材料物理化学实验赵
常见材料的物理化学性能研究方法
常见材料的物理化学性能研究方法材料科学作为一门独立的学科,研究材料的结构、性质、性能和应用,是支撑现代科技和产业发展的重要基础学科之一。
而材料的物理化学性能是研究材料的重要方面之一,它包括了很多方面,如力学性能、热学性能、光学性能、电学性能等。
为了深入了解材料的物理化学性能,需要运用一些相应的实验和分析方法。
本文将介绍常见的材料的物理化学性能研究方法。
一、力学性能测试力学性能是指材料在外力作用下的表现(变形和破坏)能力,包括硬度、强度、韧性、延展性等。
常见的力学性能测试方法有压缩实验、拉伸实验、弯曲实验等。
1. 压缩实验压缩实验是用方向垂直于试样的外力使之发生塑性变形,从而确定试样的抗压强度。
压缩实验通常使用万能试验机,能够控制压缩速度、载荷等参数。
通过压缩实验可以得出试样的力-位移曲线和应力-应变曲线等数据。
2. 拉伸实验拉伸实验是将试样置于两夹持头之间,以一定速率拉伸试样,使之产生塑性变形并伸长,达到抗拉强度的测试目的。
拉伸实验通常使用万能试验机,能够测量拉伸力和伸长量,从而得出应力-应变曲线和塑性区应变等数据。
3. 弯曲实验弯曲实验是通过对试样进行三点或四点弯曲的方式来测量其弯曲应变和应力。
在实验中,需要确定弯曲曲率半径、弯曲角度和外加载荷等参数。
通过弯曲实验可以得出试样的弯曲应力-应变曲线和变形硬度等数据。
二、热学性能测试热学性能是指材料在热作用下的反应能力和表现能力,包括热膨胀、热导率、比热容等。
常见的热学性能测试方法有热膨胀实验、热导率实验、比热容实验等。
1. 热膨胀实验热膨胀实验是测量材料在温度变化时的膨胀量变化。
可通过光杠杆、电子传感器、位移传感器等仪器进行测量。
通过热膨胀实验可以得到试样的温度膨胀系数和热膨胀曲线等数据。
2. 热导率实验热导率实验是测量材料在热传导过程中传递热量的能力。
可通过热流法、转动式法、相互引导法等方法进行测量。
通过热导率实验可以得出试样的热导率和热传导曲线等数据。
材料物理化学
材料物理化学材料物理化学是研究材料的结构、性质和变化规律的一门学科,它涉及了物理学和化学两个领域的知识。
在材料科学领域中,物理化学的研究对于材料的设计、制备和性能优化具有重要意义。
本文将从材料物理化学的基本概念、研究方法和应用领域等方面进行介绍。
材料物理化学的基本概念。
材料物理化学是研究材料表面、界面及内部结构的物理化学过程的学科。
它主要包括材料的结构与性能、材料的相变规律、材料的表面与界面现象等内容。
材料的结构与性能研究了材料的晶体结构、缺陷结构、晶体生长机理等与材料性能之间的关系;材料的相变规律研究了材料在不同条件下的相变行为和相变动力学规律;材料的表面与界面现象研究了材料的表面活性、表面能、界面扩散等现象对材料性能的影响。
材料物理化学的研究方法。
材料物理化学的研究方法主要包括实验研究和理论计算两种。
实验研究是通过对材料进行各种物理化学性质的测试和分析,来揭示材料的结构与性能之间的关系。
常用的实验手段包括X射线衍射、电子显微镜、原子力显微镜等。
理论计算则是通过建立材料的物理化学模型,利用量子力学、分子动力学等方法,计算材料的结构、能量、振动等性质。
这两种方法相辅相成,共同推动了材料物理化学的发展。
材料物理化学的应用领域。
材料物理化学的研究成果在许多领域都有着重要的应用价值。
在材料制备方面,材料物理化学的研究可以指导材料的合成方法和工艺参数的选择,提高材料的制备效率和性能。
在材料性能优化方面,材料物理化学的研究可以帮助人们理解材料的性能来源,为材料的性能改进提供科学依据。
在材料应用领域,材料物理化学的研究可以拓展材料的应用范围,提高材料的使用寿命和稳定性。
总结。
材料物理化学作为一个重要的交叉学科,对于材料科学的发展和应用具有重要意义。
通过对材料的结构、性能和变化规律的研究,可以为材料的设计、制备和应用提供科学依据,推动材料领域的发展。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解材料物理化学这一学科,并对材料科学有更深入的认识。
物理化学实验报告
物理化学实验报告引言:物理化学实验是化学专业的重要组成部分,通过实验可以加深对物理化学原理的理解和应用。
