物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)(壓力)課件

二、壓力的測(cè)量與控制（一）壓力的測(cè)量1.壓力的定義和習(xí)慣表示

壓力和溫度一樣是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，與許多物化性質(zhì)相關(guān)。物化實(shí)驗(yàn)中，會(huì)涉及到高壓、常壓和真空系統(tǒng)。不同壓力系統(tǒng)有著不同的測(cè)量方法和技術(shù)?！舳x：

壓力即物理中的壓強(qiáng)，具有壓強(qiáng)的量綱。其量綱有如下表示方式：1)帕斯卡(帕)—Pa；1Pa=1Nm-2=105達(dá)因/平方厘米2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓—

atm；1atm=101.325kPa二、壓力的測(cè)量與控制（一）壓力的測(cè)量二、壓力的測(cè)量與控制3)毫米汞柱(乇)：mmHg(Torr)；1mmHg=1Torr=1.333102Pa4)巴：bar(B)；1B=105Pa，1mB=0.1kPa5)毫米水柱：1mmH2O=9.806Pa(4℃)◆習(xí)慣表示：1)絕對(duì)壓力：p，實(shí)際壓力，總壓力2)相對(duì)壓力：p=p–po，與大氣壓力po相比較的壓力3)正壓力：p>po4)負(fù)壓力：p<po，又稱真空，其絕對(duì)值稱為真空度5)差壓力：p1–p2，任意壓力p1和p2比較的差值二、壓力的測(cè)量與控制3)毫米汞柱(乇)：mmHg(Tor二、壓力的測(cè)量與控制2.壓力測(cè)量儀器（1）氣壓表●

福庭（Fortin）式氣壓計(jì)

首先調(diào)節(jié)零點(diǎn)，即旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘10，使象牙針尖6恰好與儲(chǔ)汞槽9內(nèi)的汞液面接觸；然后轉(zhuǎn)動(dòng)升降游標(biāo)尺螺鈕4直到游標(biāo)尺2的下緣恰好與汞柱的凸彎月面相切，即可從標(biāo)尺3與游標(biāo)尺2上讀取讀數(shù)。

由于黃銅標(biāo)尺的長度和汞的密度都隨溫度而變，且重力加速度與地球緯度有關(guān)，所以必須對(duì)讀數(shù)進(jìn)行校正。抽空的玻璃氣壓計(jì)管2.讀數(shù)游標(biāo)尺3.標(biāo)尺4.升降游標(biāo)尺螺鈕5.黃銅管6.象牙針尖7.玻璃窗8.下有羚羊皮袋9.儲(chǔ)汞槽10.調(diào)節(jié)螺釘11.通氣孔12.溫度計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制2.壓力測(cè)量儀器抽空的玻璃氣壓計(jì)管二、壓力的測(cè)量與控制pt

—?dú)鈮河?jì)讀數(shù)；p0

—0℃氣壓值；

α—汞的平均膨脹系數(shù)

α

=(181792+0.175t+0.035116t2)×10-9/℃-1β—黃銅標(biāo)尺的線膨脹系數(shù)β=18.4×10-6/℃-1※重力加速度校正：設(shè)測(cè)量地點(diǎn)的緯度θ，海拔高度為H，則：緯度校正為：△θ=－2.66×10-3×p0×cos2θ

海拔高度校正為：△H=－3.14×10-7×H×p0※溫度校正：二、壓力的測(cè)量與控制pt—?dú)鈮河?jì)讀數(shù)；二、壓力的測(cè)量與控制※儀器誤差校正：由于儀器本身構(gòu)造不夠精密(按制造

廠所附的儀器誤差卡上的校正值進(jìn)行校正)，或長期

使用后水銀柱上部的真空度降低等因素所導(dǎo)致的誤差(一般采用標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)進(jìn)行校正)，記為：△k。校正后的真實(shí)大氣壓為：p=pt

+△t+△θ+△H+△k要注意上式中各校正值的符號(hào)：實(shí)驗(yàn)室溫大于0℃，△t<0，室溫小于0℃，△t>0；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)緯度小于45○，△θ<0，大于45○時(shí)，△θ>0；實(shí)驗(yàn)室高于海平面，△H<0，實(shí)驗(yàn)室一般在海平面之上△k的附號(hào)由制造廠所附的儀器誤差卡上的校正值給定。二、壓力的測(cè)量與控制※儀器誤差校正：由于儀器本身構(gòu)造不夠精密二、壓力的測(cè)量與控制

[例]在上海地區(qū)測(cè)定大氣壓，其緯度約為北緯31.15○，海拔高度約為25m，實(shí)驗(yàn)室溫25℃，氣壓計(jì)讀數(shù)101311Pa，儀器誤差△k=13Pa，求實(shí)際大氣壓值。解：△t=－1.63×10－4×25×101311=－413Pa△θ=－2.66×10－3×101311×cos(2×31.15○)=－125Pa△H=－3.14×10－7×25×101311≈－0.795Pa所以：p=101311－413－125－0.795+13=100785.205Pa（2）壓力計(jì)

一般用于直接測(cè)量體系的內(nèi)外壓差，或體系內(nèi)部的絕對(duì)壓力與外界大氣壓力差。二、壓力的測(cè)量與控制[例]在上海地區(qū)測(cè)定大氣壓，其緯度約二、壓力的測(cè)量與控制●固定槽式氣壓計(jì)

結(jié)構(gòu)與福庭式氣壓計(jì)類似，區(qū)別在于不要調(diào)節(jié)針尖。讀數(shù)單位為mB。●空盒氣壓計(jì)由多個(gè)空盒組成，在大氣壓力影響下，可產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)指針運(yùn)動(dòng)。氣盒受壓，指針順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，反之，逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)。范圍：600mmHg–800mmHg；溫度：-10oC–40oC；最小分度：0.5mmHg，誤差小于等于1.5mmHg。特點(diǎn)：體積小，重量輕，不要固定，要水平放置，精度差。二、壓力的測(cè)量與控制●固定槽式氣壓計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制（2）壓力計(jì)★液柱壓力計(jì)：使用機(jī)動(dòng)靈活，但不能用于壓力較大的實(shí)驗(yàn)，一般小于1.3~1.5個(gè)大氣壓。a和c為雙管液柱壓力計(jì)；b和d為單管液柱壓力計(jì)。二、壓力的測(cè)量與控制（2）壓力計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制★彈簧管壓力計(jì)：為指針式壓力表1)特點(diǎn)：使用了彈性元件的彈性力來測(cè)量壓力。分真空表和正壓力表，刻度分別為mmHg和atm。結(jié)構(gòu)簡單，讀數(shù)方便，測(cè)壓范圍廣，價(jià)格便宜。2)原理：彈簧管受壓形變，使得元件相應(yīng)部分發(fā)生了位移。從而推動(dòng)指針向著一定的方向運(yùn)動(dòng)。并指示出相應(yīng)的壓力值。1.金屬彈簧管；2.指針；3.連桿；4.扇形齒輪；5.彈簧；6.底座；7.測(cè)壓接頭；8.小齒輪；9.外殼二、壓力的測(cè)量與控制★彈簧管壓力計(jì)：為指針式壓力表1.金屬彈二、壓力的測(cè)量與控制彈簧管壓力計(jì)指針順時(shí)針方向表示壓力增加；如果零位讀數(shù)刻度在表面中間，則是測(cè)正壓和負(fù)壓兩用。3)注意☆

合理選擇量程?！畈怀^35oC使用，否則要校正?！顗毫Ρ碇羔樒椒€(wěn)后，才能讀數(shù)?！疃ㄆ谛ｒ?yàn)。二、壓力的測(cè)量與控制彈簧管壓力計(jì)指針順時(shí)針方二、壓力的測(cè)量與控制★

電測(cè)壓力計(jì)：1）特點(diǎn)：電測(cè)壓力計(jì)是由壓力傳感器、測(cè)量電路和電性指示劑三部分組成。壓力傳感器感受壓力，并把壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成電阻(或電容)信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量電路，測(cè)量值再由指示儀表顯示或記錄。2）分類▲

