恒溫裝置和貝克曼溫度計的使用 演示文稿

實驗一恒溫裝置實驗?zāi)康囊?1)熟悉恒溫器的構(gòu)造、原理和使用方法。預(yù)習(xí)要求(1)了解恒溫水浴的構(gòu)造和工作原理。(2學(xué)會使用恒溫水浴，并調(diào)節(jié)所需溫度以維持在±0.01℃~0.1℃。4.實驗注意事項

(1)恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)應(yīng)注意：當溫度接近指定溫度時，應(yīng)左右旋轉(zhuǎn)水銀導(dǎo)電表的磁鋼B，使繼電器的加熱指示燈處于“亮”“滅”狀態(tài)，直到溫度達到指定溫度。此時加熱指示燈剛好處于“滅”的狀態(tài)，這樣溫度誤差最小。5.實驗原理

1.恒溫器的工作原理物質(zhì)的許多物理化學(xué)性質(zhì)與溫度成函數(shù)關(guān)系。如折射率、粘度、蒸氣壓、表面張力、電導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)等都與溫度有關(guān).在研究這些性質(zhì)時，一般需要使用一個恒溫裝置，通常用恒溫槽來控制溫度維持恒溫。恒溫槽所以能維持恒溫，主要依靠恒溫控制器來控制恒溫槽的熱平衡。當恒溫槽因?qū)ν馍岫顾疁亟档蜁r，恒溫控制器就使恒溫槽內(nèi)的加熱器工作。待加熱到所需的溫度時，它又使加熱器停止加熱，這樣就使槽溫保持恒定。由于溫度范圍和準確度要求不同，恒溫器的種類和設(shè)計也很多，但它們的基本結(jié)構(gòu)和作用原理是大同小異的。這里介紹一種實驗室中最廣泛使用的恒溫器。恒溫槽的構(gòu)造：恒溫器由恒溫槽、加熱器、攪拌器、溫度調(diào)節(jié)器（又稱水銀導(dǎo)電表）、繼電器、溫度計等構(gòu)成（如圖1~1所示）。(1)浴槽一般是由一個玻璃缸或金屬鍋，其中盛水（或油），為防止水槽內(nèi)生長酶菌，應(yīng)注意經(jīng)常換水。對于40℃以上的恒溫槽，水面上應(yīng)加一層石蠟或橄欖油（豆油也可），以防止水的大量蒸發(fā)。(2)加熱器：常用的是電熱器。根據(jù)恒溫槽的容量、恒溫溫度以及與環(huán)境的溫差大小來選擇電熱器的功率。如容量20L、恒溫25℃的大型恒溫槽一般需要功率為250W的加熱器。為了提高恒溫的效率和精度，有時可采用兩套加熱器。開始時，用功率較大的加熱器加熱，當溫度達到恒定時，再用功率較小的加熱器來維持恒溫。(3)攪拌器恒溫器中所用的攪拌器，通常是電動攪拌器，以能激烈攪拌，使恒溫槽內(nèi)溫度達到均勻一致為宜。(4)溫度計：常用1/10℃溫度計作為觀察溫度用。為了測定恒溫槽的靈敏度，可用1/100℃溫度計或貝克曼溫度計。所用溫度計在使用前需進行標化。（5）感溫元件：它是恒溫槽的感覺中樞，是提高恒溫槽精度的關(guān)鍵所在。感溫元件的種類很多，如接觸溫度計、熱敏電阻感溫元件等。6．電子繼電器：用來控制恒溫槽加熱器“通”“斷”電的裝置。利用接觸溫度計的“通”“斷”來控制繼電器，在原理上似乎可行，但靈敏繼電器的工作電流也需要數(shù)毫安，這樣就容易在觸針與水銀面間產(chǎn)生電火花，水銀被氧化而沾污毛細管，使水銀柱上下移動不靈活，甚至使水銀柱斷開不能導(dǎo)電。繼電器必須和電接點溫度計、加熱器配套使用。