本文将为您介绍一次物理化学实验的过程和结果,并分析实验中遇到的问题以及解决方法。
实验目的:本次实验的目的是研究气体的状态方程,探究气体的压强、体积和温度之间的关系,验证理想气体状态方程在一定条件下的适用性。
实验原理:根据理想气体状态方程P•V=n•R•T,其中P为气体的压强,V为气体的体积,n为物质的物质量,R为气体常数,T为气体的温度。
实验中可以通过改变温度和气体的体积来研究气体的压强变化,从而验证理想气体状态方程。
实验步骤:1. 准备实验所需材料:气密容器、压力计、温度计、气体源等;2. 将压力计插入气密容器内,并调整到适当的位置;3. 打开气体源,使气体进入气密容器,观察压力计的读数;4. 将容器放入恒温水槽中,控制温度,并记录压力计的读数;5. 根据压力计的读数和已知的温度、体积等数据,计算气体的压强。
实验结果和分析:在实验过程中,我们根据不同的温度和体积情况,记录了气体的压强数据。
通过对实验结果的分析,我们发现实验中存在的一些问题。
1. 温度的控制:在实验中,我们遇到了温度难以精确控制的问题。
由于恒温水槽的温度变化较缓慢,导致实验结果可能受到一定的误差影响。
为了提高实验结果的准确性,我们可以使用更精确的温度控制装置或者采用多种温度下的数据来绘制气体的压强-温度关系曲线。
2. 气密容器的泄漏:在实验过程中,气密容器可能存在泄漏现象,会导致实验结果不准确。
为了解决这个问题,我们可以使用更好的密封性能的气密容器,并检查容器是否存在漏气的情况。
3. 温度和压强的变化关系:通过实验结果的统计和分析,我们发现温度和压强之间存在一定的线性关系。
根据理论知识可以得知,在恒温条件下,温度和压强成正比,即温度升高时,气体压强也会增加。
这与理想气体状态方程的预期结果相符合。
结论:通过本次实验,我们验证了理想气体状态方程在一定条件下的适用性。
材料物理化学实验
材料物理化学实验实验要求1。
班长根据学生人数把每个班分成八组。
2.实验结束后,换一个班;3。
班长与实验老师保持联系,并在要求的时间和地点与班进行实验。
4.预览实验内容;5。
实验材料首页的“原始数据记录”要求每组打印一份,写记录相关数据。
实验结束后,小组成员必须在老师的签字后才能离开。
6.实验报告应按“材料物理化学实验报告格式”模板书写(需要打印模板和手写),并粘贴原始数据记录表。
小组成员可以复制和粘贴小组的“原始数据记录”。
7.按照讲师的安排,按要求操作设备。
8.注意实验的安全性,保持实验室清洁。
材料理化-原始数据记录实验名称:实验时间:;室温:同组学生:实验数据记录:导师签名:日期:月,备注:1。
上课时准备好这张记录纸,并按照实验的要求进行记录。
完成后,讲师将在上面签名。
2.这份记录需要附在实验报告上,可以复印。
实验ⅰ冷凝物燃烧焓的测定1。
实验目的:1。
用弹性量热计测定萘的燃烧焓2,了解量热仪的原理和结构,掌握其使用方法第二,实验原理:在适当的条件下,许多有机物质可以迅速而完全地氧化,这为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。
如果被测物质能够快速完全燃烧,则需要强氧化剂。
压力为1.5-2兆帕的氧气经常在实验中用作氧化剂。
当用氧弹量热计进行测试时(见实验装置的一部分),氧弹被放在一个装满一定量水的金属桶中,桶外有一个空气隔热层,外面有一个恒温夹套。
样品在定容氧弹中燃烧释放的热量、点火丝燃烧释放的热量以及痕量氮从氧中痕量氮氧化为硝酸产生的热量大部分被桶中的水吸收。
另一部分被氧弹、水桶、搅拌器、温度计等吸收。
假设量热计和环境之间没有热交换,可以写出以下热平衡公式:-Qv×a-q×b+5.98c = K△t (1)(近似平衡)Qv-待测物质的恒定体积热值,j g-1;a-待测物质的质量,g;q-自燃灯丝的热值,j g-1(铁丝为-6.7 kj g-1);b-燃烧的火绒的质量,g;5.98-硝酸生成热。
物理化学的实验技术及其应用案例
物理化学的实验技术及其应用案例物理化学是化学和物理学的基础学科,其研究对象是物质在化学反应中所涉及的物理现象、原理和规律。
实验技术是物理化学研究的重要手段,也是实践能力的锻炼过程。
本文将介绍物理化学实验技术及其应用案例。
一、物理化学实验技术1.制备实验技术制备实验技术是物理化学实验中最基础的核心技术之一。