霍爾壓力變送器：由彈性元件受壓變化時(shí)自由端的位移，可轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。二、壓力的測(cè)量與控制★電測(cè)壓力計(jì)：二、壓力的測(cè)量與控制▲電位器壓力變送器：與動(dòng)圈式儀表配合使用。受壓彈性元件的變化帶動(dòng)電位器觸點(diǎn)改變，致使電阻變化。由此電橋平衡打破，產(chǎn)生不平衡電壓?！鴫弘娛綁毫鞲衅鳎簤弘娋w把壓力效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?！鴫鹤枋綁毫鞲衅鳎和鈮鹤兓娮枳兓?如：Si,Ge)，電橋平衡破壞，產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào)?！鴶?shù)字式低真空壓力測(cè)試儀：壓阻式傳感器。接真空，預(yù)熱10min即可正常工作。二、壓力的測(cè)量與控制▲電位器壓力變送器：與動(dòng)圈式儀表配合使二、壓力的測(cè)量與控制3)原理：以BFP-1型負(fù)壓傳感器為例，其工作原理是將有彈性的應(yīng)變梁2的一端固定，另一端與連接系統(tǒng)的波紋管1相連。稱為自由端。當(dāng)系統(tǒng)壓力通過波紋管底部作用在自由端時(shí)，應(yīng)變梁發(fā)生橈曲，使其兩側(cè)的上下四塊BY-P半導(dǎo)體應(yīng)變片3因機(jī)械變形而引起電阻值變化。1.波紋管；2.應(yīng)變梁；3.應(yīng)變片(兩側(cè)前后共四片)；4.導(dǎo)線引出口二、壓力的測(cè)量與控制3)原理：1.波紋管；2.應(yīng)變梁；3.應(yīng)二、壓力的測(cè)量與控制四塊BY-P半導(dǎo)體應(yīng)變片組成電橋。測(cè)量時(shí)，在一定的工作電壓UAB下，首先調(diào)節(jié)電位器Rx使電路平衡，即輸出的電位差UCD為零。此時(shí)表示傳感器內(nèi)部壓力與大氣壓相等。隨后將傳感器接入負(fù)壓系統(tǒng)，因壓力變化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變片變形，電橋失去平衡，輸出端得到一個(gè)與壓差成正比的電位差UCD，通過電位差計(jì)測(cè)出該電位差值，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的壓力值。二、壓力的測(cè)量與控制四塊BY-P半導(dǎo)體應(yīng)變片二、壓力的測(cè)量與控制（二）壓力的控制1.恒壓控制當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求系統(tǒng)保持恒定的壓力時(shí)，就需要一套恒壓裝置。其原理是在U形的控壓計(jì)中充以汞或電解質(zhì)溶液，其中設(shè)有a、b、c三個(gè)電接點(diǎn)。當(dāng)待控壓系統(tǒng)壓力升高到規(guī)定的上限時(shí)，b、c兩個(gè)接點(diǎn)通過汞或電解質(zhì)溶液接通，隨之電控系統(tǒng)工作使泵停止對(duì)系統(tǒng)加壓；當(dāng)待控壓系統(tǒng)壓力下降到規(guī)定的下限時(shí)，a、b兩個(gè)接點(diǎn)接通(b、c斷路)，泵向系統(tǒng)加壓，如此反復(fù)操作達(dá)到控壓目的?？貕涸硎疽鈭D二、壓力的測(cè)量與控制（二）壓力的控制控壓原理示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■

控壓計(jì)

常用的控壓計(jì)有U形硫酸控壓計(jì)。在右支管中插一Pt絲，在U形管下部接入另一Pt絲，灌入濃硫酸(或NaCl，KI溶液)，使液面與上Pt絲下端剛好接觸。這樣通過硫酸在兩Pt絲間形成通路。使用時(shí)，先開啟左邊的活塞，使兩支管內(nèi)均處于要求的壓力下，然后關(guān)閉活塞。當(dāng)系統(tǒng)壓力發(fā)生變化時(shí)，右支管液面波動(dòng)，兩Pt絲間的電信號(hào)時(shí)斷時(shí)通地傳給繼電器，以此控制泵或電磁閥工作，達(dá)到控壓目的。左支管擴(kuò)大球的作用是使系統(tǒng)中微小的壓力變化都可引起右支管液面有較大的波動(dòng)，從而提高控壓靈敏度。U形硫酸控壓計(jì)示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■控壓計(jì)U形硫酸控壓計(jì)示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■

電磁閥

是靠電磁力控制氣路閥門的開啟/關(guān)閉以切換氣體流動(dòng)方向，從而使系統(tǒng)增壓或減壓。電磁閥工作受繼電器控制，當(dāng)線圈2中未通電時(shí)，鐵心4受彈簧5壓迫，蓋住出氣口通路，氣體只能從排氣口流出；當(dāng)線圈2中通電時(shí)，磁化了的鐵箍

1吸引鐵心4往上移動(dòng)，蓋住排氣口，同時(shí)開啟出氣口通路，氣體從出氣口流出。這種電磁閥稱為二位三通電磁閥。Q23型電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖1.鐵箍；2.羅管線圈；3,6.壓緊橡皮；4.鐵心；5.彈簧二、壓力的測(cè)量與控制■電磁閥Q23型電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■

穩(wěn)壓管

從鋼瓶中流出的氣體，經(jīng)過針形閥3與毛細(xì)管4緩沖后，再經(jīng)過水柱穩(wěn)壓管5流入系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)水柱穩(wěn)壓管中的水平高度，就給定了流動(dòng)氣體的壓力上限。若流動(dòng)氣體的表壓大于穩(wěn)壓管中水柱的靜壓差h，氣體便從水柱穩(wěn)壓管的出氣口逸出而達(dá)到控壓的目的。流動(dòng)系統(tǒng)控壓流程示意圖1.鋼瓶；2.減壓閥；3.針形閥；4.毛細(xì)管；5.水柱穩(wěn)壓管；6.流量計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制■穩(wěn)壓管流動(dòng)系統(tǒng)控壓流程示意圖二、壓力的測(cè)量與控制2.氣表及氧氣鋼瓶的使用氣表即減壓閥，由高壓和低壓室組成。氧氣鋼瓶用的減壓閥即為氧氣表。二、壓力的測(cè)量與控制2.氣表及氧氣鋼瓶的使用二、壓力的測(cè)量與控制氧彈充氣順序：1>將供氣閥門f關(guān)閉；2>將總閥門a打開，此時(shí)壓力總表c指示鋼瓶內(nèi)總氣壓；3>旋緊調(diào)壓閥門d(向上頂)直至分壓力表e指示的壓力值達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需壓力；4>打開供氣閥門f，氧氣充入氧彈(有些氧氣表沒有供氣閥門

f)，此時(shí)分壓力表e的指示壓力稍降后回升，至分壓力表e的指針穩(wěn)定為止(約1min)，氧氣充好；5>關(guān)閉供氣閥門f；6>再關(guān)總閥門a；7>松開閥門d，復(fù)原。a.總閥門；b.氧氣表和鋼瓶連接螺旋；c.總壓力表；d.調(diào)壓閥門；e.分壓力表；f.供氣閥門；g.接氧彈進(jìn)氣口螺旋二、壓力的測(cè)量與控制氧彈充氣順序：a.總閥門；b.氧氣表和鋼二、壓力的測(cè)量與控制（三）真空技術(shù)

真空是指一個(gè)系統(tǒng)的壓力低于標(biāo)準(zhǔn)壓力的氣態(tài)空間。為了獲得真空，就必須設(shè)法將氣體分子從容器中抽出，凡是能從容器中抽出氣體，使氣體壓力降低的裝置均稱為真空泵。真空分類粗真空：105~103Pa，760~10Torr低真空：103~10-1Pa，10~10-3Torr高真空：10-1~10-6

