浙江大学化工专业实验---膨胀计实验
膨胀计法测定聚合反应速率
实验报告课程名称： 化工专业实验 指导老师： 卜志扬 成绩： 实验名称：膨胀计法测定聚合反应速率 实验类型：高分子化学 同组： 陈玥晗一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1. 掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2. 了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验内容和原理聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分成三个基元反应：引发、增长、终止。
若以引发剂引发，其反应式及动力学如下：引发： •−→−R I d k 2 ••→+M M R][2I fk R d i =•(1)增长： •+•−→−+1n kn M M M p]][[M M k R p p •=(2)终止： p M M tkn m −→−+••2][M k R i i =(3)式中I 、M 、R •、M •、P 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
R i 、R p 、R t 、k d 、k p 、k t 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率。
[ ]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示，即聚合速度应等于单体消失速度，dtM d R ][-≡。
只有增长反应才消耗大量单体，因此也等于增长反应速率。
在低转化率下，稳态条件成立，R f =R t ，则聚合反应速率为：][][][)2(][21211M I K M I k fk k dt M d td p == (4)式中K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时，由于聚合物密度比单体密度大，体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化，可专业： 化学工程与工艺 姓名： 沈继富学号： 3090103075 日期： 2011.11.25 地点： 西溪七教409装订线以计算反应转化率。
膨胀计
膨胀计法测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应速率一、实验目的1. 掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法2. 验证聚合速率与单体浓度间的动力学关系，求得MMA本体聚合反应平均聚合速率二、实验原理根据自由基聚合反应机理可以推导出聚合初期的动力学微分方程：即聚合反应速率Rp与引发剂浓度[I]1/2、单体浓度[M]成正比。
在转化率低的情况下，可假定引发剂浓度保持恒定，将微分式积分可得：式中：[M]0为起始单体浓度；[M]为t时刻单体浓度，K为常数。
如果从实验中测定不同时刻的单体浓度[M]，求出不同时刻的数值，并对时间t作图应得一条直线，由此可验证聚合反应速率与单体浓度的动力学关系式。
聚合反应速率的测定对工业生产和理论研究具有重要的意义。
实验室多采用膨胀计法测定聚合反应速率：由于单体密度小于聚合物密度，因此在聚合过程中聚合体系体积不断缩小，体积降低的程度依赖于单体和聚合物的密度差，即体积的变化是和单体的转化率成正比。
如果使用一根直径很小的毛细管来观察体积的变化（参见图5-1），测试灵敏度将大大提高，这种方法就叫膨胀计法。
若以ΔV表示聚合反应t时刻的体积收缩值，为单体完全转化为聚合物时的体积收缩值，则单体转化率C可以表示为：式中，V0为聚合体系的起始体积； r为毛细管半径；h为某时刻聚合体系液面下降高度；dp为聚合物密度；dm为单体密度。
因此，聚合反应速率为：因此，通过测定某一时刻聚合体系液面下降高度，即可计算出此时刻的体积收缩值和转化率，进而作出转化率与时间关系曲线，根据直线部分斜率，即可求出平均聚合反应速率。
应用膨胀计法测定聚合反应速率既简单又准确，需要注意的是此法只适用于测量转化率在10%反应范围内的聚合反应速率。
因为只有在引发剂浓度视为不变的阶段（10%以内的转化率）体积收缩与单体浓度呈线性关系，才能用上式求取平均速率；特别是在较高转化率下，体系粘度增大，导致聚合反应自动加速，用上式计算的速率已不是体系的真实速率。
膨胀土压力实验报告
一、实验目的本次实验旨在研究膨胀土在不同条件下的压力特性，了解其压力分布规律，为膨胀土工程设计和施工提供理论依据。
二、实验材料1. 膨胀土样品：采集自某地膨胀土层，样品经过风干、筛分，粒径小于2mm。
2. 实验仪器：压力试验机、土样制备设备、量筒、天平等。
三、实验方法1. 土样制备：将采集的膨胀土样品进行风干、筛分，按照一定比例混合均匀，制备成满足实验要求的土样。
2. 土样饱和：将制备好的土样放入量筒中，加入蒸馏水，使土样充分饱和。
3. 压力测试：将饱和土样放入压力试验机中，按照预定的压力等级进行加载，记录不同压力下土样的变形和破坏情况。
四、实验步骤1. 将制备好的饱和土样放入压力试验机中，调整试验机至初始压力。
2. 逐步增加压力，记录每个压力等级下土样的变形和破坏情况。
3. 持续加载至土样破坏，记录破坏时的压力值。
4. 分析实验数据，得出膨胀土的压力特性。
五、实验结果与分析1. 实验结果| 压力等级 (kPa) | 变形量 (mm) | 破坏情况 || --------------- | ------------ | -------- || 50 | 0.5 | 无破坏 || 100 | 1.0 | 无破坏 || 150 | 1.5 | 无破坏 || 200 | 2.0 | 无破坏 || 250 | 2.5 | 无破坏 || 300 | 3.0 | 破坏 |2. 分析（1）从实验结果可以看出，在压力等级较低时，膨胀土样品表现出良好的抗压力性能，变形量较小，无破坏现象。
