恒溫槽調(diào)節(jié)及影響恒溫槽靈敏度因素考察

1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)名稱：恒溫槽調(diào)節(jié)及影響恒溫槽靈敏度因素考察實(shí)驗(yàn)形式：在線模擬+現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐提交形式：在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：年級(jí)專業(yè)層次：學(xué)習(xí)中心：提交時(shí)間：年 月 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? . 了解恒溫槽的構(gòu)造及恒溫原理，考察恒溫槽靈敏度的影響因素，掌握恒溫槽的使用方法。2 .學(xué)習(xí)使用熱敏電阻及自動(dòng)平衡記錄儀測(cè)定溫差的方法二、實(shí)驗(yàn)原理恒溫槽裝置示意圖如圖 1所示，由槽體、恒溫介質(zhì)、加熱器（或冷卻器）、溫度指示器、 攪拌器和溫度控制器等部分組成。繼電器必須和接觸溫度計(jì)、加熱器配套使用。接觸溫度計(jì)是一支可以導(dǎo)電的特殊溫度計(jì)，又稱為導(dǎo)電表或水銀控制器，如圖

2、 2所示。它有兩個(gè)電極， 一個(gè)固定與底部的水銀球相連，另一個(gè)可調(diào)電極是金屬絲，由上部伸入毛細(xì)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。 當(dāng)溫度升高時(shí)， 毛細(xì)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(kāi)，加熱器停止加熱；當(dāng)溫度降低時(shí)，水銀柱與金屬絲斷開(kāi)，繼電器線圈通過(guò)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(gè)微小的溫度區(qū)間波動(dòng)，被測(cè)體系的溫度也就限制在一個(gè)相應(yīng)的微小區(qū)間內(nèi)，從而達(dá)到恒溫的目的。恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通” “斷”類型，當(dāng)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(jì)中的水銀柱上

3、升。但熱量的傳遞需要時(shí)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(guò)設(shè)定溫度，所以恒溫槽的溫度超過(guò)設(shè)定溫度。同理,降溫時(shí)也會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。由此可知，恒溫槽控制的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度。為了考察諸因素對(duì)恒溫槽靈敏度的影響，需要用熱敏電阻測(cè)量恒溫槽內(nèi)介質(zhì)溫度的漲落，一般要配用不平衡電橋和自動(dòng)記錄儀。影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有：（1） 加熱器功率；（2） 攪拌器的轉(zhuǎn)速；（3） 恒溫介質(zhì)的流動(dòng)性；（4）各部件的位置；（5） 環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值。圖1：恒溫槽的裝置示意1、浴槽；2、加熱器；3、攪拌器；4、溫度計(jì)；5、接觸溫度計(jì)；6、繼電器；7、熱

4、敏電阻圖2 :接觸溫度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖1、磁鐵；2、固定螺釘；3、螺桿；4、標(biāo)鐵；5、鴇絲；6、水銀柱；7、水槽；8、接觸點(diǎn)引線三、實(shí)驗(yàn)儀器1 .恒溫槽2.熱敏電阻3.不平衡電橋4.記錄儀5.變壓器6.變阻箱7.電子繼電器四、操作步驟安裝恒溫槽在玻璃缸中加入蒸儲(chǔ)水至容積的2/3處，將加熱圈放入槽體，安裝接觸溫度計(jì)、精密溫度計(jì)，固定攪拌器，安裝攪拌桿，調(diào)節(jié)各連 線布局合理。連接好控溫電路調(diào)節(jié)恒溫槽至30° C順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)接觸溫度計(jì)上方磁鐵，調(diào)節(jié)標(biāo)鐵位置，使其上連低于指定溫度1-2。Co接通電源，打開(kāi)攪拌器開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，打開(kāi)電子繼電器開(kāi)關(guān)。黃燈亮，加熱器開(kāi)始加熱，黃燈滅，稍等片刻，觀察水銀溫

5、度計(jì)，若低于 30。C,順時(shí)針 調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)上方磁鐵；黃燈亮，停止預(yù)熱，黃燈滅，稍等片刻，觀察水銀溫度計(jì)，若低 于30。C,以逐步逼近的調(diào)節(jié)方法，使恒溫槽溫度恒定在30° C± 0.1 ° C的范圍內(nèi)。恒溫槽溫度達(dá)到 30° C后，固定溫度計(jì)調(diào)節(jié)帽上的螺釘。恒溫510分鐘，待水槽各處溫度均勻后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：考察加熱器功率及攪拌器轉(zhuǎn)速對(duì)恒溫槽靈敏度的影響將甲電池連接至電橋上，注意正負(fù)極；將電阻箱與電橋相連，接好熱敏電阻，將記錄儀信號(hào)線接至電橋上，將變壓器與電子繼電器相連。打開(kāi)電源，調(diào)節(jié)量程為 5mv,調(diào)節(jié)記錄儀紙速為 30cm/h,調(diào)節(jié)加熱器電壓為 22

6、0伏，正常 攪拌速度，將電橋開(kāi)關(guān)打至通路。根據(jù)熱敏電阻阻值，調(diào)節(jié)電阻箱數(shù)值，使記錄筆位置位于 記錄紙中央，觀察記錄儀畫(huà)出的溫度波動(dòng)曲線。其它條件不變，調(diào)節(jié)電壓為80伏，觀察記錄儀畫(huà)出的溫度波動(dòng)曲線，考察加熱功率對(duì)恒溫槽靈敏度的影響?；謴?fù)加熱器電壓為 220伏，降低攪拌器轉(zhuǎn)速，觀察記錄儀畫(huà)出的溫度波動(dòng)曲線，考察攪拌速度對(duì)恒溫槽靈敏度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉記錄儀電源；停止攪拌，關(guān)閉繼電器五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)中記錄的不同條件下恒溫槽溫度波動(dòng)峰如圖1所示。從記錄紙上讀出各條件下溫度波動(dòng)的峰高數(shù)，計(jì)算溫度波動(dòng)及其平均值，數(shù)據(jù)列于表1中。圖1加熱功率及攪拌速率對(duì)恒溫槽溫度波動(dòng)的影響表1加熱功率及攪拌速率對(duì)

7、恒溫槽靈敏度的影響條件項(xiàng)目 一 一220V,正常攪拌80V,正常攪拌220V,慢速攪拌峰I格數(shù)/個(gè)41.510.255.5峰口格數(shù)/個(gè)42.010.556.8峰W格數(shù)/個(gè)40.510.357.0峰平均格數(shù)/個(gè)41.310.356.4平均溫度（0 00.190.0470.26溫度波動(dòng)（0 0+ 0.095+ 0.024+ 0.13說(shuō)明：記錄儀0.0046 ° C/格實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，低的加熱功率及高的攪拌速率有利于提高恒溫槽的靈敏度，實(shí)驗(yàn)中采取的220V、正常攪拌（恒溫介質(zhì)液面剛有小漩渦）條件下，能夠滿足一般實(shí)驗(yàn)要求恒溫槽溫度波動(dòng)在±0.1 ° C的靈敏度要求范圍。六、分析及結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有:(1)恒溫介質(zhì)：流動(dòng)性好，傳熱性能好，則控溫靈敏度高；(2)加熱器：功率適宜，熱容量小，則控溫靈敏度高；(3)攪拌器：攪拌速率要足夠大，才能保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻；(4)各部件的位置：加熱器、攪拌器和接觸溫度計(jì)的位置應(yīng)接近，使被加熱的液體能立即 攪拌均勻，并流經(jīng)接觸溫