Pa，10-3~10-8Torr超高真空：10-6~10-12Pa，10-8~10-14Torr極高真空：<10-12

Pa，<10-14Torr注：1Torr=133.322Pa，1Torr=760-1mmHg二、壓力的測(cè)量與控制（三）真空技術(shù)真空分類粗真空：二、壓力的測(cè)量與控制水流泵：101~2kPa；油封機(jī)械泵：101~1Pa；油擴(kuò)散泵：0.1~10-4Pa；鈦升華泵：1~10-8Pa；分子篩吸附泵：101~10-3kPa；冷凝泵：0.1~10-8Pa；真空泵分類在實(shí)驗(yàn)室中，獲得粗真空采用水抽氣泵；要獲得低真空則采用機(jī)械真空泵；而要獲得高真空需機(jī)械泵與油擴(kuò)散泵并用；獲得超高真空則需分子泵(渦輪分子泵/離子泵)；極高真空則用冷凝泵。二、壓力的測(cè)量與控制水流泵：二、壓力的測(cè)量與控制1.水流(水抽氣)泵

可用玻璃或金屬制成。是應(yīng)用柏努利原理，水經(jīng)過收縮的噴口以高速噴出，其周圍區(qū)域的壓力較低，由系統(tǒng)中進(jìn)入的氣體分子便被高速噴出的水流帶走。水流泵所能達(dá)到的極限真空度受水本身的飽和蒸氣壓限制，如15℃下，水的飽和蒸氣壓為1.70kPa。盡管其效率低，但由于簡便，實(shí)驗(yàn)室在抽濾或其它粗真空度要求時(shí)卻經(jīng)常使用，如檢拾散落在地上的水銀微粒。二、壓力的測(cè)量與控制1.水流(水抽氣)泵二、壓力的測(cè)量與控制2.油封機(jī)械泵＃油泵種類——油泵分為定片式、旋片式和滑閥式三種。

定片式油泵抽速較小，但結(jié)構(gòu)簡單易檢修。

旋片式油泵又有單級(jí)和雙級(jí)兩類，如2X型/2XQ型，其中X代表旋片式，2代表雙級(jí)，Q代表加了氣鎮(zhèn)裝置，型號(hào)之后的數(shù)字代表泵的抽氣速率(升/秒)，如2X-30表示雙級(jí)旋片式真空泵，抽氣量為30升/秒。旋片式油泵不僅單獨(dú)可作為真空泵使用，還通常作為獲得高真空的前級(jí)泵。

滑閥式油泵(2H系列)多用作前級(jí)泵。二、壓力的測(cè)量與控制2.油封機(jī)械泵二、壓力的測(cè)量與控制＃旋片式油泵排氣原理油泵的抽氣原理都是基于氣體的壓縮和膨脹。旋片式油泵有一個(gè)青銅或鋼制的圓形定子1，定子內(nèi)有一個(gè)鋼制的實(shí)心圓柱轉(zhuǎn)子3。轉(zhuǎn)子偏心地裝在定子腔壁上方，分隔了進(jìn)氣口和排氣口，并起氣密作用。旋片2橫嵌在轉(zhuǎn)子圓柱體的直徑上，由兩個(gè)翼片A和B及彈簧4構(gòu)成，兩個(gè)翼片是被夾在它們中間的彈簧壓緊。兩個(gè)翼片將定子和轉(zhuǎn)子間的空間分成三部分。1.定子；2.旋片；3.轉(zhuǎn)子；4.彈簧；5.進(jìn)氣口；6.出氣口二、壓力的測(cè)量與控制＃旋片式油泵排氣原理1.定子；2.旋片；二、壓力的測(cè)量與控制當(dāng)旋片在(a)所示的位置時(shí)，氣體由待抽空的容器經(jīng)過進(jìn)氣管C進(jìn)入空間A；當(dāng)翼片S隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到(b)所示的位置時(shí)，空間A增大，氣體進(jìn)入泵中，當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)到(c)所示的位置時(shí)，翼片S’將空間A與進(jìn)氣管C隔斷；待轉(zhuǎn)到(d)所示的位置時(shí)，空間A中的氣體從排氣管D排出。轉(zhuǎn)子如此周而復(fù)始地轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)翼片所分隔的空間不斷地吸氣和排氣，達(dá)到抽空的目的。旋片式機(jī)械真空泵的抽氣過程示意圖二、壓力的測(cè)量與控制當(dāng)旋片在(a)所示的位置二、壓力的測(cè)量與控制旋片式(油封)機(jī)械真空泵的壓縮比可達(dá)700:1，若待抽氣體中含有水蒸氣或其他可凝性氣體，當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，蒸氣就可能凝結(jié)成小液滴混入泵內(nèi)的機(jī)油中，這樣，一方面破壞了機(jī)油的密封與潤滑作用，另一方面，小液滴隨油在泵中循環(huán)，把一些污染的液體帶到低壓區(qū)，液體在低壓區(qū)蒸發(fā)，從而限制了泵可達(dá)到的真空度。為解決此問題，通常是在泵內(nèi)排氣閥附近設(shè)一個(gè)氣鎮(zhèn)空氣進(jìn)入的小口，在被壓縮氣體中摻入一定量的空氣，使之在較低的氣體壓縮比時(shí)(可凝性氣體尚未凝結(jié))可頂開排氣閥門將含可凝性氣體的氣體排出。7.內(nèi)腔氣體出口(通過泵油)8.真空泵油二、壓力的測(cè)量與控制旋片式(油封)機(jī)械真空泵二、壓力的測(cè)量與控制單級(jí)泵能達(dá)到的極限壓力一般約為1.33~0.133Pa，雙級(jí)泵的極限真空可達(dá)0.0133Pa左右。當(dāng)進(jìn)氣口壓力較高時(shí)，后級(jí)泵體Ⅱ所排出的氣體可頂開排氣閥1，也可進(jìn)入通道3。當(dāng)進(jìn)氣口壓力較低時(shí)，泵體Ⅱ所壓縮的氣體全部經(jīng)通道3被泵體Ⅰ抽走，再由排氣閥2排出。這就降低了單級(jí)泵前后的壓差，避免了轉(zhuǎn)子與定子間的漏氣現(xiàn)象，從而提高了雙級(jí)泵的極限真空度。＃油泵使用注意事項(xiàng)：1>不能直接用來抽出冷凝性氣體如水蒸氣，揮發(fā)性氣體如乙醚或腐蝕性氣體如氯化氫等。若要應(yīng)用，則應(yīng)在泵的進(jìn)氣口前端加接干燥瓶、吸收瓶或冷阱。1,2.排氣閥；3.內(nèi)通道二、壓力的測(cè)量與控制單級(jí)泵能達(dá)到的極限壓力一二、壓力的測(cè)量與控制常用的干燥劑有氯化鈣或五氧化二磷等，吸收劑常用固體氫氧化鈉等，冷阱常用的致冷劑為固體二氧化碳(-78℃)或液氮(-196℃)。2>用泵之前應(yīng)該檢查馬達(dá)的額定電壓和接線方法，運(yùn)轉(zhuǎn)方向和泵油量是否適量。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)溫升一般不可超過65℃，不應(yīng)有異常聲音。3>開泵或停泵前，應(yīng)使泵先與大氣相通，以避免帶負(fù)載啟動(dòng)或泵油沖入真空系統(tǒng)。(即倒吸)二、壓力的測(cè)量與控制常用的干燥劑有氯化鈣或五二、壓力的測(cè)量與控制3.擴(kuò)散泵

擴(kuò)散泵按泵的工作介質(zhì)可分為汞擴(kuò)散泵和油擴(kuò)散泵，常見的是硅油擴(kuò)散泵。擴(kuò)散泵必須以油機(jī)械泵作為其前級(jí)泵，將其抽出的氣體抽走，不能單獨(dú)使用。