（2）随着压力等级的增加，膨胀土样品的变形量逐渐增大，但破坏现象并未明显出现。
（3）当压力等级达到300kPa时，膨胀土样品出现破坏现象，表明此时土样已达到其抗压极限。
六、结论1. 膨胀土在较低压力等级下具有良好的抗压性能，变形量较小，无破坏现象。
2. 随着压力等级的增加，膨胀土的变形量逐渐增大，但破坏现象并未明显出现。
3. 膨胀土的抗压极限压力约为300kPa。
膨胀计法测定聚合反应速率
实验报告课程名称：化工专业实验Ⅰ 指导老师：介素云 成绩：实验名称：膨胀计法测定聚合反应速率 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得二、实验内容和原理（必填） 四、 操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）一、实验目的1.掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2.了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验原理聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分为三个基元反应；引发、增长、终止。
若以引发剂引发，其反应式及动力学如下： 引发：****22[]dk i d I R R M M R fk I −−→+−−→= （1）增长：**1*[][]p kn n p p M M M R k M M ++−−→= （2）终止：**2[]t k m n i i M M pR k M +−−→= （3）式中I 、M 、*R 、*M 、p 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
i R 、p R 、t R 、d k 、p k 、t k 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率。
[]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示，即聚合速度应等于单体消失速度，[]d M R dt≡-。
只有增长反应才消耗大量单体，因此也等于增长反应速率。
在低转化率下，稳态条件成立，f t R R =，则聚合反应速率为：1/21/21/22[]()[][]d p tfk d M k I M K I M dt k == （4）式中，K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时，由于聚合物密度比单体密度大，体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化，可以计算反应转化率。
聚合速率的测定方法有直接法和间接法两类。
直接法有化学分析法、蒸发法、沉淀法。
加聚反应动力学——膨胀计法测反应速度
实验三 加聚反应动力学——膨胀计法测反应速度一、 实验目的膨胀计法是测定聚合速度的一种方法。
它的依据是单体密度小，聚合物密度大，因此随着聚合反应的进行，体积会发生收缩。
当一定量单体聚合时，体积的变化与转化率成正比。
如果将这种体积的变化放在一根直径很长很窄的毛细管中观察，其灵敏度将大为提高，这种方法就是膨胀计法。
通过本实验应达到以下的目的：1、用膨胀计法通过体积收缩进行加聚反应动力学的研究；2、学会处理加聚反应动力学数据，画出转化率与时间的关系图，计算苯乙烯聚合反应速度常数k 。
二、 实验原理从自由基加聚反应的机理及动力学研究与实验都证明苯乙烯聚合的动力学过程，基本上可由下式描述：（1）此式表示聚合反应速度与引发剂浓度的平方根成正比，与单体浓度成正比。
如果转化率低，（<16%），可假定引发剂浓度保持恒定，则可得下式：（2）式中为起始单体浓度；M 为时间t 时的单体浓度；k 为反应速度常数。
此式是直线方程。
若以对t 作图，其斜率即为k 。
由于单体与聚合物的密度不同，在单体聚合时必然发生体积的变化，故可通p v []I []M 0M [][]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛M M 0ln过加聚反应时体积的变化求得转化率，从转化率则可求得不同时间的单体浓度，进而可求得反应速度常数。
三、仪器与试剂1、仪器超级恒温器；读数显微镜（0.01mm）；毛细管膨胀计（见图3-1示意）；精密温度计（100℃，精度0.1℃）1支；移液管（10ml）；烧杯（50ml）；称量瓶；注射器；秒表；吸球等。
2、试剂苯乙烯（CP，经新蒸馏）；偶氮二异丁腈（CP，经重结晶，熔点为103-104℃）四、实验步骤膨胀计体积及毛细管直径的测定毛细管直径的测定是将水银装入膨胀计（见图3-1）的毛细管中（长约2-3cm），在读数显微镜下读出该段的长度。
如此反复，读出毛细管各段长度Li，倒出水银并称重W，记录当时室温t，查出该温度下水银的密度（d），则各段毛细管直径Di为：膨胀计毛细管直径D取Di的算术平均值。
神奇的膨胀气体膨胀实验
神奇的膨胀气体膨胀实验在科学实验中，我们经常使用各种各样的物质和技术来探索并理解自然界的法则。
而今天，我将向大家介绍一个非常有趣且神奇的实验——膨胀气体膨胀实验。
膨胀气体是指在一定条件下，能够膨胀并占据更大空间的气体。
最常见的膨胀气体就是二氧化碳，它广泛存在于我们周围的自然环境中，比如汽水中的气泡、酵母发酵产生的气体等。
那么，我们该如何进行膨胀气体的实验呢？下面，我将以二氧化碳为例，为大家讲解具体的实验步骤和结果。
实验材料：- 醋酸- 小苏打- 烧杯- 细管或吸管- 洗涤剂实验步骤：1. 准备一个烧杯，并将其放在平整的台面上。
2. 首先，向烧杯中倒入适量的醋酸。
注意，这里不需要太多的醋酸，只需覆盖烧杯底部即可。
3. 然后，准备一小勺小苏打，将其缓慢、均匀地加入烧杯中的醋酸中。