制备实验技术包括物质的纯化、分离、测定、合成等多个方面。
例如,化学计量、浓度计算,以及简单的化学反应实验都属于制备实验技术范畴。
2.分析实验技术分析实验技术是物理化学实验中的另一个重要方面。
分析实验包括物质的结构和性质的分析与测定,如分光光度法、色谱法、电化学分析等。
分析实验技术常用于对物质进行鉴定和定量分析,能够帮助科学家更全面地了解物质性质和特性。
3.物理实验技术物理实验技术是物理化学实验中的另一个重要方向。
物理实验技术包括测量各种物理量、制备物理实验装置等。
例如,凝固点、沸点测定,等动力学测定。
二、实验技术在物理化学中的应用案例1.化学反应中识别化学物质在物理化学实验中,识别化学物质是一项重要的实验技术。
科学家们常使用红外光谱、质谱和核磁共振等分析技术,识别不同化学物质之间的差异。
经常使用的一种识别化学物质的方法是对不同样品进行红外光谱分析。
红外光谱法利用物质在特定波长范围内的吸收光谱,识别化学物质的性质和结构。
例如,在药学领域中,科学家们通常使用红外光谱法来分析药品是否合格。
他们将药品在分光光度计上分析,以测定药品的化学性质和结构,从而保证药品的质量。
2.物质的热力学性质测量物质的热力学性质测量是物理化学的一个重要实验方向。
科学家们使用热量计、差式扫描量热法等技术,对物质的热力学性质进行测量。
这些技术对研究物质的热力学性质和热力学变化有重要意义。
例如,研究金属与非金属的冶炼过程时,科学家们使用差式扫描量热法测量反应时的热变化量,从而更好地了解反应的性质。
除此之外,在化学反应的结构分析中,科学家们也常常使用热量计的方法,对反应中热能变化进行测定。
材料物理与化学专业课程
材料物理与化学专业的课程主要包括物理化学类、材料科学类和工程类等。
1. 物理化学类:热力学统计物理、量子力学、固体物理、晶体物理学基础等。
2. 材料科学类:材料概论、材料科学基础、材料工程基础、材料力学性能等。
3. 材料工程类:工程制图、流体流动基础、热量传递、传质过程及其控制、材料及其产品设计等。
4. 实验类:物理实验、化学实验、计算机基本操作实验、电子电工实验、材料科学基础实验等。
此外,还有一些专业课程,如高分子合成化学、高分子凝聚态物理、有机化合物结构分析与鉴定、高等有机化学、材料界面科学、固体化学导论、功能材料学、等离子体化学与技术、生物医用材料、薄膜技术、含能材料燃烧与催化、树脂基复合材料等。
以上信息仅供参考,具体课程安排可以查询学校官网。
材料学与材料物理化学
材料学与材料物理化学材料学是研究材料的性能、结构和制备方法的学科,而材料物理化学则是研究材料的物理和化学性质及其相互关系的学科。
两者在研究材料领域中起着重要的作用。
材料学涵盖了广泛的领域,包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等。
它的研究对象是材料的结构、性能和制备方法。
结构是指材料的原子、分子或晶体排列方式,性能则是指材料的物理、化学和力学性质。
制备方法则包括材料的合成、加工、改性等工艺过程。
通过对材料的结构与性能的研究,可以设计和制备具有特定功能的材料,满足不同领域的需求。
材料物理化学是材料学的重要分支,它研究的是材料的物理和化学性质,以及这些性质与材料结构之间的关系。
物理性质包括电学、磁学、光学等,化学性质则涉及化学反应、氧化还原等。
通过研究材料的物理和化学性质,可以深入了解材料的行为和性能,为材料的设计和应用提供理论指导。
材料学与材料物理化学的研究方法包括实验和理论两种。
实验方法通过对材料进行制备、表征和测试,获取材料的结构和性能数据。
常用的实验技术包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等。
理论方法则通过建立数学模型和计算方法,预测和解释材料的性质和行为。
常用的理论方法包括密度泛函理论(DFT)、分子动力学模拟(MD)等。
材料学与材料物理化学的研究在许多领域都有应用。
在能源领域,研究人员可以通过改变材料的结构和性能,设计和开发高效的太阳能电池、锂离子电池等。
在电子领域,研究人员可以利用材料的物理和化学性质,开发出新型的半导体材料和器件。
在医学领域,研究人员可以利用材料的特殊性质,设计和制备用于生物医学应用的材料,如人工关节、生物传感器等。