擴(kuò)散泵的類型很多，構(gòu)成泵體的材料有金屬和玻璃兩種。按噴嘴個(gè)數(shù)有“級(jí)”之分，如三級(jí)泵、四級(jí)泵。擴(kuò)散泵是利用一種工作物質(zhì)高速從噴口噴出，在噴口處形成低壓，對(duì)周圍氣體產(chǎn)生抽吸作用而將氣體帶走。這種工作物質(zhì)在常壓下為液體，并具有極低的蒸氣壓，用小功率電爐加熱就能使其液體汽化，通過水冷卻又能使其蒸氣液化。二、壓力的測(cè)量與控制3.擴(kuò)散泵二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵是利用一種工作物質(zhì)高速從噴口噴出，在噴口處形成低壓，對(duì)周圍氣體產(chǎn)生抽吸作用而將氣體帶走。

圖為三級(jí)玻璃擴(kuò)散泵示意圖。泵底部的蒸發(fā)器2內(nèi)盛有一定量的擴(kuò)散泵油，待系統(tǒng)被前級(jí)機(jī)械泵減壓到1.33Pa后，電爐8將擴(kuò)散泵油加熱至沸騰，油蒸氣沿中央導(dǎo)管上升，從傘形噴嘴3,4,5中射出，形成高速的射流，油蒸氣噴射到泵壁上冷凝為液體回流到蒸發(fā)器內(nèi)。同時(shí)體系中的氣體分子被油蒸氣挾裹進(jìn)入射流，從上到下逐級(jí)富集于泵體下部，再被前級(jí)泵抽走。1.泵體；2.蒸發(fā)器和擴(kuò)散泵油3,4,5.一、二、三級(jí)傘形噴嘴6.冷卻水夾套；7.冷阱；8.電爐二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵是利用一種工作物質(zhì)高速從噴二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵使用注意事項(xiàng)：1>工作液最好用硅油，硅油分子量大，蒸氣壓低，有利于提高真空度。汞有毒，最好不用。但硅油易氧化，所以要用前級(jí)泵將體系抽至低真空時(shí)才能啟動(dòng)擴(kuò)散泵加熱硅油；另硅油在高溫下易裂解，故停泵前要先關(guān)閉泵前后的旋塞，使泵內(nèi)處于高真空態(tài)，再停止加熱；待泵體冷卻到50℃以下才可以關(guān)閉泵體冷卻水。2>由于擴(kuò)散泵的有效工作范圍在10-1～10-8Torr，所以在使用擴(kuò)散泵時(shí)，必須要用前級(jí)泵，將壓力降到10-1Torr以下，并且前級(jí)泵的抽氣速度必須大于擴(kuò)散泵。3>泵的冷卻和加熱器加熱對(duì)泵的工作效率也很重要，防止泵油返流現(xiàn)象。加熱、冷卻必須緩慢進(jìn)行，防止擴(kuò)散泵爆裂。二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵使用注意事項(xiàng)：二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量

用真空壓力表可測(cè)得低真空的壓力，對(duì)于真空度較高的體系，必須要用其它真空計(jì)來測(cè)量其真空度。粗真空或低真空：

U型管壓差計(jì)真空表較高或高真空：絕對(duì)真空規(guī)真麥?zhǔn)险婵找?guī)空相對(duì)真空規(guī)規(guī)熱偶真空規(guī)

電離真空規(guī)二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量

用真空壓力表可測(cè)得低真空的壓力，對(duì)于真空度較高的體系，必須要用其它真空計(jì)來測(cè)量其真空度。粗真空或低真空：

U型管壓差計(jì)真空表較高或高真空：絕對(duì)真空規(guī)真麥?zhǔn)险婵找?guī)空相對(duì)真空規(guī)規(guī)熱偶真空規(guī)

電離真空規(guī)二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量二、壓力的測(cè)量與控制5.組裝真空系統(tǒng)的材料、部件和技術(shù)當(dāng)真空度要求不同時(shí)，構(gòu)成真空系統(tǒng)的設(shè)備及材料也不會(huì)相同，密封技術(shù)也不一樣，但其基本構(gòu)成可用以下方框圖表示。主導(dǎo)管真空規(guī)壓力計(jì)真空使用部分?jǐn)U散泵機(jī)械泵建立真空系統(tǒng)除了選用匹配的泵及真空檢測(cè)設(shè)備外，還要針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體要求，使用合適的部件，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，按次序連接組裝。二、壓力的測(cè)量與控制5.組裝真空系統(tǒng)的材料、部件和技術(shù)主二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料

用于真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料必須具有很好的氣密性。低真空的大系統(tǒng)一般采用碳鋼材料，高真空系統(tǒng)則采用鎳鉻不銹鋼。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與研究中的真空系統(tǒng)多為高真空小系統(tǒng)，常采用耐熱硬質(zhì)玻璃。其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐熱性遠(yuǎn)不如上述金屬材料，但它具有氣密性好、易熔接加工、以及透明而便于觀察等優(yōu)點(diǎn)。

真空橡皮管、橡皮墊片/圈是真空系統(tǒng)的重要輔助材料，需要有良好的彈性，用于怕震動(dòng)的部位和便于拆卸的法蘭盤連接部位。但高真空系統(tǒng)都不宜使用橡膠制品。二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的常用部件

除泵及真空檢測(cè)設(shè)備外，常用部件還有真空活塞/栓、緩沖瓶/罐、量氣管、除氣室、干燥塔、安全閥等。真空活塞/栓是控制真空系統(tǒng)工作和分割真空系統(tǒng)為各個(gè)部分的必不可少的重要部件。它與普通活塞不同之處在于①玻璃質(zhì)量不同；②通路較寬；③磨口加工精細(xì)等方面。真空活塞/栓有兩通、三通和四通等，通路的方向形式也較多。使用真空活塞/栓時(shí)必須注意與之相連接的管道的尺寸，切不可亂配用，否則效果不好；還必須選用真空脂涂抹活塞/栓的磨口部分，以起到潤滑和密封作用。二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的常用部件二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的密封材料及使用

真空密封材料也稱為真空涂料，有真空脂、真空封蠟、真空封泥、真空漆等幾大類。其共同特征是：蒸氣壓低、吸氣量少、對(duì)金屬和玻璃等材料都有很強(qiáng)的粘附力。真空脂：多用于活塞磨口的密封，兼起潤滑作用。真空封蠟：多用于不轉(zhuǎn)動(dòng)和不拆卸部位的密封，一般需要加

熱軟化之后才能使用。真空封泥：多用于真空度較低而又需要經(jīng)常拆卸部位的密封。真空漆：一般只用于金屬焊縫或砂眼的涂抹。它具有較強(qiáng)

的粘附力和密封性，且能經(jīng)受高溫的擾動(dòng)。二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的密封材料及使用二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)中的連接

原則上，在實(shí)驗(yàn)前后不需要經(jīng)常拆卸部位的接合常用熔接或焊接的方法。玻璃適用于熔接，金屬適用于焊接。對(duì)于需要經(jīng)常拆卸部位則采用磨口或法蘭盤連接，在低真空度部位也可采用真空橡皮管連接。為保證接口的強(qiáng)度和氣密性，熔接或焊接的材料的性質(zhì)應(yīng)該相同或相近，特別是它們的膨脹系數(shù)應(yīng)該相當(dāng)。不同性質(zhì)的材料也可熔接，但技術(shù)要求極高，同時(shí)要采用過渡接頭。二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)中的連接二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的清潔

包括儀器和部件的內(nèi)外清潔。首次使用前一定要清潔，多次使用后，真空系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)因密封油脂順壁面鋪展，或粉狀試驗(yàn)料塵擴(kuò)散而產(chǎn)生油垢，進(jìn)而吸收或放出氣體，都會(huì)影響真空度。清除污染物的方法很多。如：真空橡膠管之類的橡膠制品可水洗后浸泡于5~20%的NaOH溶液中煮沸數(shù)小時(shí)，再用清水洗凈干燥即可；