4. 在将小苏打倒入烧杯后，你会观察到产生了大量的气泡，并且烧杯内的液体开始冒出气体。
5. 将一根细管或吸管放在气泡中，并通过吸管将气泡引入一片放有洗涤剂的容器中。
6. 当气泡与洗涤剂接触时，你会看到一种奇特的现象发生，洗涤剂形成了一层色彩斑斓的泡沫。
实验结果：通过以上实验步骤，我们可以观察到二氧化碳的膨胀现象以及洗涤剂与二氧化碳反应形成泡沫的情况。
实验原理：这一实验的原理其实很简单。
当醋酸与小苏打相遇时，它们会发生化学反应产生二氧化碳气体。
这个化学反应的方程式可以表示为：醋酸 + 小苏打→ 二氧化碳 + 水 + 醋酸盐而二氧化碳气体的产生会导致烧杯内的液体膨胀，并通过细管或吸管引入洗涤剂中。
当二氧化碳气泡与洗涤剂接触时，洗涤剂的表面张力会使其形成一层泡沫。
实验应用：这个实验不仅有趣，还有实际的应用价值。
例如，二氧化碳的膨胀现象可以帮助我们理解一些日常生活中的现象，比如汽水中的气泡、面团中的膨胀、自行车胎子充气等。
同时，通过这个实验，我们还可以解释为什么在开汽水瓶盖时会发出“嘶嘶”声，以及为什么在烘焙制作过程中需要加入小苏打等。
热膨胀实验
实验一热膨胀实验一．实验目的1.了解材料线膨胀系数测定的意义、方法。
2.了解WTD2智能型热膨胀仪的原理、结构和操作步骤。
3.学会初步掌握测试数据和曲线的分析方法。
二．实验原理现代化大型工程，如高层建筑、铁路、桥梁、航空航天器件等，都是由多种复杂的材料构成，要经过酷暑寒冬甚至太空中的急剧温度变化，因此必须确切地掌握有关材料的热膨胀系数以及其随温度变化的规律。
利用热膨胀方法对材料进行测定和研究称为“膨胀分析”。
它不仅用于膨胀系数的测定，也是研究动态相变过程的有效手段，例如钢中过冷奥氏体的等温转变过程（TTT曲线）和连续冷却转变过程（CCT曲线）的测定，最常用的方法就是膨胀分析。
在金属材料研究中，材料的结构转变、再结晶、时效固溶和沉淀析出，往往都伴随着体积的变化，因此可以用膨胀分析法来研究。
又如粉末冶金中材料烧结致密度的评定，非晶体材料的软化温度的测定等，也可以用这一方法。
1.线膨胀系数线膨胀系数是指与单位温度变化对应的试样单位长度的线膨胀量,当温度从T1变到T2时,试样的长度相应地从L1变到L2, 则材料在该温度区间的平均线膨胀系数α为:L2－L1 ΔLα＝—————＝————L1(T2－T1) L1 ΔT线膨胀系数α单位为: mm·mm-1·℃-12. 体膨胀系数体膨胀系数是指与单位温度变化对应的试样单位体积的体积膨胀量，当温度从T1变到T2时,试样的体积相应地从V1变到V2，则材料在该温度区间的平均体膨胀系数β为：V2－V1 ΔVβ＝——————＝————V1 (T2－T1) V1ΔT由于体膨胀系数测定较为复杂,所以对于热膨胀各向同性的材料，平均体膨胀系数β与平均线膨胀系数α之间有如下的关系:β＝3α〔1＋α(T2－T1)〕因为α(T2－T1)≤1，可以进一步简化为:β≈3α对于热膨胀各向异性的材料，平均体膨胀系数β可近似用三个相互垂直的晶轴方向的线膨胀系数α1、α2、α3的和来表示之间，有如下的关系:β≈α1+α2+α3由于膨胀系数实际上并不是一个恒定的值，而是随温度变化的。
热膨胀分析实验报告浙江大学
竭诚为您提供优质文档/双击可除热膨胀分析实验报告浙江大学篇一：浙大膨胀计法测定聚合反应速率实验报告实验报告课程名称：化工专业实验实验名称：膨胀计法测定聚合反应速率一、实验目的和要求（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得一、实验目的和要求1.掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2.了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验内容和原理指导老师：卜志扬实验类型：高分子化学成绩：同组：二、实验内容和原理（必填）四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分成三个基元反应：引发、增长、终止。
若以引发剂引发，其反应式及动力学如下：d引发：I2Rk?R??m?m?Ri??2fkd[I]?k?(1)p??mn?1增长：mn?m?Rp?kp[m?][m]??k(2)t??p终止：mm?mn?Rt?kt[m]2(3)式中I、m、R?、m?、p分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
Ri、Rp、Rt、kd、kp、kt分别表示各步反应速率及速率常数。
f表示引发效率。
[]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示，即聚合速度应等于单体消失速度，R??d[m]。
只有增长反应才消耗大量单体，因此也等于增长反应速率。
在低转化率下，稳态条件成立，dtRi=Rt，则聚合反应速率为：-fkd[m]?kp(d)[I]2m?K[I][m]dtkt(4)式中K为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时，由于聚合物密度比单体密度大，体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化，可以计算反应转化率。
聚合速率的测定方法有直接法和间接法两类。
直接法有化学分析法、蒸发法、沉淀法。
最常用的直接法是沉淀法，即在聚合过程中定期取样，加沉淀剂使聚合物沉淀，然后分离、精制、干燥、称重，求得聚合物量。
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告
实验五膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度聚合物的玻璃化转变是指非晶态聚合物从玻璃态到高弹态的转变，是高分子链段开始自由运动的转变。
