2.恒溫槽控溫精度的研究

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1、實(shí)驗(yàn)1恒溫槽控溫精度的研究一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉恒溫槽的構(gòu)造和恒溫原理。2．了解貝克曼溫度計(jì)的使用方法。3．測(cè)定恒溫槽的靈敏度數(shù)據(jù)并繪制靈敏度曲線。二．實(shí)驗(yàn)原理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的許多數(shù)據(jù)測(cè)定，必須在恒定溫度下進(jìn)行。欲控制被測(cè)體系在某一溫度，常用兩種方法：一種是利用物質(zhì)相變溫度的恒定性來實(shí)現(xiàn)。如液氮(-195.9°C)、干冰-丙酮(-78.5°C)、冰-水(0°C)、Na2SO4·10H2O(32.38°C)、沸點(diǎn)水(100°C)、沸點(diǎn)萘(218.0°C)、沸點(diǎn)硫(444.6°C)等等，這些物質(zhì)處于相平衡時(shí)，溫度恒定而構(gòu)成一個(gè)恒溫介質(zhì)，將被測(cè)體系置于該介質(zhì)中，就可以獲得一個(gè)高度穩(wěn)定

2、的恒溫條件。另一種是利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對(duì)加熱器或制冷器的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使被控的介質(zhì)處于設(shè)定的溫度。普通恒溫槽由浴槽、加熱器（電阻絲）、調(diào)壓變壓器、攪拌器、溫度調(diào)節(jié)器（感溫元件：如水銀導(dǎo)電表、熱敏電阻探頭）、繼電器和精密溫度計(jì)組成，為了測(cè)定其靈敏度，還包括貝克曼溫度計(jì)一支。本實(shí)驗(yàn)我們采用浴槽、攪拌器、加熱器、調(diào)壓變壓器、溫度調(diào)節(jié)器和繼電器集成一體化的裝置。恒溫槽的組成部件作用及其工作原理簡述如下：圖2-1SYP-Ⅱ玻璃恒溫水浴結(jié)構(gòu)示意圖1、玻璃缸體2、控溫機(jī)箱3、加熱器4、攪拌器5、溫度傳感器6、加熱器電源開關(guān)7、攪拌電源開關(guān)8、控溫電源開關(guān)9、溫度顯示窗口10、恒溫

3、指示燈11、工作指示燈12、設(shè)定溫度顯示窗口13、回差指示燈14、回差鍵15、移位鍵16、增、減鍵17、復(fù)位鍵18、電源插座19、溫度傳感器接口20、保險(xiǎn)絲座21、可升降支架22、水?dāng)嚢柚甘緹?3、加熱指示燈1．浴槽恒溫槽以液體為介質(zhì)，當(dāng)采用不同的液體時(shí)，恒溫槽可以用于不同溫度區(qū)間，不同液體介質(zhì)所適用的控溫范圍不同。-60°C～30°C用乙醇或乙醇水溶液；0°C～90°C用水(50°C以上時(shí)常在水面上鋪上一層石蠟油)；80°C～160°C用甘油或甘油水溶液；70°C～300°C用液體石蠟油、硅油等。2．?dāng)嚢杵髌渥饔脼榧訌?qiáng)液體介質(zhì)的攪拌，保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻。攪拌器的功率、安

4、裝位置等對(duì)攪拌效果有很大影響。恒溫槽愈大，攪拌功率也應(yīng)相應(yīng)增大。攪拌器應(yīng)裝在加熱器前面或靠近加熱器，使加熱后的液體及時(shí)混合均勻，再流至恒溫區(qū)。3．加熱器如果設(shè)定的恒定溫度高于室溫，則需不斷向槽中供給熱量以補(bǔ)償其向四周散失的熱量；如果設(shè)定的恒定溫度低于室溫，則需不斷從恒溫槽中取走熱量，以抵償環(huán)境向槽中傳入的熱量。在前一種情況下，通常采用電加熱器間隙加熱來實(shí)現(xiàn)恒溫控制。電加熱器的選擇原則是熱容量小、導(dǎo)熱性能好、功率適當(dāng)。4．繼電器恒溫槽利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)（如繼電器），對(duì)加熱器工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使被控的介質(zhì)處于設(shè)定的溫度。當(dāng)恒溫槽加熱到所需恒定的溫度時(shí)，電子繼電器使加熱回路斷開

5、，停止加熱，當(dāng)恒溫槽溫度低于所需的恒定溫度時(shí)，電子繼電器使加熱回路接通，開始加熱。因?yàn)榧訜崞鲗崃總鬟f給感溫元件需要一定的時(shí)間，因此會(huì)出現(xiàn)溫度滯后，加熱時(shí)使恒溫槽溫度略高于設(shè)定溫度，溫度下降時(shí)是恒溫槽溫度略低于設(shè)定溫度。一般恒溫水浴的溫度波動(dòng)在±0.1°C。恒溫槽的精度是衡量恒溫槽恒溫性能好壞的主要標(biāo)志。精度與恒溫槽體積的大小及其熱量散失、攪拌器的效果、加熱器的功率的大小、熱敏電阻探頭是否清潔、繼電器的精度等因素有關(guān)。精度在同一浴槽內(nèi)的不同區(qū)域也不盡相同。圖2-2恒溫槽的精度曲線恒溫槽的性能優(yōu)劣是用它的精度衡量的。為了測(cè)定恒溫槽的精度，可在指定溫度下，采用貝克曼溫度計(jì)來測(cè)定

6、恒溫槽溫度的微小變化，做出恒溫槽溫度隨時(shí)間的變化曲線，如圖2-1。圖中(a)表示恒溫槽精度較高；(b)表示精度較差；(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。若精度曲線上的最高溫度為t高，最低溫度為t低，則恒溫槽的精度（也稱為恒溫精度）可表示為tE可表示為：。恒溫槽的溫度是由槽內(nèi)0.1℃分度精密溫度計(jì)指示的，以t/℃表示，則恒溫槽的溫度以t±tE表示，tE值越小，恒溫槽的性能越佳。為了提高恒溫槽精度，恒溫槽元件配置應(yīng)做到：加熱器要放在攪拌器的附近；熱敏電阻的探頭要放在加熱器附近，并使恒溫介質(zhì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)不斷沖向熱敏電阻的探頭；被恒溫的系統(tǒng)一般要放在精度最好的區(qū)

7、域；測(cè)量溫度的精密溫度計(jì)應(yīng)放置于被恒溫系統(tǒng)附近等。事實(shí)上，在整個(gè)恒溫槽內(nèi)，其縱向與橫向都存在著溫度梯度，且在一定的溫度下隨著加熱器的構(gòu)造和它在槽內(nèi)的位置以及攪拌器速度等的不同，溫度梯度的分布也不同。一．儀器和試劑1.儀器（1）恒溫槽1套（2）貝克曼溫度計(jì)1臺(tái)（3）秒表1塊1.試劑（1）蒸餾水一．實(shí)驗(yàn)步驟1．調(diào)節(jié)溫控儀，將水浴溫度升到30.0°C±0.1°C。2．將0.1°C分度的水銀溫度計(jì)與貝克曼溫度計(jì)并插在恒溫槽中央位置，記下30.0°C時(shí)貝克曼溫度計(jì)的示值。再以此為基準(zhǔn)，每隔半分鐘記錄一次溫度，至少測(cè)定溫度波動(dòng)