玻璃制品則可用新配制的洗液浸洗，并適當(dāng)加熱至足夠的時(shí)間，再用清水洗凈或酒精清洗，在真空干燥箱中低溫(50~60℃)干燥；

金屬制品則主要用丙酮等有機(jī)溶劑清洗之。二、壓力的測(cè)量與控制☆真空系統(tǒng)的清潔二、壓力的測(cè)量與控制6.真空系統(tǒng)檢漏

新安裝的真空裝置在使用前應(yīng)檢查系統(tǒng)是否漏氣。如果真空泵的性能良好，較嚴(yán)重的漏氣問題就可以在抽氣過程中被發(fā)現(xiàn)(此時(shí)的真空度上不去)；微弱的漏氣問題需要在停止抽氣之后進(jìn)行靜態(tài)觀察才能發(fā)現(xiàn)。判斷系統(tǒng)是否漏氣還是比較容易，但要查處漏氣的部位則較困難。

檢漏的方法很多，如火花法、熱偶規(guī)法、電離規(guī)法、螢光法、質(zhì)譜儀法、磁譜儀法等等。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常采用火花檢漏法、熱偶規(guī)法和電離規(guī)法。二、壓力的測(cè)量與控制6.真空系統(tǒng)檢漏二、壓力的測(cè)量與控制火花檢漏法是檢查低真空系統(tǒng)漏氣的一種方法。使用真空槍(也稱高頻火花真空測(cè)量儀)，它是一種高頻電發(fā)生器，槍口生產(chǎn)高頻電壓，導(dǎo)致槍口附近的氣體放電而產(chǎn)生火花。通電后放電簧產(chǎn)生蘭紫色火花，并伴有蟬鳴聲，火花對(duì)著玻璃系統(tǒng)表面不斷掃掠。若無漏氣，火花束是散開的，并在玻璃表面上不規(guī)則地跳動(dòng)；若有漏氣孔，則會(huì)形成一束明亮的小火花束通過漏孔而進(jìn)入系統(tǒng)，產(chǎn)生一明亮光點(diǎn)，這個(gè)光點(diǎn)就是漏孔。

真空槍不能讓火花長時(shí)間停留在某一處，以免擊穿玻璃管；在活塞等的磨口附近也要小心，不要讓火花燒壞真空封油而影響密封。二、壓力的測(cè)量與控制火花檢漏法是檢查低真空系統(tǒng)漏氣的二、壓力的測(cè)量與控制根據(jù)高頻火花的顏色，還能粗略地判斷系統(tǒng)的真空度。壓力在10～10-3Torr時(shí)，火花在系統(tǒng)內(nèi)起紅色輝光放電；壓力在10Torr以上或10-3Torr以下時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)不產(chǎn)生輝光放電，僅在玻璃壁上產(chǎn)生淡蘭色的螢光。高頻火花檢漏僅適用于進(jìn)行玻璃等絕緣材料的檢漏。對(duì)于金屬真空系統(tǒng)或真空度高于10-3Torr的情況，不能使用真空槍檢漏。此時(shí)可用表面涂抹的方法來尋找漏孔，如將肥皂液/丙酮/甲醇等涂抹在懷疑有漏孔之處，若存在漏孔，則微量涂抹液將滲入系統(tǒng)，使系統(tǒng)的漏氣速度突然降低。若系統(tǒng)漏氣又查不到漏孔，則漏氣點(diǎn)多在活塞處，此時(shí)應(yīng)重新涂抹真空脂或更換活塞。二、壓力的測(cè)量與控制根據(jù)高頻火花的顏色，還能粗略地判演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！二、壓力的測(cè)量與控制（一）壓力的測(cè)量1.壓力的定義和習(xí)慣表示

壓力和溫度一樣是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，與許多物化性質(zhì)相關(guān)。物化實(shí)驗(yàn)中，會(huì)涉及到高壓、常壓和真空系統(tǒng)。不同壓力系統(tǒng)有著不同的測(cè)量方法和技術(shù)。◆定義：

壓力即物理中的壓強(qiáng)，具有壓強(qiáng)的量綱。其量綱有如下表示方式：1)帕斯卡(帕)—Pa；1Pa=1Nm-2=105達(dá)因/平方厘米2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓—

atm；1atm=101.325kPa二、壓力的測(cè)量與控制（一）壓力的測(cè)量二、壓力的測(cè)量與控制3)毫米汞柱(乇)：mmHg(Torr)；1mmHg=1Torr=1.333102Pa4)巴：bar(B)；1B=105Pa，1mB=0.1kPa5)毫米水柱：1mmH2O=9.806Pa(4℃)◆習(xí)慣表示：1)絕對(duì)壓力：p，實(shí)際壓力，總壓力2)相對(duì)壓力：p=p–po，與大氣壓力po相比較的壓力3)正壓力：p>po4)負(fù)壓力：p<po，又稱真空，其絕對(duì)值稱為真空度5)差壓力：p1–p2，任意壓力p1和p2比較的差值二、壓力的測(cè)量與控制3)毫米汞柱(乇)：mmHg(Tor二、壓力的測(cè)量與控制2.壓力測(cè)量儀器（1）氣壓表●

福庭（Fortin）式氣壓計(jì)

首先調(diào)節(jié)零點(diǎn)，即旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘10，使象牙針尖6恰好與儲(chǔ)汞槽9內(nèi)的汞液面接觸；然后轉(zhuǎn)動(dòng)升降游標(biāo)尺螺鈕4直到游標(biāo)尺2的下緣恰好與汞柱的凸彎月面相切，即可從標(biāo)尺3與游標(biāo)尺2上讀取讀數(shù)。

由于黃銅標(biāo)尺的長度和汞的密度都隨溫度而變，且重力加速度與地球緯度有關(guān)，所以必須對(duì)讀數(shù)進(jìn)行校正。抽空的玻璃氣壓計(jì)管2.讀數(shù)游標(biāo)尺3.標(biāo)尺4.升降游標(biāo)尺螺鈕5.黃銅管6.象牙針尖7.玻璃窗8.下有羚羊皮袋9.儲(chǔ)汞槽10.調(diào)節(jié)螺釘11.通氣孔12.溫度計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制2.壓力測(cè)量儀器抽空的玻璃氣壓計(jì)管二、壓力的測(cè)量與控制pt

—?dú)鈮河?jì)讀數(shù)；p0

—0℃氣壓值；

α—汞的平均膨脹系數(shù)

α

=(181792+0.175t+0.035116t2)×10-9/℃-1β—黃銅標(biāo)尺的線膨脹系數(shù)β=18.4×10-6/℃-1※重力加速度校正：設(shè)測(cè)量地點(diǎn)的緯度θ，海拔高度為H，則：緯度校正為：△θ=－2.66×10-3×p0×cos2θ

海拔高度校正為：△H=－3.14×10-7×H×p0※溫度校正：二、壓力的測(cè)量與控制pt—?dú)鈮河?jì)讀數(shù)；二、壓力的測(cè)量與控制※儀器誤差校正：由于儀器本身構(gòu)造不夠精密(按制造

廠所附的儀器誤差卡上的校正值進(jìn)行校正)，或長期

使用后水銀柱上部的真空度降低等因素所導(dǎo)致的誤差(一般采用標(biāo)準(zhǔn)氣壓計(jì)進(jìn)行校正)，記為：△k。校正后的真實(shí)大氣壓為：p=pt

+△t+△θ+△H+△k要注意上式中各校正值的符號(hào)：實(shí)驗(yàn)室溫大于0℃，△t<0，室溫小于0℃，△t>0；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)緯度小于45○，△θ<0，大于45○時(shí)，△θ>0；實(shí)驗(yàn)室高于海平面，△H<0，實(shí)驗(yàn)室一般在海平面之上△k的附號(hào)由制造廠所附的儀器誤差卡上的校正值給定。二、壓力的測(cè)量與控制※儀器誤差校正：由于儀器本身構(gòu)造不夠精密二、壓力的測(cè)量與控制