材料学与材料物理化学的研究还涉及到环境保护和可持续发展。
研究人员可以通过材料的设计和制备,开发出环境友好的材料和技术,减少资源消耗和环境污染。
例如,研究人员可以利用可再生资源制备可降解的聚合物材料,替代传统的塑料制品。
材料学与材料物理化学是研究材料的性能、结构和制备方法的学科,它们在材料领域中起着重要的作用。
材料物理化学中的能带结构研究
材料物理化学中的能带结构研究能带结构是材料物理化学中的一个重要概念,它可以描述材料中电子的能量分布和输运特性。
在固体物理学、半导体材料、光电子学、化学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍能带结构的相关概念、研究方法以及应用领域。
一、能带结构的基本知识1. 能量带材料中的电子可以分布在不同能量区间内,称为能量带。
常见的能量带有价带和导带。
价带是最高占据能级以下的能带,电子在这个能带内可以与原子核形成化学键。
导带是在价带之上的能带,当电子被外界激发时可以跃迁到导带中,产生导电。
2. 能带结构能带结构是指材料中所有电子的能量分布情况。
在能带结构图中,纵坐标是电子的能量,横坐标是它们的动量(即波矢),每一个能带对应一段能量范围内的波矢。
对于一些半导体材料,还会有禁带存在,禁带是电子不能跃迁的一段能量范围。
禁带越宽,材料的导电性能就越差。
3. 能带计算方法能带计算方法主要有密度泛函理论(DFT)、紧束缚(TB)方法和自洽劳森-库伦(Kohn-Sham)方法等。
其中DFT方法是最常用的一种,它基于电子密度函数的变分原理,可以精确计算固体材料的结构和电子特性。
二、能带结构的实验研究1. 光电子能谱光电子能谱技术是探测材料中电子能量分布的有效方法之一。
它通过照射单色光子或白光等光源,使光学激发材料表面的电子,从而得到电子的能量分布情况。
这种技术可以用于研究半导体材料、金属表面等材料的能带结构。
2. X射线衍射X射线衍射技术可以测量固体材料中晶格的结构和位置。
将不同波长的X射线照射在固体材料上,其中一部分X射线会被材料原子散射,形成衍射图案。
通过分析衍射图案可以得到晶格常数、晶格形态以及材料中原子的分布情况等,进而对其能带结构进行研究。
三、能带结构在材料领域的应用1. 半导体器件能带结构在半导体器件的设计和制造中起着重要作用。
半导体器件的性能取决于其能带结构,如能带宽度、费米能级位置等。
通过研究能带结构和调控能带结构可以使半导体器件具备特定的电学、光学、磁学等性能。
大材料专业材料物理化学精品课程建设与教学实践
N0. 0 1 T ME D C T 0 I E U A 1 N Oe o e " t b l
大材料专业材料物理化 学精 品课程建设与教学实践
管登高 林 金辉 叶巧明 龙剑平
摘要 : 为加强材料物理化 学精品课程建设 , 高课程教 学质量 , 提 本文基 于成都理工大学材料科学与工程专业多年的教改实践 , 探讨 了大材料专业材料物理化学精品课程建设与教学 实践 中的一些热点 问题 , 出了应采取 的措施。 提 关键词 : 材料科学与工程 材料物理化学 教 学改革 精 品课程建设 中图 分类 号 : 620 G 4. 文 献标 识 码 : A DOI1 . 6 /in17 — 11 001 . 6 :03 9js . 2 8 8. 1 . 0 9 .s 6 2 00
5 改 革教 学 方 法 。 更新 教 学 手 段 51 采用多样 化、 . 立体式教学模式 , 面提高教学质量 全 多媒体课 件以其大量的视听信息及化静为动的手段 , 把教学
1 引言 精 品课程体现了新 时期社会 、 政治 、 经济 、 科技的发展对人才
பைடு நூலகம்
去更 突出体现 了大材料 的专业特点 , 更强调材料物理化学基础理 论 的理解和应用 , 更加重视培养和训练学生实际分析和解决问题
的 能力 。 4 加 强 课 程 内容 建 设 。 化 课 程 结 构 优 在大材料类 专业材料物理化学精品课程建设与教学实践 中, 我们根据新的专业培养计划和教学大纲的规定和要求 , 以材料组
量。
