度低于室温，则须不断从恒温槽取走热量，以抵偿环境向槽中的传热。
在前一种情况下，通常采用电加热器间歇加热来实现恒温控制。
对电加热器的要求是热容量小、导热性好，功率适当。
选择加热器的功率最好能使加热和停止的时间约各占一半。
3. 温度调节器：温度调节器的作用是当恒温槽的温度被加热或冷却到指定值时发出信号，命令执行机构停止加热或冷却；离开指定温度时则发出信号，命令执行机构继续工作。
目前普遍使用的温度调节器是汞定温计(接点温度计)。
它与汞温度计不同之处在于毛细管中悬有一根可上下移动的金属丝，金属丝再与温度控制系统连接。
4. 温度控制器温度控制器常由继电器和控制电路组成，故又称电子继电器。
从汞定温计传来的信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关电热器。
5. 搅拌器：加强液体介质的搅拌，对保证恒温槽温度均匀起着非常重要的作用。
设计一个优良的恒温槽应满足的基本条件是：（1）定温计灵敏度高，（2）搅拌强烈而均匀，（3）加热器导热良好而且功率适当，（4）搅拌器、汞定温计和加热器相互接近，使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经定温计及时进行温度控制。
恒温槽装配和性能测试
恒温槽装配和性能测试一、实验技能1、欲设定实验温度为25℃，如何调节恒温槽？2、贝克曼温度计的调节和使用。
参考答案：1．温度设定：（用水银导电表调节）假定室温为20℃，欲设定实验温度为25℃，其调节方法如下：先旋开水银接触温度计上端螺旋调节帽的锁定螺丝，再旋动磁性螺旋调节帽，使温度指示螺母位于大约22℃处。
接通继电器电源，打开开关，开启加热器和搅拌器令其工作，注视温度计的读数。
当达到24℃左右，再次转动磁性螺旋调节帽，使触点与水银柱处于刚刚接通与短开的状态。
此时要缓慢加热，直到温度升至25℃为止，然后旋紧锁定螺丝。
2．调节贝克曼温度计：实验中采用标尺读书法该法是直接利用贝克曼温度计上部的温度标尺，而不必另外用恒温浴来调节，其操作步骤如下：首先将贝克曼温度计倒置，使下方水银球中的水银和上方辅助水银贮槽中的水银连接，正立过来，放于已经恒温的恒温槽中恒温5分钟，计下此时水银柱停留在辅助水银贮槽上的刻度；倒置，使水银在原来的刻度基础上上升2.5个小格（大约相当于5度），立即正立，拍断，将贝克曼温度计重新放在恒温槽中，使水银柱刻度位于1~4之间即可。
二、提问问题：1．恒温槽构造，各部件的作用。
2．怎样提高恒温槽的灵敏度？3．贝克曼温度计的构造和特点。
4．贝克曼温度计的调节方法。
参考答案：1．恒温槽构造，各部件的作用。
（1）浴槽浴槽包括容器和液体介质。
如果要求设定的温度与室温相差不太大，通常可用20dm3的圆形玻璃缸作容器。
若设定的温度较高（或较低），则应对整个槽体保温，以减小热量传递速度，提高恒温精度。
恒温水浴以蒸馏水为工作介质。
如对装置稍作改动并选用其它合适液体作为工作介质，则上述恒温可在较大的温度范围内使用。
（2）温度计观察恒温浴的温度可选用分度值为0.1℃的水银温度计，而测量恒温浴的灵敏度时应采用贝克曼温度计。
温度计的安装位置应尽量靠近被测系统。
（3）搅拌器搅拌器以小型电动机带动，其功率可选40W，用变速器或变压器来调节搅拌速度。
恒温槽的装配及性能测试.