[例]在上海地區(qū)測(cè)定大氣壓，其緯度約為北緯31.15○，海拔高度約為25m，實(shí)驗(yàn)室溫25℃，氣壓計(jì)讀數(shù)101311Pa，儀器誤差△k=13Pa，求實(shí)際大氣壓值。解：△t=－1.63×10－4×25×101311=－413Pa△θ=－2.66×10－3×101311×cos(2×31.15○)=－125Pa△H=－3.14×10－7×25×101311≈－0.795Pa所以：p=101311－413－125－0.795+13=100785.205Pa（2）壓力計(jì)

一般用于直接測(cè)量體系的內(nèi)外壓差，或體系內(nèi)部的絕對(duì)壓力與外界大氣壓力差。二、壓力的測(cè)量與控制[例]在上海地區(qū)測(cè)定大氣壓，其緯度約二、壓力的測(cè)量與控制●固定槽式氣壓計(jì)

結(jié)構(gòu)與福庭式氣壓計(jì)類似，區(qū)別在于不要調(diào)節(jié)針尖。讀數(shù)單位為mB?！窨蘸袣鈮河?jì)由多個(gè)空盒組成，在大氣壓力影響下，可產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)指針運(yùn)動(dòng)。氣盒受壓，指針順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，反之，逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)。范圍：600mmHg–800mmHg；溫度：-10oC–40oC；最小分度：0.5mmHg，誤差小于等于1.5mmHg。特點(diǎn)：體積小，重量輕，不要固定，要水平放置，精度差。二、壓力的測(cè)量與控制●固定槽式氣壓計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制（2）壓力計(jì)★液柱壓力計(jì)：使用機(jī)動(dòng)靈活，但不能用于壓力較大的實(shí)驗(yàn)，一般小于1.3~1.5個(gè)大氣壓。a和c為雙管液柱壓力計(jì)；b和d為單管液柱壓力計(jì)。二、壓力的測(cè)量與控制（2）壓力計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制★彈簧管壓力計(jì)：為指針式壓力表1)特點(diǎn)：使用了彈性元件的彈性力來測(cè)量壓力。分真空表和正壓力表，刻度分別為mmHg和atm。結(jié)構(gòu)簡單，讀數(shù)方便，測(cè)壓范圍廣，價(jià)格便宜。2)原理：彈簧管受壓形變，使得元件相應(yīng)部分發(fā)生了位移。從而推動(dòng)指針向著一定的方向運(yùn)動(dòng)。并指示出相應(yīng)的壓力值。1.金屬彈簧管；2.指針；3.連桿；4.扇形齒輪；5.彈簧；6.底座；7.測(cè)壓接頭；8.小齒輪；9.外殼二、壓力的測(cè)量與控制★彈簧管壓力計(jì)：為指針式壓力表1.金屬彈二、壓力的測(cè)量與控制彈簧管壓力計(jì)指針順時(shí)針方向表示壓力增加；如果零位讀數(shù)刻度在表面中間，則是測(cè)正壓和負(fù)壓兩用。3)注意☆

合理選擇量程?！畈怀^35oC使用，否則要校正?！顗毫Ρ碇羔樒椒€(wěn)后，才能讀數(shù)?！疃ㄆ谛ｒ?yàn)。二、壓力的測(cè)量與控制彈簧管壓力計(jì)指針順時(shí)針方二、壓力的測(cè)量與控制★

電測(cè)壓力計(jì)：1）特點(diǎn)：電測(cè)壓力計(jì)是由壓力傳感器、測(cè)量電路和電性指示劑三部分組成。壓力傳感器感受壓力，并把壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成電阻(或電容)信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量電路，測(cè)量值再由指示儀表顯示或記錄。2）分類▲

霍爾壓力變送器：由彈性元件受壓變化時(shí)自由端的位移，可轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。二、壓力的測(cè)量與控制★電測(cè)壓力計(jì)：二、壓力的測(cè)量與控制▲電位器壓力變送器：與動(dòng)圈式儀表配合使用。受壓彈性元件的變化帶動(dòng)電位器觸點(diǎn)改變，致使電阻變化。由此電橋平衡打破，產(chǎn)生不平衡電壓?！鴫弘娛綁毫鞲衅鳎簤弘娋w把壓力效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?！鴫鹤枋綁毫鞲衅鳎和鈮鹤兓?，電阻變化(如：Si,Ge)，電橋平衡破壞，產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào)。▲數(shù)字式低真空壓力測(cè)試儀：壓阻式傳感器。接真空，預(yù)熱10min即可正常工作。二、壓力的測(cè)量與控制▲電位器壓力變送器：與動(dòng)圈式儀表配合使二、壓力的測(cè)量與控制3)原理：以BFP-1型負(fù)壓傳感器為例，其工作原理是將有彈性的應(yīng)變梁2的一端固定，另一端與連接系統(tǒng)的波紋管1相連。稱為自由端。當(dāng)系統(tǒng)壓力通過波紋管底部作用在自由端時(shí)，應(yīng)變梁發(fā)生橈曲，使其兩側(cè)的上下四塊BY-P半導(dǎo)體應(yīng)變片3因機(jī)械變形而引起電阻值變化。1.波紋管；2.應(yīng)變梁；3.應(yīng)變片(兩側(cè)前后共四片)；4.導(dǎo)線引出口二、壓力的測(cè)量與控制3)原理：1.波紋管；2.應(yīng)變梁；3.應(yīng)二、壓力的測(cè)量與控制四塊BY-P半導(dǎo)體應(yīng)變片組成電橋。測(cè)量時(shí)，在一定的工作電壓UAB下，首先調(diào)節(jié)電位器Rx使電路平衡，即輸出的電位差UCD為零。此時(shí)表示傳感器內(nèi)部壓力與大氣壓相等。隨后將傳感器接入負(fù)壓系統(tǒng)，因壓力變化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變片變形，電橋失去平衡，輸出端得到一個(gè)與壓差成正比的電位差UCD，通過電位差計(jì)測(cè)出該電位差值，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的壓力值。二、壓力的測(cè)量與控制四塊BY-P半導(dǎo)體應(yīng)變片二、壓力的測(cè)量與控制（二）壓力的控制1.恒壓控制當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求系統(tǒng)保持恒定的壓力時(shí)，就需要一套恒壓裝置。其原理是在U形的控壓計(jì)中充以汞或電解質(zhì)溶液，其中設(shè)有a、b、c三個(gè)電接點(diǎn)。當(dāng)待控壓系統(tǒng)壓力升高到規(guī)定的上限時(shí)，b、c兩個(gè)接點(diǎn)通過汞或電解質(zhì)溶液接通，隨之電控系統(tǒng)工作使泵停止對(duì)系統(tǒng)加壓；當(dāng)待控壓系統(tǒng)壓力下降到規(guī)定的下限時(shí)，a、b兩個(gè)接點(diǎn)接通(b、c斷路)，泵向系統(tǒng)加壓，如此反復(fù)操作達(dá)到控壓目的。控壓原理示意圖二、壓力的測(cè)量與控制（二）壓力的控制控壓原理示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■

控壓計(jì)

常用的控壓計(jì)有U形硫酸控壓計(jì)。在右支管中插一Pt絲，在U形管下部接入另一Pt絲，灌入濃硫酸(或NaCl，KI溶液)，使液面與上Pt絲下端剛好接觸。這樣通過硫酸在兩Pt絲間形成通路。使用時(shí)，先開啟左邊的活塞，使兩支管內(nèi)均處于要求的壓力下，然后關(guān)閉活塞。當(dāng)系統(tǒng)壓力發(fā)生變化時(shí)，右支管液面波動(dòng)，兩Pt絲間的電信號(hào)時(shí)斷時(shí)通地傳給繼電器，以此控制泵或電磁閥工作，達(dá)到控壓目的。左支管擴(kuò)大球的作用是使系統(tǒng)中微小的壓力變化都可引起右支管液面有較大的波動(dòng)，從而提高控壓靈敏度。U形硫酸控壓計(jì)示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■控壓計(jì)U形硫酸控壓計(jì)示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■