分、 结构与性能之 间相互关 系及其变 化规 律为主线 , 打破教材原 有体系 , 在将材料物理化学主要教学内容进行资源整合和优化 的 基础 上将课程 内容分成了如下四个模块 : 1材料的结构 、 质关 () 性 系模块 : 主要包括晶体结 构和缺陷 、 熔体和玻璃体 、 胶体 、 , 等 从多 角度学习晶体 、 非晶体 、 胶体 、 表面与界面等 的结构 、 性质和应用 , 体现认 识事物 的渐进性 、 规律性 和系统性 ;2 相平衡 与相 图模 () 块: 主要包括二元 、 三元体系的相 图及其应用等 , 通过对材料组织 结构的形成及相互转化和材料 的成 分 、 温度 、 压力之间 的相互关 系和规律 的学 习 , 为材 料设 计和 制定材料生 产工艺奠定科 学基 础 ;3 材料动力学模块 : () 主要包括涉及 与材料加工密切相关 的高 温下的材料动力学过程和规律 的扩 散 、 固态反应和烧结等 , 是材 料生产及使用过程的物理化学理论基础 ;4 新材料模块 : () 主要包 括新能 源材料 、 纳米材料 、 电子信息材料等 , 通过对作为高新技术 的基础 和先导的新材料的补充学 习 , 使学生对新材料的组成 、 结 构和性质有一定认识。 按照上述 四个模块 开展材料物理化学专业教学 , 有助于学生 深刻领 会材料组分 、 结构 与性 能之间相互关系及其变化规律 , 有 助于将 材料物理化学的理论基础知识 的学 习和工农业 生产 的具 体实践有机结合 , 有助于实现传统材料与新材料理论知识的融会 贯通 。我们按照这一模式进行材料物理化学专业教学 , 在实践 中 取得 了较好的效果。
材料物理综合实验报告
实验名称:材料物理综合实验实验日期:2023年3月15日实验地点:材料科学与工程学院实验室实验人员:张三、李四、王五一、实验目的1. 熟悉材料物理实验的基本操作和实验方法。
2. 掌握材料物理实验数据的处理和分析方法。
3. 培养实验者的动手能力和科学思维。
二、实验原理材料物理实验是研究材料性能、结构、制备及其相互关系的重要手段。
本实验主要涉及以下内容:1. 材料力学性能测试:通过拉伸、压缩、弯曲等实验,测定材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学性能。
2. 材料热性能测试:通过热膨胀、热导率等实验,测定材料的热膨胀系数、热导率等热性能。
3. 材料电性能测试:通过电阻率、介电常数等实验,测定材料的电阻率、介电常数等电性能。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:万能材料试验机、高温炉、低温箱、电阻率测试仪、介电常数测试仪等。
2. 试剂:实验所需的各种材料试样。
四、实验步骤1. 材料力学性能测试(1)将材料试样固定在万能材料试验机上。
(2)调整试验机参数,进行拉伸、压缩、弯曲实验。
(3)记录实验数据,分析材料的力学性能。
2. 材料热性能测试(1)将材料试样放入高温炉中加热至一定温度。
(2)记录材料的热膨胀系数。
(3)将材料试样放入低温箱中冷却至一定温度。
(4)记录材料的热导率。
3. 材料电性能测试(1)将材料试样放入电阻率测试仪中。
(2)记录材料的电阻率。
(3)将材料试样放入介电常数测试仪中。
(4)记录材料的介电常数。
五、实验数据与结果分析1. 材料力学性能测试结果(1)弹性模量:E = 2.1×10^5 MPa(2)屈服强度:σs = 400 MPa(3)抗拉强度:σb = 600 MPa2. 材料热性能测试结果(1)热膨胀系数:α = 1.2×10^-5 /℃(2)热导率:λ = 0.2 W/(m·K)3. 材料电性能测试结果(1)电阻率:ρ = 1×10^5 Ω·m(2)介电常数:ε = 4六、实验结论1. 本实验通过力学性能、热性能和电性能测试,获得了材料的各项性能指标。
《物理化学实验》教学大纲
《物理化学实验》课程大纲一、课程基本信息课程名称:(中文):物理化学实验(英文):Physical Chemistry Experiments 课程代码:08S3119B、08S3120B课程类别:专业核心课程/必修课适用专业:材料化学专业课程学时:总学时30(春季学期15学时秋季学期15学时)课程学分:总学分1先修课程:无机及分析化学、无机及分析化学实验、有机化学、有机化学实验、高等数学、普通物理、普通物理实验等选用教材:《物理化学实验》(第三版),复旦大学等编,北京:高等教育出版社,2004年参考书目:1.《化工辞典》(第四版),化学工业出版社,2000年2.《物理化学实验指导书》,长春:东北师范大学出版社,1995年二、课程目标(一)课程具体目标通过本课程的学习,学生达到以下目标:1.加深巩固学生对物理化学基本理论及基本知识的理解。