在发生转变时，与高分子链段运动有关的多种物理量（例如比热、比容、介电常数、折光率等）都将发生急剧变化。
显而易见，玻璃化转变是聚合物非常重要的指标，测定高聚物玻璃化温度具有重要的实际意义。
目前测定聚合物玻璃化转变温度的主要有扭摆、扭辫、振簧、声波转播、介电松弛、核磁共振和膨胀计等方法。
本实验则是利用膨胀计测定聚合物的玻璃化转变温度，即利用高聚物的比容－温度曲线上的转折点确定高聚物的玻璃化温度（T g）。
一、实验目的与要求1、掌握膨胀计法测定聚合物T g的实验基本原理和方法。
2、了解升温速度对玻璃化温度的影响。
3、测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度。
二、实验原理当玻璃化转变时，高聚物从一种粘性液体或橡胶态转变成脆性固体。
根据热力学观点，这一转变不是热力学平衡态，而是一个松弛过程，因而玻璃态与转变的过程有关。
描述玻璃化转变的理论主要有自由体积理论、热力学理论、动力学理论等。
本实验的基本原理来源于应用最为广泛的自由体积理论。
根据自由体积理论可知：高聚物的体积由大分子己占体积和分子间的空隙，即自由体积组成。
自由体积是分子运动时必需空间。
温度越高，自由体积越大，越有利于链段中的短链作扩散运动而不断地进行构象重排。
当温度降低，自由体积减小，降至玻璃化温度以下时，自由体积减小到一临界值以下，链段的短链扩散运动受阻不能发生（即被冻结）时，就发生玻璃化转变。
图5-1高聚物的比容—温度关系曲线能够反映自由体积的变化。
图中上方的实线部分为聚合物的总体积，下方阴影区部分则是聚合物己占体积。
当温度大于α段部分。
T g时，高聚物体积的膨胀率就会增加，可以认为是自由体积被释放的结果，图中r当T<T g时，聚合物处于玻璃态，此时，聚合物的热膨胀主要由分子的振动幅度和键长的变化的贡献。
在这个α段部分。
显然，两条直线的斜率发生极大的变阶段，聚合物容积随温度线性增大，如图g化，出现转折点，这个转折点对应的温度就是玻璃化温度T g。
膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率
膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率一、实验目的1．了解膨胀计法测定聚合反应速率的原理。
2．掌握膨胀计的使用方法。
3．掌握动力学实验的操作及数据处理方法。
二、实验原理自由基聚合反应是现代合成聚合物的重要反应之一，目前世界上，由自由基聚合反应得到的合成聚合物的数量居多。
因此，研究自由基反应动力学具有重要意义。
聚合速率可由直接测定来反应的单体或所产生的聚合物的量求得。
这被称为直接法；也可以从伴随聚合反应的物理量的变化求出。
此即被成为间接法。
前者适用于各种聚合方法，而后者只能用于均一的聚合体系。
它能够连续地、精确的求得聚合物初期的聚合反应速率。
对于均一的聚合体系，在聚合反应进行的同时，体系的密度、粘度、折光度、介电常数等也都发生变化。
本实验就是依据密度随反应物浓度变化的原理而测定聚合速率的。
聚合物的密度通常也比其单体大，通过观察一定量单体在聚合时的体积收缩就可以计算出聚合速率。
一些单体和聚合物的密度变化如下表所示：单体和聚合物的密度密度g/ml25oC单体体积收缩％单体聚合物氯乙烯0.9191.40634.4丙烯0.8001.1731.0甲基丙烯1.1027.0丙烯酸甲酯0.9521.22322.1醋酸乙烯某0.9341.19121.6甲基丙烯酸甲酯0.9401.17920.6苯乙烯0.9051.06214.5丁二烯某0.62760.90644.4某为20oC数据为了增大比容随温度变化的灵敏度，观察体积收缩是在一个很小的毛细管中进行，测定所用的仪器称为膨胀计（如图所示）。
其结构主要由两部分组成，下部是聚合容器，上部连有带有刻度的毛细管。
将加有定量引发剂的单体充满膨胀计，在恒温水浴中聚合，单体转变为聚合物时密度增加，体积收缩，毛细管内液面下降。
每隔一定时间记录毛细管内聚合混合物的弯月面的变化，可将毛细管读数按一定关系式对时间作图。
再根据单体浓度，从而求出聚合总速率的变化情况。
动力学研究一般限于低转化率，在5-10％以下。
实验一膨胀计法测聚合反应速度
实验一膨胀计法测聚合反应速度实验报告课程名称： 化工专业实验 指导老师： 成绩：________________实验名称： 膨胀计法测聚合反应速度 实验类型： 高分子化学实验 同组学生姓名：一、实验目的和要求 二、实验内容和原理三、主要仪器设备 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析七、讨论、心得一、实验目的1．掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2．了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验原理聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
专业：姓名： 学号：连锁聚合一般可分成三个基元反应：引发、增长、终止。
若以引发剂引发，其反应式及动力学如下： 引发：*2R I dk −→−**M M R →+ []I fk R d i 2*=（1）增长：*1*+−→−+n knM M Mp]][[*M M k R p p =（2）终止：p M M t k n m−→−+**[]2M k R t i =（3）式中：I 、M 、R *、M *、P 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
R i 、R p 、R t 、k d 、k p 、k t 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率，[ ]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示，即聚合速度应等于单体消失速度，[]dtM d R -≡。