電磁閥

是靠電磁力控制氣路閥門的開啟/關(guān)閉以切換氣體流動(dòng)方向，從而使系統(tǒng)增壓或減壓。電磁閥工作受繼電器控制，當(dāng)線圈2中未通電時(shí)，鐵心4受彈簧5壓迫，蓋住出氣口通路，氣體只能從排氣口流出；當(dāng)線圈2中通電時(shí)，磁化了的鐵箍

1吸引鐵心4往上移動(dòng)，蓋住排氣口，同時(shí)開啟出氣口通路，氣體從出氣口流出。這種電磁閥稱為二位三通電磁閥。Q23型電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖1.鐵箍；2.羅管線圈；3,6.壓緊橡皮；4.鐵心；5.彈簧二、壓力的測(cè)量與控制■電磁閥Q23型電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖二、壓力的測(cè)量與控制■

穩(wěn)壓管

從鋼瓶中流出的氣體，經(jīng)過針形閥3與毛細(xì)管4緩沖后，再經(jīng)過水柱穩(wěn)壓管5流入系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)水柱穩(wěn)壓管中的水平高度，就給定了流動(dòng)氣體的壓力上限。若流動(dòng)氣體的表壓大于穩(wěn)壓管中水柱的靜壓差h，氣體便從水柱穩(wěn)壓管的出氣口逸出而達(dá)到控壓的目的。流動(dòng)系統(tǒng)控壓流程示意圖1.鋼瓶；2.減壓閥；3.針形閥；4.毛細(xì)管；5.水柱穩(wěn)壓管；6.流量計(jì)二、壓力的測(cè)量與控制■穩(wěn)壓管流動(dòng)系統(tǒng)控壓流程示意圖二、壓力的測(cè)量與控制2.氣表及氧氣鋼瓶的使用氣表即減壓閥，由高壓和低壓室組成。氧氣鋼瓶用的減壓閥即為氧氣表。二、壓力的測(cè)量與控制2.氣表及氧氣鋼瓶的使用二、壓力的測(cè)量與控制氧彈充氣順序：1>將供氣閥門f關(guān)閉；2>將總閥門a打開，此時(shí)壓力總表c指示鋼瓶內(nèi)總氣壓；3>旋緊調(diào)壓閥門d(向上頂)直至分壓力表e指示的壓力值達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需壓力；4>打開供氣閥門f，氧氣充入氧彈(有些氧氣表沒有供氣閥門

f)，此時(shí)分壓力表e的指示壓力稍降后回升，至分壓力表e的指針穩(wěn)定為止(約1min)，氧氣充好；5>關(guān)閉供氣閥門f；6>再關(guān)總閥門a；7>松開閥門d，復(fù)原。a.總閥門；b.氧氣表和鋼瓶連接螺旋；c.總壓力表；d.調(diào)壓閥門；e.分壓力表；f.供氣閥門；g.接氧彈進(jìn)氣口螺旋二、壓力的測(cè)量與控制氧彈充氣順序：a.總閥門；b.氧氣表和鋼二、壓力的測(cè)量與控制（三）真空技術(shù)

真空是指一個(gè)系統(tǒng)的壓力低于標(biāo)準(zhǔn)壓力的氣態(tài)空間。為了獲得真空，就必須設(shè)法將氣體分子從容器中抽出，凡是能從容器中抽出氣體，使氣體壓力降低的裝置均稱為真空泵。真空分類粗真空：105~103Pa，760~10Torr低真空：103~10-1Pa，10~10-3Torr高真空：10-1~10-6

Pa，10-3~10-8Torr超高真空：10-6~10-12Pa，10-8~10-14Torr極高真空：<10-12

Pa，<10-14Torr注：1Torr=133.322Pa，1Torr=760-1mmHg二、壓力的測(cè)量與控制（三）真空技術(shù)真空分類粗真空：二、壓力的測(cè)量與控制水流泵：101~2kPa；油封機(jī)械泵：101~1Pa；油擴(kuò)散泵：0.1~10-4Pa；鈦升華泵：1~10-8Pa；分子篩吸附泵：101~10-3kPa；冷凝泵：0.1~10-8Pa；真空泵分類在實(shí)驗(yàn)室中，獲得粗真空采用水抽氣泵；要獲得低真空則采用機(jī)械真空泵；而要獲得高真空需機(jī)械泵與油擴(kuò)散泵并用；獲得超高真空則需分子泵(渦輪分子泵/離子泵)；極高真空則用冷凝泵。二、壓力的測(cè)量與控制水流泵：二、壓力的測(cè)量與控制1.水流(水抽氣)泵

可用玻璃或金屬制成。是應(yīng)用柏努利原理，水經(jīng)過收縮的噴口以高速噴出，其周圍區(qū)域的壓力較低，由系統(tǒng)中進(jìn)入的氣體分子便被高速噴出的水流帶走。水流泵所能達(dá)到的極限真空度受水本身的飽和蒸氣壓限制，如15℃下，水的飽和蒸氣壓為1.70kPa。盡管其效率低，但由于簡便，實(shí)驗(yàn)室在抽濾或其它粗真空度要求時(shí)卻經(jīng)常使用，如檢拾散落在地上的水銀微粒。二、壓力的測(cè)量與控制1.水流(水抽氣)泵二、壓力的測(cè)量與控制2.油封機(jī)械泵＃油泵種類——油泵分為定片式、旋片式和滑閥式三種。

定片式油泵抽速較小，但結(jié)構(gòu)簡單易檢修。

旋片式油泵又有單級(jí)和雙級(jí)兩類，如2X型/2XQ型，其中X代表旋片式，2代表雙級(jí)，Q代表加了氣鎮(zhèn)裝置，型號(hào)之后的數(shù)字代表泵的抽氣速率(升/秒)，如2X-30表示雙級(jí)旋片式真空泵，抽氣量為30升/秒。旋片式油泵不僅單獨(dú)可作為真空泵使用，還通常作為獲得高真空的前級(jí)泵。