使学生初步掌握基本实验方法和实验技能,加深对物理化学的重要理论和概念的理解;初步学会处理实验数据、分析与归纳实验现象和表达实验结果。
【毕业要求1工程知识】2.提高学生分析问题和解决实际问题的能力。
提高严谨缜密的科学思维能力,培养学生的创新精神。
【毕业要求2问题分析】3.培养学生实事求是的科学态度和良好的科学素养、工作习惯,并具备初步的团队合作精神。
【毕业要求8职业规范9个人和团队10沟通能力】(二)课程目标与专业毕业要求的关系三、课程学习内容物理化学实验主要设置两种类型的实验:(1)基本操作训练,(2)研究设计性实验。
实验过程包括课前预习讨论、实验操作、实验报告、结果讨论等环节。
学生在实验前必须进行预习,预习报告或设计实验方案经老师批阅后,方可进入实验室进行实验。
(1)基本操作技术作为一门独立开设的基础实验课程,物理化学实验具体到各个部分,教学内容如下:①.热力学和相图部分四个实验:液体摩尔汽化热、燃烧热的测定、二组份简单共熔体系相图、双液系相图。
理解纯液体饱和蒸气压和温度的关系,测定特定温度范围内液体的平均摩尔汽化热及正常沸点;掌握氧弹式量热计测定固体燃烧热的原理;理解热分析法绘制合金体系相图的原理,并对低共熔而组分合金的相机进行分析。
物理化学实验二报告
摘要:通过动态法,测得不同压强下水的沸点处饱和蒸汽压,再利用 Clapeyron
出的 Clausius---Clapeyron 方程,将所得数据作图,可求出水的摩尔气化焓。
方程导
关键词:水
沸点
饱和蒸汽压
摩尔气化焓
Abstract:By utilizing dynamic method, the equilibrium temperatures and the saturating
(二) 实验装置
平衡管由三个相连通的玻璃球构成,顶部与冷凝管相连。冷凝管与 U 形 压力计 6 和缓冲瓶 7 相接。在缓冲瓶 7 和安全瓶 11 之间,接一活塞 9,用来 调节测量体系的压力。安全瓶中的负压通过真空泵抽真空来实现。安全瓶和 真空泵之间有一三通阀,通过它可以正确地操作真空泵的启动和关闭。A 球 中装待测液体,当 A 球的液面上纯粹是待测液体的蒸汽,并且当 B 管与 C 管 的液面处于同一水平时, 表示 B 管液面上的蒸汽压(即 A 球面上的蒸汽压)与加 在 C 管液面上的外压相等。此时体系汽液两相平衡的温度称为液体在此外压 下的沸点。用当时读得的大气压减去压差计两水银柱的高度差,即为该温度 下液体的饱和蒸汽压。
Keywords: water 1. 前言
boiling point saturated vapor pressure
Moore gasification enthalpy
当外界压强与液体的饱和蒸汽压相等时,此时液体所处的温度被定义为 沸点。因此沸点和外界压强密切相关,在不同的外压下沸点也不同,因此液 体的饱和蒸汽压也随温度的改变而改变。早在两世纪前 C l a p e y r o n注意到了 这一现象,并通过仔细研究得出了它们之间满足的关系——C l a p e y r o n 方程。 此关系有非常重要的意义,可以指导并检验相图,从而在晶体生长工业、制 备工业上扮演不可或缺的角色。 通常,液体的饱和蒸汽压的测量有静态法、动态法和饱和气流法。静态 法是指在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力。 态法则是在不同外
材料化学专业《材料物理化学》课程的教学改革研究
材料化学专业《材料物理化学》课程的教学改革研究随着科技的发展和经济的进步,材料科学和工程在我国的发展中起着至关重要的作用,其中材料物理化学是材料化学专业的重要课程之一。
随着科学技术的不断发展,对于《材料物理化学》课程的教学内容和教学方法也需要不断进行改革和研究,以适应时代的发展需求和学生的学习需求。
本文将对材料化学专业《材料物理化学》课程的教学改革进行研究,探讨如何通过教学改革提高学生的学习效果和培养学生的创新能力。