恒温槽的装配及性能测试一：实验目的1.了解恒温水浴的构造及其工作原理，学会恒温水浴的装配技术。
2.测绘恒温水浴的灵敏度曲线。
3.掌握贝克曼温度计的调节技术和正确使用技术。
二：基本原理恒温控制可分为两类，一类是利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制;另外一类是利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。
恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置，根据温度控制范围，可用以下液体介质:-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度用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
恒温槽是由浴槽、电接点温度计、继电器、加热器、搅拌器和温度计组成，具体装置示意图见图课本P338。
继电器必须和电接点温度计、加热器配套使用。
电接点温度计是一支可以导电的特殊温度计，又称为导电表。
当温度升高时，毛细管中水银柱上升与一金属丝接触，两电极导通，使继电器线圈中电流断开，加热器停止加热;当温度降低时，水银柱与金属丝断开，继电器线圈通过电流，使加热器线路接通，温度又回升。
如此，不断反复，使恒温槽控制在一个微小的温度区间波动，被测体系的温度也就限制在一个相应的微小区间内，从而达到恒温的目的。
恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后，恒温介质温度上升，热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。
但热量的传递需要时间，因此常出现温度传递的滞后，往往是加热器附近介质的温度超过设定温度，所以恒温槽的温度超过设定温度。
同理，降温时也会出现滞后现象。
由此可知，恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。
控温效果可以用灵敏度Δt表示:式中，t1为恒温过程中水浴的最高温度，t2为恒温过程中水浴的最低温度。
三：仪器试剂SYP型玻璃恒温水浴：1套（包括加热器和搅拌器）数字贝克曼温度计（SWC-II， SWC-II D ）----与SYP型玻璃恒温水浴配套继电器（SWQP数字控温仪， SWQ智能数字恒温控制器）---与SYP型玻璃恒温水浴配套（超级恒温槽：1套水银温度计电接点温度计（导电表）；贝克曼温度计）四：实验步骤（一）超级恒温槽:1.接好线路，经过教师检查无误，接通电源，使加热器加热：开始，加热开关处于“通”，加热功率为1500 W，观察温度计读数，到达设定温度时----40℃（加热开关处于“加热”，加热功率为500 W），旋转温度计调节器上端的磁铁，使得金属丝刚好与水银面接触（此时继电器应当跳动，绿灯亮，停止加热），然后再观察几分钟，如果温度不符合要求，则需继续调节。
实验一恒温槽的装备与性能和液体粘度测定(精)
实验一恒温槽的装备与性能和液体粘度测定实验项目性质：综合性实验计划学时：4学时一、实验目的恒温槽在物理化学实验中的重要性：物质的物理化学性质，如粘度、密度、蒸气压、表面张力、折光率、电导、电导率、透光率等都随温度而改变，要测定这些性质必须在恒温条件下进行。
一些物理化学常数如平衡常数、化学反应速率常数等也与温度有关，这些常数的测定也需要恒温。
因此，学会恒温槽的使用对物理化学实验是非常必要的。
此外掌握测试液体的粘度与密度。
二、实验原理粘度的测定：测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落球法。
在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流出法的粘度计最为方便。
若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流出时，可通过泊肃叶(Poiseuille)公式计算粘度：LtV m L t hgr ππρη8V 84-= 式中，η为液体的粘度; ρ为液体的密度; L 为毛细管的长度; r 为毛细管的半径; t 为流出的时间; h 为流过毛细管液体的平均液柱高度; V 为流经毛细管的液体体积; m 为毛细管末端校正的参数(一般在r/L <<1时，可以取m = 1)。
对于某一只指定的粘度计而言，上式可以写成下式：式中，B < 1，当流出的时间t 在2min 左右(大于100s)，该项(亦称动能校正项)可以忽略。
又因通常测定是在稀溶液中进行(C <1×10-2g·cm -3)，所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将ηr 写成:密度的测定： 单位体积内所含物质的质量,称为物质的密度,当用不同单位来表示密度时,可以 有不同的数值,若用 g·cm －3为单位密度在数值上等于4o C 水相比所得的比重。
密度与比重的概念虽不同,但在上述条件下,两者却建立数值上相等的关系利用比重瓶去进行液体密度的测定。
由公式ρ=t水ρ (g 3—g 1)/(g 2—g 1)计算其中ρ—待测液体的密度 t水ρ—指定温度时水的密度g 1—比重瓶的重量g 2—比重瓶的重量与装入水的重量之和g 3—比重瓶的重量与装入乙醇的重量之和三、实验内容和要求实验内容：装配控温装置并控温在指定温度，测定待测液体粘度、密度。
物化实验报告_恒温槽的装配和性能测试
恒温槽得装配与性能测试张鹏翔2013012030 材33实验日期:2015年5月14日提交报告日期:2015年5月20日1 引言1、1实验目得1．了解恒温槽得原理,初步掌握其装配与调试得基本技术。
2．分析恒温槽得性能,找出合理得最佳布局。
3．掌握水银接点温度计、热敏电阻温度计、继电器、自动平衡记录仪得基本测量原理与使用方法。
1、2 实验原理许多物理化学实验都需要在恒温条件下进行。
欲控制被研究体系得某一温度,通常采取两种方法:一就是利用物质相变时温度得恒定性来实现,叫介质浴。
如:液氮(195、9℃)、冰－水(0℃)、沸点水(100℃)、干冰－丙酮(78。