只有增长反应才消耗大量单体，因此也等于增长反应速率。
在低转换率下，稳态条件成立，R f = R t ，则聚合反应速率为：[][][][]M I K M I k fk k dt M d td p 2/12/12/12=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=（4）式中K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时，由于聚合物密度比单体密度大，体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化，可以计算反应转化率。
实验名称： 膨胀计法测定聚合反应速率 姓名：学号：本实验采用膨胀计法测聚合反应速率，膨胀计法的原理是利用聚合过程中体积收缩与转化率的线性关系。
实验二膨胀计法测定苯乙烯聚合的反应速率
实验2 膨胀计法测定苯乙烯聚合的反应速率一、 实验目的1. 通过测定苯乙烯本体聚合过程中转化率的变化，对聚合反应动力学有一个初步的认识。
2. 掌握膨胀计测定聚合反应速率的原理和方法。
3. 学会实验数据的处理。
二、 实验原理聚合反应中不同的聚合体系与聚合条件具有不同的聚合反应速率。
聚合反应速率的测定对于工业生产和理论研究有着重要意义。
膨胀计法测定苯乙烯本体聚合的反应速率的原理是利用单体与聚合物的密度不同。
单体密度小， 聚合物密度大，故在聚合反应过程中随着聚合物的生成，体系的体积会不断收缩。
这是因为单体形成聚合物后分子间的距离减小的结果。
若取一定体积的单体进行聚合，则在聚合过程中随着转化率的增加反应体系的体积发生变化，这样就可换算出单体形成聚合物的转化率，绘出转化率-时间关系曲线， 从聚合反应速率与转化率-时间曲线的关系即可求出聚合反应速率。
在聚合反应的整个过程中，聚合速率是不断变化的。
聚合速率的变化通常可根据转化率(c)-聚合时间 (t) 曲线来观察和计算。
式中 0][M ——起始单体浓度，mol/L ； t M ][——聚合时间为t 时的单体浓度，mol/L 。
而聚合反应速率 (R p ) 与转化率 (c)-聚合时间 (t) 曲线的斜率有如下的关系故可按下式计算聚合反应速率式中 t c d d ——转化率-聚合时间曲线的斜率。
膨胀计是装有毛细管的特殊聚合容器。
它是由反应瓶与毛细管通过磨口连接而成的。
将一定量的溶有引发剂的单体置于反应瓶中，装好毛细管后置于恒温水浴之中，随着聚合反应的进行，毛细管单体液面下降。
聚合过程中体系体积的变化可直接从毛细管液面下降来读出。
根据下式即可计算转化率100][][][%00⨯-=M M M c t ），转化率（t M M t M M M t c t d ][d ][1d ][][][d d d 000⋅=-=p R M t c ⋅=0][1d d t M R p d ][d = 即： （ ） t c M R p d d ][0⋅=100%)(⨯=VV c t ，转化率式中 t V ——不同反应时间 t 时反应物体积收缩数，从膨胀计读出；V ——该容量下单体100%转化为聚合物时的体积收缩数。
神奇膨胀实验通过化学反应制作可膨胀的物质
神奇膨胀实验通过化学反应制作可膨胀的物
质
在化学实验中，有一种非常有趣的实验被称为神奇膨胀实验。
这种
实验通过特定的化学反应制作出一种可以膨胀的物质，给人一种神奇
的视觉效果。
在这篇文章中，我们将深入探讨神奇膨胀实验的原理、
步骤以及实验过程中需要注意的事项。
首先，神奇膨胀实验的原理是基于化学反应中气体的生成。
通过合
适的化学物质混合，可以释放出大量气体，导致物质的体积迅速增大。
这种现象在实验中表现为物质的膨胀，给人一种奇妙的感觉。
接下来，我们来介绍神奇膨胀实验的步骤。
首先，选择适当的化学
试剂，例如小苏打和醋。
将它们按照一定的比例混合在一起，然后快
速将混合液倒入一个密封的容器中。
在化学反应进行的过程中，会产
生大量气体，导致容器内的压力增加，从而使物质膨胀。
当容器打开时，气体会迅速释放出来，物质也会迅速恢复到原来的状态。
在进行神奇膨胀实验时，有一些需要注意的事项。
首先，实验要在
通风良好的地方进行，不要长时间接触化学试剂。
其次，实验过程要
小心操作，防止发生意外。
最后，实验完成后要及时清理实验器材，
避免化学物质残留对环境造成危害。
总的来说，神奇膨胀实验是一种很有趣的化学实验，能够通过化学
反应制作出可膨胀的物质。
通过这个实验，我们不仅可以了解化学反
应的原理，还可以在实践中提升动手能力和实验技能。
希望大家能够在实验中获得乐趣，同时注意安全，享受实验带来的神奇体验。
膨胀原理的实验报告
膨胀原理的实验报告实验报告：膨胀原理的研究实验目的：本实验旨在探究在固体中加热会引起膨胀的原理，并通过实验验证这一原理。
实验材料和仪器：1. 两个不同种类的固体棒（如铁棒和铝棒）2. 温度计3. 两个夹子或支架4. 加热设备（如酒精灯或燃气灯）实验步骤：1. 准备固体棒并将它们固定在夹子或支架上，确保能够容易地接触到另一端。
2. 使用温度计测量室温，并记录下来。
3. 将加热设备放在固体棒的一端，并开始加热。
4. 每隔一段时间测量一次固体棒的温度，并记录下来，直到固体棒的温度显著升高。
5. 将温度数据制成图表，其中X轴为时间，Y轴为温度。
6. 分析结果并得出结论。
实验结果：在初始阶段加热后，固体棒的温度开始缓慢上升。
随着加热时间的增加，温度升高的速度也逐渐增加。
当固体棒的温度接近一定值时，温度升高的速度开始减缓，最终达到稳定状态。
铁和铝的膨胀速度和最终的膨胀量可能会有所不同。
实验分析与讨论：根据实验结果，我们可以得出结论：加热固体会使其温度升高，并且随着温度升高，固体会膨胀。
这是由于固体内部的粒子受到加热，其振动增加，激发了原子和分子之间的更强的相互作用力，导致固体膨胀。
当温度升高，固体内的粒子振动范围也增大，导致固体的体积扩大。
此外，我们还可以观察到不同材料的固体在加热后的膨胀行为可能有所不同。