一、教学目标的明确在进行教学改革之前,首先需要明确教学目标,明确教学目标是开展教学改革工作的前提和基础。
《材料物理化学》是材料化学专业的一门基础课程,主要讲述材料的基本结构、物性和化学性质,对学生的专业基础知识和基本技能进行培养和训练。
教学目标主要包括以下几个方面:一是使学生掌握材料的基本物理化学知识和理论;二是使学生掌握材料的基本实验技能和操作方法;三是培养学生的创新能力和科研能力;四是培养学生的团队协作能力和实践能力。
二、课程内容的更新和拓展教学改革的一个重要方面就是更新和拓展课程内容,随着材料科学和工程的不断发展,新的材料和新的技术不断涌现,对《材料物理化学》课程的教学内容也需要不断进行更新和拓展。
通过教学改革,可以将一些新的材料和新的技术引入到课程中,例如纳米材料、功能材料、新能源材料等,使课程内容更加贴近材料科学的最新研究成果和前沿技术。
还可以根据学生的学习需求和兴趣爱好进行一些课程内容的拓展,增加一些与材料物理化学相关的案例分析和应用实例,使课程内容更加生动和有趣。
三、教学方法的改进和创新教学方法是影响教学效果的关键因素之一,通过改进和创新教学方法可以提高学生的学习积极性和学习效果。
传统的《材料物理化学》课程教学方法主要以理论讲解和实验演示为主,这种教学方法往往难以激发学生的学习兴趣和探究欲望。
可以通过引入一些现代教学技术和手段,如多媒体教学、实验模拟、虚拟实验等,使课程教学更加生动和直观。
物理化学分析方法在材料科学中的应用
物理化学分析方法在材料科学中的应用随着科技的不断进步,物理化学分析方法在材料科学领域中的应用越来越广泛。
物理化学分析方法主要是通过对物质结构、性质和反应机理进行研究,来解决材料设计、合成、加工与应用等问题。
本文将介绍材料科学中物理化学分析方法的应用及其意义。
一、X射线衍射分析X射线衍射是常用的物理化学分析方法之一,它通过测定材料中晶体的晶格结构和排列,来解决材料的一些问题。
例如,在合成新材料的过程中,研究人员需要确定材料的晶体结构,来确定其物理性质。
此时,X射线衍射分析就显得尤为重要。
实验人员先将样品制成单晶体,再利用X射线照射样品,通过衍射图谱来确定晶体结构。
除了在新材料的研究中应用,X射线衍射分析还被广泛用于材料的定量分析、变形研究等方面。
二、红外光谱分析红外光谱是一种非常常用的物理化学分析方法。
它通过对材料中的化学键进行振动、转动等检测来解决一些化学问题。
例如,在材料制备过程中,红外光谱可以通过对样品中化合物的光吸收峰进行分析,帮助人们控制合成反应的过程,从而得到更为稳定的材料。
同样,在生物质材料研究中,红外光谱还可以进行定量分析、组成测定等。
三、傅里叶变换红外光谱分析傅里叶变换红外光谱分析是近年来新兴的分析方法,它可以帮助实验人员利用光谱技术更加准确地研究样品的成分和结构。
除了与红外光谱一样可以用于生物质材料分析,傅里叶变换红外光谱分析还常被应用于涉及高分子材料、表面化学和杂质分析等领域。
四、扫描电镜对材料形貌的研究扫描电镜是一种通过电子束扫描样品表面来获取高分辨率图像的物理化学分析方法。
当我们需要了解材料表面形貌时,扫描电镜就是一个不二之选。
通过分析图像中的微小特征,我们可以研究材料表面的缺陷、质量、形貌等。
五、热重分析热重分析是一种通过对样品在不同温度下重量变化情况进行检测的物理化学分析方法。
它广泛应用于材料物理化学性质的研究。
例如,在实验室中,研究人员可以利用热重分析来研究新材料的稳定性和热性能等特性。
物理化学实验报告二组分简单共熔合金相图绘制
一、实验目的1.掌握步冷曲线法测绘二组分金属的固液平衡相图的原理和方法。
2、了解固液平衡相图的特点,进一步学习和巩固相律等有关知识。
二、主要实验器材和药品1、仪器:KWL-II金属相图(步冷曲线)实验装置、微电脑控制器、不锈钢套管、硬质玻璃样品管、托盘天平、坩埚钳2、试剂:纯锡(AR)、纯铋(AR)、石墨粉、液体石蜡三、实验原理压力对凝聚系统影响很小,因此通常讨论其相平衡时不考虑压力的影响,故根据相律,二组分凝聚系统最多有温度和组成两个独立变量,其相图为温度组成图。
较为简单的组分金属相图主要有三种:一种是液相完全互溶,凝固后固相也能完全瓦溶成固体混合物的系统最典型的为Cu- Ni系统;另一种是液相完全互溶,而固相完全不互溶的系统,最典型的是Bi- Cd 系统;还有一种是液相完全互溶,而固相是部分互溶的系统,如Pb- Sn或Bi- Sn系统。
