《恒温槽调节及影响恒温槽灵敏度因素考察》

中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：物理化学实验名称：恒温槽调节及影响恒温槽灵敏度因素考察实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名：学号：年级专业层次：学习中心：提交时间：年月日一、实验目的1．了解恒温槽的构造及恒温原理，考察恒温槽灵敏度的影响因素，掌握恒温槽的使用方法。2．学习使用热敏电阻及自动平衡记录仪测定温差的方法二、实验原理恒温槽装置示意图如图1所示，由槽体、恒温介质、加热器（或冷却器）、温度指示器、搅拌器和温度控制器等部分组成。继电器必须和接触温度计、加热器配套使用。接触温度计是一支可以导电的特殊温度计，又称为导电表或水银控制器，如图2所示。它有两个电极，一个固定与底部的水银球相连，另一个可调电极是金属丝，由上部伸入毛细管内。顶端有一磁铁，可以旋转螺旋丝杆，用以调节金属丝的高低位置，从而调节设定温度。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。为了考察诸因素对恒温槽灵敏度的影响，需要用热敏电阻测量恒温槽内介质温度的涨落，一般要配用不平衡电桥和自动记录仪。影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：（1）加热器功率；（2）搅拌器的转速；（3）恒温介质的流动性；（4）各部件的位置；（5）环境温度与设定温度的差值。图1：恒温槽的装置示意1、浴槽；2、加热器；3、搅拌器；4、温度计；5、接触温度计；6、继电器；7、热敏电阻图2：接触温度计结构示意图1、磁铁；2、固定螺钉；3、螺杆；4、标铁；5、钨丝；6、水银柱；7、水槽；8、接触点引线三、实验仪器1.恒温槽2.热敏电阻3.不平衡电桥4.记录仪5.变压器6.变阻箱7.电子继电器四、操作步骤㈠安装恒温槽⑴在玻璃缸中加入蒸馏水至容积的2/3处，⑵将加热圈放入槽体，安装接触温度计、精密温度计，固定搅拌器，安装搅拌杆，调节各连线布局合理。连接好控温电路㈡调节恒温槽至30°C⑴顺时针转动接触温度计上方磁铁，调节标铁位置，使其上连低于指定温度1-2°C。⑵接通电源，打开搅拌器开关，调节转速，打开电子继电器开关。⑶黄灯亮，加热器开始加热，黄灯灭，稍等片刻，观察水银温度计，若低于30°C，顺时针调节接触温度计上方磁铁；黄灯亮，停止预热，黄灯灭，稍等片刻，观察水银温度计，若低于30°C，以逐步逼近的调节方法，使恒温槽温度恒定在30°C±0.1°C的范围内。⑷恒温槽温度达到30°C后，固定温度计调节帽上的螺钉。恒温5～10分钟，待水槽各处温度均匀后开始实验㈢实验：考察加热器功率及搅拌器转速对恒温槽灵敏度的影响⑴将甲电池连接至电桥上，注意正负极；将电阻箱与电桥相连，接好热敏电阻，将记录仪信号线接至电桥上，将变压器与电子继电器相连。⑵打开电源，调节量程为5mv，调节记录仪纸速为30cm/h，调节加热器电压为220伏，正常搅拌速度，将电桥开关打至通路。根据热敏电阻阻值，调节电阻箱数值，使记录笔位置位于记录纸中央，观察记录仪画出的温度波动曲线。⑶其它条件不变，调节电压为80伏，观察记录仪画出的温度波动曲线，考察加热功率对恒温槽灵敏度的影响。⑷恢复加热器电压为220伏，降低搅拌器转速，观察记录仪画出的温度波动曲线，考察搅拌速度对恒温槽灵敏度的影响。⑸实验结束，关闭记录仪电源；停止搅拌，关闭继电器五、实验数据处理实验中记录的不同条件下恒温槽温度波动峰如图1所示。从记录纸上读出各条件下温度波动的峰高数，计算温度波动及其平均值，数据列于表1中。图1加热功率及搅拌速率对恒温槽温度波动的影响表1加热功率及搅拌速率对恒温槽灵敏度的影响220V，正常搅拌80V，正常搅拌220V，慢速搅拌峰Ⅰ格数/个41.510.255.5峰Ⅱ格数/个42.010.556.8峰Ⅲ格数/个40.510.357.0峰平均格数/个41.310.356.4平均温度（°C）0.190.0470.26温度波动（°C）±0.095±0.024±0.13说明：记录仪0.0046°C/格实验结果说明，低的加热功率及高的搅拌速率有利于提高恒温槽的灵敏度，实验中采取的220V、正常搅拌（恒温介质液面刚有小漩涡）条件下，能够满足一般实验要求恒温槽温度波动在±0.1°C的灵敏度要求范围。六、分析及结论根据实验得知，影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：（1）恒温介质：流动性好，传热性能好，则控温灵敏度高；（2）加热器：功率适宜，热容量小，则控温灵敏度高；（3）搅拌器：搅拌速率要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀；（4）各部件的位置：加热器、搅拌器和接触温度计的位置应接近，使被加热的液体能立即搅拌均匀，并流经接触温度计及时进行温度控制（5）环境温度与设定温度的差值越小，控温效果越好（6）温度控制器：电磁吸引电键，电键发生机械作用的时间越短，断电时线圈中的铁心剩余磁性愈小，则控温灵敏度就越高；（7）接触温度计：热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高。