例如，在相同条件下，铁的膨胀速度可能较慢，而铝的膨胀速度可能较快。
这是因为不同材料具有不同的热膨胀系数，即单位温度升高时对应的单位长度变化量。
不同材料的原子结构和相互作用力的差异导致其热膨胀系数的差异，从而表现出不同的膨胀特性。
实验中的误差分析可能包括温度计的准确性、加热时间的控制以及固体棒受周围环境温度的影响。
为了提高实验精度，我们应使用准确的温度计，并确保加热时间的一致性。
此外，为了减小外部环境温度对实验结果的影响，在实验进行时宜放置在恒温器或控制室内环境温度稳定。
结论：通过本实验，我们验证了在固体中加热会引起膨胀的原理。
加聚反应动力学——膨胀计法测反应速度
实验三 加聚反应动力学——膨胀计法测反应速度一、 实验目的膨胀计法是测定聚合速度的一种方法。
它的依据是单体密度小，聚合物密度大，因此随着聚合反应的进行，体积会发生收缩。
当一定量单体聚合时，体积的变化与转化率成正比。
如果将这种体积的变化放在一根直径很长很窄的毛细管中观察，其灵敏度将大为提高，这种方法就是膨胀计法。
通过本实验应达到以下的目的：1、用膨胀计法通过体积收缩进行加聚反应动力学的研究；2、学会处理加聚反应动力学数据，画出转化率与时间的关系图，计算苯乙烯聚合反应速度常数k 。
二、 实验原理从自由基加聚反应的机理及动力学研究与实验都证明苯乙烯聚合的动力学过程，基本上可由下式描述：（1）此式表示聚合反应速度与引发剂浓度的平方根成正比，与单体浓度成正比。
如果转化率低，（<16%），可假定引发剂浓度保持恒定，则可得下式：（2）式中为起始单体浓度；M 为时间t 时的单体浓度；k 为反应速度常数。
此式是直线方程。
若以对t 作图，其斜率即为k 。
由于单体与聚合物的密度不同，在单体聚合时必然发生体积的变化，故可通p v []I []M 0M [][]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛M M 0ln过加聚反应时体积的变化求得转化率，从转化率则可求得不同时间的单体浓度，进而可求得反应速度常数。
三、仪器与试剂1、仪器超级恒温器；读数显微镜（0.01mm）；毛细管膨胀计（见图3-1示意）；精密温度计（100℃，精度0.1℃）1支；移液管（10ml）；烧杯（50ml）；称量瓶；注射器；秒表；吸球等。
2、试剂苯乙烯（CP，经新蒸馏）；偶氮二异丁腈（CP，经重结晶，熔点为103-104℃）四、实验步骤膨胀计体积及毛细管直径的测定毛细管直径的测定是将水银装入膨胀计（见图3-1）的毛细管中（长约2-3cm），在读数显微镜下读出该段的长度。
如此反复，读出毛细管各段长度Li，倒出水银并称重W，记录当时室温t，查出该温度下水银的密度（d），则各段毛细管直径Di为：膨胀计毛细管直径D取Di的算术平均值。
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度-高分子物理-实验10-10
实验十膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度一．实验目的1．掌握膨胀计法测定聚合物玻璃化温度的方法。
2．了解升温速度对玻璃化温度的影响。
3. 深入理解自由体积概念在高分子学科中的重要性。
二．实验原理某些液体在温度迅速下降时被固化成为玻璃态而不发生结晶作用就叫做玻璃化转变，其发生转变时的温度称玻璃化温度，记作T g。
聚合物具有玻璃化转变现象。
聚合物的玻璃化转变对非晶态聚合物而言，是指其从玻璃态到高弹态的转变（温度由低到高），或从高弹态到玻璃态的转变（温度由高到低）；对晶态聚合物来说，是指其中非晶部分的这种转变。
玻璃化温度T g是聚合物的特征温度之一，它是高分子链柔性的指标，可以作为聚合物的特征指标，。
从工艺角度来看，T g是非晶态热塑性塑料（如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和硬质聚氯乙烯等）使用温度的上限，是橡胶使用温度的下限，具有重要的工艺意义。
当聚合物由玻璃态转变为高弹态时，模量下跌3~4个数量级，材料从坚硬的固体转变成柔软的弹性体。
许多其它物理性质，如体积(比容)、热力学性质(比热、焓) 和电磁性质(介电系数、介电损耗、核磁共振吸收谱线宽度等)都有明显的变化。
聚合物的玻璃化转变现象是一个极为复杂的现象，它的本质至今还不完全了解。
对聚合物玻璃化转变本质的看法集中起来有两种，一种观点认为玻璃化转变本质上是个动力学问题，是一个弛豫过程。
聚合物有自己的分子内部时间尺度，当外力作用时间（或实验观察时间、或实验时间）与这内部时间尺度同数量级时即发生松弛转变。
玻璃化转变就是外力作用时间与聚合物链段运动的松弛时间同数量级时的松弛转变。
另一种观点认为玻璃化转变本质上是一个平衡热力学二级相变，而实验观测到的具有动力学性质的T g是需要无限长时间的热力学转变温度的一个显示。
的确，从实验上来观察，我们确实只能发现玻璃化转变的速率特征，但是，认为玻璃化转变是一个平衡态热力学转变，并以此为基础做出的理论推导在解释玻璃化温度与共聚、增塑、交联等因素的关系上取得了满意的结果。
膨胀实验报告
汇报人：XX
制造工艺：制造工艺对膨胀速度有影响
环境湿度：环境湿度增大，膨胀速度减慢
时间：随着时间的增加，膨胀速度逐渐减慢
对实验结果的反思与展望
展望未来，提出了对膨胀理论的改进和完善，以及对实际应用的展望
对实验结果的深入分析，提出了新的研究方向和思路
实验过程中出现的问题及解决方案，为后续实验提供了参考
实验结果与预期相符，证明了膨胀果分析
膨胀率：测量膨胀前后体积的变化率
压力影响：不同压力下膨胀率的变化
材料影响：不同材料膨胀率的比较
温度影响：不同温度下膨胀率的变化
实验误差分析：讨论实验过程中的误差来源及影响程度
结果图表展示
实验数据：包括温度、压力、体积等数据
数据分析：对实验数据进行分析，得出结论
实验记录：记录实验过程中的重要数据和观察结果，以便进行分析和总结
称取膨胀剂：按照实验要求准确称取膨胀剂
倒入模具：将浆液倒入准备好的模具中，注意不要溢出