電接點溫度計是一支可以導(dǎo)電的特殊溫度計，又稱為導(dǎo)電表。它有兩個電極，一個固定與底部的水銀球相連，另一個可調(diào)電極D是金屬絲，由上部伸入毛細管內(nèi)。頂端有一磁鐵，可以旋轉(zhuǎn)螺旋絲桿，用以調(diào)節(jié)金屬絲的高低位置，從而調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。

電接點溫度計－－導(dǎo)電表:磁性螺旋調(diào)節(jié)器；B:電 極引出線；C:指示螺母；D:可調(diào)電極；E:上標尺；F:下標尺。接觸溫度計重要部分的結(jié)構(gòu)圖電接點溫度計－－導(dǎo)電表當溫度升高時，毛細管中水銀柱上升與一金屬絲接觸，兩電極導(dǎo)通，使繼電器線圈中電流斷開，加熱器停止加熱;當溫度降低時，水銀柱與金屬絲斷開，繼電器線圈通過電流，使加熱器線路接通，溫度又回升。如此，不斷反復(fù)，使恒溫槽控制在一個微小的溫度區(qū)間波動，被測體系的溫度也就限制在一個相應(yīng)的微小區(qū)間內(nèi)，從而達到恒溫的目的。原理①當水銀溫度控制器中水銀未接通時，電熱器會自動加熱。其原理是在交流電為正半周時，屏極自A點聯(lián)得正電壓250V，則電子可由陰極放射到屏極，使線圈內(nèi)有電流通過，電磁鐵產(chǎn)生磁性即將鐵片吸下，并使二接觸點接觸，使電源與電熱器接通而加熱。恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通”“斷”類型，當加熱器接通后，恒溫介質(zhì)溫度上升，熱量的傳遞使水銀溫度計中的水銀柱上升。但熱量的傳遞需要時間，因此常出現(xiàn)溫度傳遞的滯后，往往是加熱器附近介質(zhì)的溫度超過設(shè)定溫度，所以恒溫槽的溫度超過設(shè)定溫度。同理，降溫時也會出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。由此可知，恒溫槽控制的溫度有一個波動范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度?？販匦Ч梢杂渺`敏度Δt表示:t1為恒溫過程中水浴的最高溫度t2為恒溫過程中水浴的最低溫度

曲線:(a)表示恒溫槽靈敏度較高;(b)表示恒溫槽靈敏度較差;(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控溫靈敏度曲線

②當水銀溫度控制器中水銀與金屬絲D接通時，則電熱器自動停止加熱。因此時柵極自B點取得負電壓30V，而抑制陰極發(fā)射電子，屏極即得不到電子，線圈內(nèi)無電流通過，磁鐵失去磁性，鐵片被彈回原位使接觸點離開，則電熱器停止加熱，于是達到自動控制恒溫的目的。恒溫槽的裝置示意圖

1.浴槽；2.加熱器；3.攪拌器；4.溫度計；5.電接點溫度計；6.繼電器；7.貝克曼溫度計

影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有:1.恒溫介質(zhì)流動性好，傳熱性能好，控溫靈敏度就高;2.加熱器功率要適宜，熱容量要小，控溫靈敏度就高;3.攪拌器攪拌速度要足夠大，才能保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻;4.繼電器電磁吸引電鍵，后者發(fā)生機械作用的時間愈短，斷電時線圈中的鐵芯剩磁愈小，控溫靈敏度就高;5.電接點溫度計熱容小，對溫度的變化敏感，則靈敏度高;6.環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值越小，控溫效果越好。超級恒溫槽介紹是相對于普通恒溫槽的控溫精度較低而發(fā)展來的。它只能加熱，不能制冷，因而只可提供室溫以上的精確控溫，一般最高溫度在300℃以下，容積分6升系列（見上圖）和15升系列（見下圖）。由于最高溫度的不同，或稱為水槽、油槽。超級恒溫槽廣泛使用于精細化工、生物工程、醫(yī)藥食品、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。為用戶提供高精度的恒溫場源，是研究院、高等院校、工礦企業(yè)實驗室、質(zhì)檢部門理想的