滑閥式油泵(2H系列)多用作前級(jí)泵。二、壓力的測(cè)量與控制2.油封機(jī)械泵二、壓力的測(cè)量與控制＃旋片式油泵排氣原理油泵的抽氣原理都是基于氣體的壓縮和膨脹。旋片式油泵有一個(gè)青銅或鋼制的圓形定子1，定子內(nèi)有一個(gè)鋼制的實(shí)心圓柱轉(zhuǎn)子3。轉(zhuǎn)子偏心地裝在定子腔壁上方，分隔了進(jìn)氣口和排氣口，并起氣密作用。旋片2橫嵌在轉(zhuǎn)子圓柱體的直徑上，由兩個(gè)翼片A和B及彈簧4構(gòu)成，兩個(gè)翼片是被夾在它們中間的彈簧壓緊。兩個(gè)翼片將定子和轉(zhuǎn)子間的空間分成三部分。1.定子；2.旋片；3.轉(zhuǎn)子；4.彈簧；5.進(jìn)氣口；6.出氣口二、壓力的測(cè)量與控制＃旋片式油泵排氣原理1.定子；2.旋片；二、壓力的測(cè)量與控制當(dāng)旋片在(a)所示的位置時(shí)，氣體由待抽空的容器經(jīng)過進(jìn)氣管C進(jìn)入空間A；當(dāng)翼片S隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到(b)所示的位置時(shí)，空間A增大，氣體進(jìn)入泵中，當(dāng)繼續(xù)轉(zhuǎn)到(c)所示的位置時(shí)，翼片S’將空間A與進(jìn)氣管C隔斷；待轉(zhuǎn)到(d)所示的位置時(shí)，空間A中的氣體從排氣管D排出。轉(zhuǎn)子如此周而復(fù)始地轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)翼片所分隔的空間不斷地吸氣和排氣，達(dá)到抽空的目的。旋片式機(jī)械真空泵的抽氣過程示意圖二、壓力的測(cè)量與控制當(dāng)旋片在(a)所示的位置二、壓力的測(cè)量與控制旋片式(油封)機(jī)械真空泵的壓縮比可達(dá)700:1，若待抽氣體中含有水蒸氣或其他可凝性氣體，當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，蒸氣就可能凝結(jié)成小液滴混入泵內(nèi)的機(jī)油中，這樣，一方面破壞了機(jī)油的密封與潤滑作用，另一方面，小液滴隨油在泵中循環(huán)，把一些污染的液體帶到低壓區(qū)，液體在低壓區(qū)蒸發(fā)，從而限制了泵可達(dá)到的真空度。為解決此問題，通常是在泵內(nèi)排氣閥附近設(shè)一個(gè)氣鎮(zhèn)空氣進(jìn)入的小口，在被壓縮氣體中摻入一定量的空氣，使之在較低的氣體壓縮比時(shí)(可凝性氣體尚未凝結(jié))可頂開排氣閥門將含可凝性氣體的氣體排出。7.內(nèi)腔氣體出口(通過泵油)8.真空泵油二、壓力的測(cè)量與控制旋片式(油封)機(jī)械真空泵二、壓力的測(cè)量與控制單級(jí)泵能達(dá)到的極限壓力一般約為1.33~0.133Pa，雙級(jí)泵的極限真空可達(dá)0.0133Pa左右。當(dāng)進(jìn)氣口壓力較高時(shí)，后級(jí)泵體Ⅱ所排出的氣體可頂開排氣閥1，也可進(jìn)入通道3。當(dāng)進(jìn)氣口壓力較低時(shí)，泵體Ⅱ所壓縮的氣體全部經(jīng)通道3被泵體Ⅰ抽走，再由排氣閥2排出。這就降低了單級(jí)泵前后的壓差，避免了轉(zhuǎn)子與定子間的漏氣現(xiàn)象，從而提高了雙級(jí)泵的極限真空度。＃油泵使用注意事項(xiàng)：1>不能直接用來抽出冷凝性氣體如水蒸氣，揮發(fā)性氣體如乙醚或腐蝕性氣體如氯化氫等。若要應(yīng)用，則應(yīng)在泵的進(jìn)氣口前端加接干燥瓶、吸收瓶或冷阱。1,2.排氣閥；3.內(nèi)通道二、壓力的測(cè)量與控制單級(jí)泵能達(dá)到的極限壓力一二、壓力的測(cè)量與控制常用的干燥劑有氯化鈣或五氧化二磷等，吸收劑常用固體氫氧化鈉等，冷阱常用的致冷劑為固體二氧化碳(-78℃)或液氮(-196℃)。2>用泵之前應(yīng)該檢查馬達(dá)的額定電壓和接線方法，運(yùn)轉(zhuǎn)方向和泵油量是否適量。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)溫升一般不可超過65℃，不應(yīng)有異常聲音。3>開泵或停泵前，應(yīng)使泵先與大氣相通，以避免帶負(fù)載啟動(dòng)或泵油沖入真空系統(tǒng)。(即倒吸)二、壓力的測(cè)量與控制常用的干燥劑有氯化鈣或五二、壓力的測(cè)量與控制3.擴(kuò)散泵

擴(kuò)散泵按泵的工作介質(zhì)可分為汞擴(kuò)散泵和油擴(kuò)散泵，常見的是硅油擴(kuò)散泵。擴(kuò)散泵必須以油機(jī)械泵作為其前級(jí)泵，將其抽出的氣體抽走，不能單獨(dú)使用。

擴(kuò)散泵的類型很多，構(gòu)成泵體的材料有金屬和玻璃兩種。按噴嘴個(gè)數(shù)有“級(jí)”之分，如三級(jí)泵、四級(jí)泵。擴(kuò)散泵是利用一種工作物質(zhì)高速從噴口噴出，在噴口處形成低壓，對(duì)周圍氣體產(chǎn)生抽吸作用而將氣體帶走。這種工作物質(zhì)在常壓下為液體，并具有極低的蒸氣壓，用小功率電爐加熱就能使其液體汽化，通過水冷卻又能使其蒸氣液化。二、壓力的測(cè)量與控制3.擴(kuò)散泵二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵是利用一種工作物質(zhì)高速從噴口噴出，在噴口處形成低壓，對(duì)周圍氣體產(chǎn)生抽吸作用而將氣體帶走。

圖為三級(jí)玻璃擴(kuò)散泵示意圖。泵底部的蒸發(fā)器2內(nèi)盛有一定量的擴(kuò)散泵油，待系統(tǒng)被前級(jí)機(jī)械泵減壓到1.33Pa后，電爐8將擴(kuò)散泵油加熱至沸騰，油蒸氣沿中央導(dǎo)管上升，從傘形噴嘴3,4,5中射出，形成高速的射流，油蒸氣噴射到泵壁上冷凝為液體回流到蒸發(fā)器內(nèi)。同時(shí)體系中的氣體分子被油蒸氣挾裹進(jìn)入射流，從上到下逐級(jí)富集于泵體下部，再被前級(jí)泵抽走。1.泵體；2.蒸發(fā)器和擴(kuò)散泵油3,4,5.一、二、三級(jí)傘形噴嘴6.冷卻水夾套；7.冷阱；8.電爐二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵是利用一種工作物質(zhì)高速從噴二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵使用注意事項(xiàng)：1>工作液最好用硅油，硅油分子量大，蒸氣壓低，有利于提高真空度。汞有毒，最好不用。但硅油易氧化，所以要用前級(jí)泵將體系抽至低真空時(shí)才能啟動(dòng)擴(kuò)散泵加熱硅油；另硅油在高溫下易裂解，故停泵前要先關(guān)閉泵前后的旋塞，使泵內(nèi)處于高真空態(tài)，再停止加熱；待泵體冷卻到50℃以下才可以關(guān)閉泵體冷卻水。2>由于擴(kuò)散泵的有效工作范圍在10-1～10-8Torr，所以在使用擴(kuò)散泵時(shí)，必須要用前級(jí)泵，將壓力降到10-1Torr以下，并且前級(jí)泵的抽氣速度必須大于擴(kuò)散泵。3>泵的冷卻和加熱器加熱對(duì)泵的工作效率也很重要，防止泵油返流現(xiàn)象。加熱、冷卻必須緩慢進(jìn)行，防止擴(kuò)散泵爆裂。二、壓力的測(cè)量與控制擴(kuò)散泵使用注意事項(xiàng)：二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量

用真空壓力表可測(cè)得低真空的壓力，對(duì)于真空度較高的體系，必須要用其它真空計(jì)來測(cè)量其真空度。粗真空或低真空：

U型管壓差計(jì)真空表較高或高真空：絕對(duì)真空規(guī)真麥?zhǔn)险婵找?guī)空相對(duì)真空規(guī)規(guī)熱偶真空規(guī)

電離真空規(guī)二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量

用真空壓力表可測(cè)得低真空的壓力，對(duì)于真空度較高的體系，必須要用其它真空計(jì)來測(cè)量其真空度。粗真空或低真空：

U型管壓差計(jì)真空表較高或高真空：絕對(duì)真空規(guī)真麥?zhǔn)险婵找?guī)空相對(duì)真空規(guī)規(guī)熱偶真空規(guī)

電離真空規(guī)二、壓力的測(cè)量與控制4.真空測(cè)量二、壓力的測(cè)量與控制5.組裝真空系統(tǒng)的材料、部件和技術(shù)當(dāng)真空度要求不同時(shí)，構(gòu)成真空系統(tǒng)的設(shè)備及材料也不會(huì)相同，密封技術(shù)也不一樣，但其基本構(gòu)成可用以下方框圖表示。主導(dǎo)管