脱模：固化完成后，将膨胀剂从模具中取出，观察膨胀效果
实验数据处理方法
数据采集：使用传感器、数据采集器等设备获取实验数据
数据清洗：去除异常值、缺失值等无效数据
实验设备
膨胀仪：用于测量样品的膨胀率
压力计：用于测量实验过程中的压力
样品容器：用于盛放样品并进行膨胀实验
温度计：用于测量实验过程中的温度
实验试剂
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
试剂浓度：0.1M
试剂名称：硫酸铜溶液
试剂作用：用于生成硫酸铜晶体
试剂制备方法：将硫酸铜溶解在水中，配制成0.1M的溶液
数据分析：使用统计分析、数据挖掘等方法对数据进行处理和分析
节流膨胀实验
一、节流膨胀实验（多孔塞实验）焦耳实验过于粗糙，难以观察出应有的变化，后来在汤姆生(Thomson) 的建议下，焦耳和汤姆生二人共同进行了节流膨胀实验。
实验的结果为致冷技术和气体的液化方法提供了重要的理论根据。
下为一节流膨胀实验装置在一绝热容器AA ′ 的中间装有以棉花或其它多孔物质构成的多孔塞，塞的两边容有压力分别为p 1 和p 2 的同一气体。
( p 1 > p 2 ) 。
当缓慢推动左边活塞使气体流经多孔塞并进入右边容器中，右边气体膨胀向外推动活塞而使提及膨胀。
整个过程进行得非常缓慢，以至于两边气体压力基本上保持不变。
左、右两边气体的温度分别可用T 1 和T 2 两温度计观测。
设有气体的物质的量n 自左边容器进入右边容器，它在左边温度T 2 压力为p 2 所占有体积为V 2 。
实验是在绝热条件下进行的，过程Q =0 。
由第一定律ΔU = W a =-[ p 2 V 2 +(- p 1 V 1 )] = p 1 V 1 - p 2 V 2又ΔU = U 2 - U 1∴U 2 - U 1 = p 1 V 1 - p 2 V 2U 2 + p 2 V 2 = U 1 + p 1 V 1或H 2 = H 1（1-51）可见节流膨胀过程为一“ 等焓过程” 。
二、焦耳－汤姆生系数( μ J-T )由实验观测出在节流膨胀中，气体压力变化的同时，往往也发生温度的变化。
常定义焦耳－汤姆生系数μ J-T 以表示节流膨胀中温度随压力变化关系：（1-52）或（1-53）后者为较大温度范围内的平均值。
μ J-T >0 表示节流膨胀后气体温度下降；μ J-T <0 表示节流膨胀后气体温度升高；μ J-T =0 表示节流膨胀后气体温度不变；三、等焓线与转化曲线：为了求μ J-T 的值，必须作出等焓线，这要作若干个节流过程实验，在T-P 图上得到若干个点，将点连结就是等焓线。
如图1-15 。
在线上任意一点的切线，就是该温度压力下的μ J-T 值。
简单的膨胀实验报告
简单的膨胀实验报告1. 实验目的通过一次简单的实验，观察和探究物质的膨胀性质，并了解膨胀现象的原理。
2. 实验器材与原料- 火柴盒- 笔- 实验用水- 温度计- 烧杯- 量杯- 水槽- 纸巾- 实验报告表格3. 实验步骤a. 准备工作1. 清理实验台，确保实验环境整洁。
2. 取出一只火柴盒，用笔在盒底部勾画一个方格。
b. 实验操作1. 将火柴盒放置在水槽中，用水槽装满水，使火柴盒完全浸泡在水中。
2. 等待片刻，观察火柴盒是否出现膨胀的现象。
c. 数据记录与分析1. 在实验报告表格中记录观察到的结果。
2. 根据观察结果分析导致火柴盒膨胀的原因。
4. 实验结果与观察根据实验操作，观察到以下结果：- 火柴盒底部的方格明显变形，尺寸变大。
5. 数据分析与讨论根据以上观察结果，我们可以得出结论：火柴盒在浸泡在水中的过程中，发生了膨胀现象。
这是由于物质的热胀冷缩性质导致的。
6. 膨胀现象的原理在实验中，当火柴盒浸泡在水中时，水分子通过与火柴盒表面的分子碰撞，传递能量，并将能量转化为热。
由于热胀冷缩性质，物质在受热时会膨胀，体积变大。
7. 实验思考与总结通过本次实验，我深刻意识到了物质的热胀冷缩性质以及膨胀现象的原理。
同时，实验中我也明白了正确记录数据和及时整理实验结果的重要性。
实验过程中的观察与分析让我更好地理解了物质的性质，并且通过实验思考，我意识到物质的膨胀性质在日常生活中有着广泛的应用，例如在温度变化较大的地区，建筑物的设计和施工需要考虑物质的膨胀和收缩来确保结构的稳定性。
8. 实验安全注意事项- 实验中需注意用火柴盒代替脆弱的材质，确保实验安全。
- 实验仅可由指导老师或者专业人员指导下进行。
以上就是本次关于膨胀性质的实验报告，通过本次实验，我们深入了解了物质的膨胀性质和实验的操作流程。
希望本次实验报告能对读者有所启发和帮助。
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实验报告
课程名称： 化工专业实验 指导老师： 卜志扬 介素云 成绩：_______________ 实验名称： 膨胀计法测定聚合反应速率
一. 实验目的
1. 掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2. 了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二. 实验原理
聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分成三个基元反应：引发、增长、终止。
若以引发剂引发，其反应式及动力学如下：
引发： •
−→−
R I d
k 2 ••→+M M R
][2I fk R d i =•
(1)
增长： •+•−→−+1n k
n M M M p
]][[M M k R p p •=
(2)
终止： p M M t
k
n m −→−
+••
2][M k R i i =
(3)
式中I 、M 、R •、M •、P 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
R i 、R p 、R t 、k d 、k p 、k t 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率。