5℃)、沸点萘(218℃)等等。
相变点介质浴得最大优点就是装置简单、温度恒定。
缺点就是对温度得选择有一定限制,无法任意调节。
另一种就是利用电子调节系统,对加热或制冷器得工作状态进行自动调节,使被控对象处于设定得温度之下。
本实验讨论得恒温水浴就就是一种常用得控温装置,它通过继电器、温度调节器(水银接点温度计)与加图1恒温槽工作原理图热器配合工作而达到恒温得目得。
其简单恒温原理线路如图211所示。
当水槽温度低于设定值时,线路I就是通路,因此加热器工作,使水槽温度上升;当水槽温度升高到设定值时,温度调节器接通,此时线路II为通路,因电磁作用将弹簧片D吸下,线路I断开,加热器停止加热;当水槽温度低于设定值时,温度调节器断开,线路II断路,此时电磁铁失去磁性,弹簧片回到原来得位置,使线路I又成为通路。
如此反复进行,从而使恒温槽维持在所需恒定得温度。
恒温槽由浴槽、温度计、接点温度计、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。
如图212所示。
为了对恒温槽得性能进行测试,图中还包括一套热敏电阻测温装置。
现将恒温槽主要部件简述如下。
1、浴槽浴槽包括容器与液体介质。
根据实验要求选择容器大小,一般选择10L或者20L得圆形玻璃缸做为容器。
若设定温度与室温差距较大时,则应对整个缸体保温。
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实验一恒温槽的装配和性能测试
一、实验目的：
1、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。
2、绘制恒温槽灵敏度曲线（温度-时间曲线），学会分析恒温槽的性能。
3、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、预习要求：
1、明确恒温槽的控温原理，恒温槽的主要部件及作用。
2、了解本实验恒温槽的电路连接方式。
3、了解贝克曼温度计的调节和使用方法。
三、实验原理：
恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置。
用液体作介质的优点是热容量大和导热性好，从而使温度控制的稳定性和灵敏度大为提高。
根据温度控制的范围，可采用下列液体介质：
-60℃~30℃—乙醇或乙醇水溶液；
0℃~90℃—水；
80℃~160℃—甘油或甘油水溶液；
70℃~200℃—液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
恒温槽通常由下列构件组成：
图1.1 恒温槽装置图
1-浴槽2-加热器3-搅拌器4-温度计5-感温元件（热敏电阻探头）6-恒温控制器7-贝克曼温度计
1、槽体：如果控制的温度同室温相差不是太大，则用敞口大玻璃缸作为槽体是比较满意的。
对于较高和较低温度，则应考虑保温问题。
具有循环泵的超级恒温槽，有时仅作供给恒温液体之用，而实验则在另一工作槽中进行。
2、加热器及冷却器：如果要求恒温的温度高于室温，则须不断向槽中供给热量以补偿其向四周散失的热量；如恒温的温度低于室温，则须不断从恒温槽取走热量，以抵偿环境向槽中的传热。
在前一种情况下，通常采用电加热器间歇加热来实现恒温控制。
对电加热器的要求是热容量小、导热性好，功率适当。
选择加热器的功率最好能使加热和停止的时间约各占一半。
图1.2 恒温槽电路图
3、温度控制器：温度控制器常由继电器和控制电路组成，故又称电子继电器。
从定温机来的信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关电热器。
图1.3控温原理图
4、温度调节器：温度调节器的作用是当恒温槽的温度被加热或冷却到指定值时发出信号，命令执行机构停止加热或冷却；离开指定温度时则发出信号，命令执行机构继续工作。
目前普遍使用的温度调节器是汞定温度计。
它与汞温度计不同之处在于毛细管中悬有以根可上下移动的金属丝，两根金属丝再与温度控制系统连接。
图1.4 接触温度计的构造图
1-调节帽2-调节固定螺丝3-磁铁4-螺杆引出线
4’-水银槽引出线5-标铁6-触针7-刻度板8-螺丝杆9-水银槽
5、搅拌器：加强液体介质的搅拌，对保证恒温槽温度均匀起着非常重要的作用。
设计一个优良的恒温槽应满足的基本条件是：
（1）定温计灵敏度高，
（2）搅拌强烈而均匀，
（3）加热器导热良好而且功率适当，
（4）搅拌器、定温计和加热器相互接近，使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经定温计及时进行温度控制。
图1.5 恒温槽工作原理图
图1.6 实验装置图
四、仪器与药品：
玻璃缸1个，秒表1个，贝克曼温度计1支，温控仪1台，0～50℃的1/10的温度计1支，搅拌马达1个，电加热丝1个，蒸馏水、导线若干。
五、实验步骤：
1、根据所给元件和仪器，安装恒温槽，并接好线路。
经教师检查完毕，方可接通电源。
2、槽体中放入约3/4容积的蒸馏水（前面步骤已由老师完成），打开搅拌器，调节搅拌速度。
插上继电器，打开继电器开关。
3、旋松接点温度计上端的调节帽固定螺丝，旋转磁铁，使粗调温度较希望控制的温度低5-10℃，然后插上加热器插头进行加热。
4、当加热至水银柱与钨丝接触时，水银接点温度计处于通断的临界状态。
5、观察槽中的精密温度计，根椐其与控制温度差值的大小，进一步调节接点温度计，反复进行，直到设定温度止。
（注意调节速度，以免使实际温度超过所需要控制的温度）
6、将调节帽固定螺丝旋紧，使之不再转动。
7、记录温度随时间的变化值，绘制恒温槽灵敏度曲线。
（要求记录的数据能出现三个波峰三个波谷，即有三个最高点，三个最低点）
8、实验完毕后，关闭电源，整理实验台。
（注意千万不要忘记拔下加热器插头）
六、数据记录及处理：
1. 数据记录：
2. 数据处理：以时间为横坐标，温度为纵坐标作图，分析实验结果。
(a) 表示恒温槽灵敏度较高；(c)灵敏度较低；(b)表示加热器功率太大；(d)表示加热器功率太小或散热太快。
七、讲课重点：恒温槽的用途、结构、装配极其工作原理；恒温槽性能的测试。
八、讲课难点：恒温槽的用途、结构、装配极其工作原理；恒温槽性能的测试。