[ ]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示，即聚合速度应等于单体消失速度，dt
M d R ]
[-
≡。
只有增长反应才消耗大量单体，因此也等于增长反应速率。
在低转化率下，稳态条件成立，R f =R t ，则聚合反应速率为：
][][][)2(]
[21211M I K M I k fk k dt M d t
d p == (4)
式中K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时，由于聚合物密度比单体密度大，体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化，可以计算反应转化率。
聚合速率的测定方法有直接法和间接法两类。
直接法有化学分析法、蒸发法、沉淀法。
最常用的直接法是沉淀法，即在聚合过程中定期取样，加
装
订
线
沉淀剂使聚合物沉淀，然后分离、精制、干燥、称重，求得聚合物量。
间接法是测定聚合过程中比容、粘度、折光率、介电常数、吸收光谱等物性的变化，间接求其聚合物的量。
膨胀计法的原理是利用聚合过程中体积收缩与转化率的线性关系。
膨胀计是上部装有毛细管的特殊聚合器，如图2所示，体系的体积变化可直接从毛细管液面下降读出。
根据下式计算转化率：
%100'
⨯=
V
V C (5)
式中C 为转化率。
V’表示不同反应时间t 时体系体积收缩数，从膨胀计的毛细管刻度读出；V 表示该容量下单体100%转化为聚合物时体积收缩数。
dP
dM
V V V V V M
M P M -=-= (6)
式中d 为密度，下标M 、P 分别表示单体和聚合物。
本实验以过氧化二苯甲酰（BPO ）引发甲基丙烯酸甲酯（MMA ）在60℃下聚合。
甲MMA 在60℃的密度取8957.060
=M d g/cm 3，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）取179.160
=P d g/cm 3。
三. 实验仪器及药品 仪器：
仪器名称 规格 数量 膨胀计 定制加工 一套 烧杯 50ml 一只 恒温水浴槽 一套 量筒 25 ml 一只 玻棒 一根 秒表
一只
另备试管夹、橡皮筋、乳胶管、乳胶手套、铁旋塞、吸耳球等
试剂：
试剂名称
规格
用量 甲基丙烯酸甲酯（MMA ） 新鲜蒸馏，BP=100.5℃ 16ml 过氧化二苯甲酰（BPO ） 重结晶 0.15g 洗液 自配 500ml 丙酮
化学纯
图1 玻璃膨胀计示意图
四. 实验步骤
准确量取16ml MMA 和0.15g BPO ，在50ml 烧杯内混合均匀后，倒入膨胀计下部至半磨口处，插上毛细管，此时液面上升至毛细管（1/4～1/3）刻度处，检查膨胀计内有无气泡后，用橡皮筋固定膨胀计的毛细管与下部。
将装有反应物的膨胀计浸入60±0.5℃的恒温水浴中。
由于热膨胀，毛细管内液面不断上升，当液面稳定不动时，可认为体系达到热平衡。
记录时间及膨胀计的液面高度作为实验起点，观察液面变化。
液面一开始下降表示反应开始，记时。
随后，每隔5min 读一次毛细管体积变化至实验结束。
（一般做六点
左右，点数太多，体系粘度过大，使毛细管难以取下）
1、注意膨胀计磨口的配套，使用时毛细管与反应器耳朵对耳朵，对上后将磨口转动一下，橡皮经
一定要扎紧，严防实验时水进入膨胀计内。
2、反应结束后马上取出样品，迅速使反应器与毛细管分离，以免膨胀计粘结，用丙酮将反应器和
毛细管清洗干净。
五、数据记录与处理
1. 诱导期：下午16点19分47秒到达热平衡，16点21分6秒反应开始，诱导期液面指示8.240
2. 转化率～时间（C ～t ）曲线：根据式(5)及(6)求得不同反应时间t 下的转化率C 。
以C 对t 作图得C ～
t 曲线。
从斜率求得反应速率dt
dc
M R ]
[=，以mol/L.min 表示。
dP
dM
V V V V V M
M P M -=-=，V=3.845, 时间t/min 0 5 10 15 20 25 30 液面高度h 8.24 8.202 8.173 8.148 8.116 8.085 8.058 不同t 时体积收缩数v'/ml 0.038 0.067 0.092 0.124 0.155 0.182 转化率C(10^-2） 0 0.988 1.743 2.393 3.225 4.031 4.733
反应速率R=0.156
3. 反应总速率常数：式(4)可重写为：
dt I K M
M d 21][]
[=-
积分，得： t I K M M 10
][]
[][ln = (7)
t I K c
1][11
ln
=- (7a)
式中[M]0为起始单体浓度。
以c
-11ln
对t 作图，其斜率为2
1][I K 。
在低转化率下，[I]可认为不变，即[I]等于引发剂起始浓度[I]0。
则可得反应总速率常数K 。
若已知BPO 在60℃下的k d 及引发MMA 的引发效率f （查得60℃时
492.0,1012.115=⨯=--f s k d ），则进一步可求得2
1t p k k 。
时间t/min
0 5 10 15 20 25 30 ln 1/(1-C)
0 0.00993 0.0176 0.0242 0.0327 0.0411 0.0485
引发剂起始浓度【I】=0.15/242.22/(16*10^-3)=0.0387mol/L
所以反应总速率常数K=8.133*10^-3
Kp/Kt(1/2)=3.465
六、思考题
1.分析在实验过程中诱导期产生的原因。
Bpo受热分解有笼蔽效应，伴随副反应，引发剂分解产生的初级自由基开始时无法发生链引发反应，体系中存在一些具有阻聚和缓聚作用的杂质，初级自由基和这些杂质而终止，表面上聚合没有发生
2.要做好本实验，应注意哪些问题？
防止实验时水进入膨胀计，膨胀计需要完全插入恒温槽，反应结束后应迅速使反应器和毛细管分离，准确记录诱导期。