研究凝聚系统相平衡,绘制其相图常采用溶解度法和热分析法。
溶解度法是指在确定的温度下,直接测定固液两相平衡时溶液的浓度,然后依据测得的温度和溶解度数据绘制成相图。
此法适用于常温F易测定组成的系统,如水盐系统。
热分析法(步冷曲线法)则是观察被研究系统温度变化与相变化的关系,这是绘制金属相图最常用和最基本的实验方法。
它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时,潜热的释出或吸收及热容的突变,来得到金属或合金中相转变温度的方法。
其原理是将系统加热熔融,然后使其缓慢而均匀地冷却,每隔定时间记录一次温度,物系在冷却过程中温度随时间的变化关系曲线称为步冷曲线(又称为冷却曲线)。
根据步冷曲线可以判断体系有无相变的发生。
当体系内没有相变时,步冷曲线是连续变化的;当体系内有相变发生时,步冷曲线上将会出现转折点或水平部分。
这是因为相变时的热效应使温度随时间的变化率发生了变化。
因此,由步冷曲线的斜率变化可以确定体系的相变点温度。
测定不同组分的步冷曲线,找出对应的相变温度,即可绘制相图。
材料物理化学实验
实验要求1.班长按学号将每班分成八组;2.一个班进行实验完毕后换另一个班;3.班长与实验指导教师保持联系,按照要求规定的时间、地点和班级进行实验;4.预习所做的实验内容;5.实验材料首页的“原始数据记录”要求每小组打印一份,手写记录相关数据,实验做完经指导老师签字后方可离开;6.实验报告按照“材料物理化学实验报告格式”模板进行书写(要求打印模板、手写),要求贴上原始数据记录单,小组内成员可以复印本小组的“原始数据记录”进行粘贴;7.听从指导老师安排,按要求操作设备;8.注意实验安全,保持实验室卫生。
材料物理化学-原始数据记录实验名称:实验时间:;室温:;同组学生:;实验数据记录:指导教师签名:日期:年月日备注:1、上课时准备好本记录纸,实验中按要求记录,完成后指导教师进行签名。
2、本记录要求附在实验报告中,复印即可。
实验一凝聚态物质燃烧焓的测定一、实验目的:1、使用弹式量热计测定萘的燃烧焓。
2、了解量热计的原理和构造,掌握其使用方法。
二、实验原理:在适当的条件下,许多有机物都能迅速地完全进行氧化反应,这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。
若使被测物质能迅速而完全地燃烧,就需要强有力的氧化剂。
在实验中经常使用压力为1.5-2 MPa的氧气作为氧化剂。
用氧弹式量热计(见实验装置部分)进行试验时,氧弹放置在装有一定量水的金属水桶中,水桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的夹套。
样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气中微量氮气氧化成硝酸的生成热,大部分被水桶中的水吸收;另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等吸收。
在假设量热计与环境没有热交换的情况下,可写出如下的热量平衡式:-Q v×a - q×b + 5.98c = K△t (1)(近似平衡)Q V—被测物质的定容热值,J·g-1;a —被测物质的质量,g;q —引火丝的热值,J·g-1(铁丝为-6.7 kJ·g-1);b —烧掉的引火丝的质量,g;5.98 —硝酸生成热,当用0.100 mol·L-1NaOH滴定生成的硝酸时,每1 mL 碱相当于5.98J热量;c —滴定生成硝酸时,耗用0.100 mol·L-1NaOH的毫升数;K —量热计常数;△t —与环境无热交换时的真实温差。
材料物理化学教案中的材料的热分解与热稳定性
材料物理化学教案中的材料的热分解与热稳定性材料的热分解与热稳定性在材料物理化学教学中占据着重要的地位。
通过对材料在高温下的性能变化进行研究,我们可以深入了解材料的结构与性质之间的关系,为材料的开发与应用提供有益的指导。
本文将介绍材料的热分解过程以及热稳定性的测定方法,并对其在教学中的应用进行探讨。
一、材料的热分解过程材料的热分解是指材料在高温下发生化学反应,破坏原有结构,并形成新的化合物或分解产物的过程。
这一过程常常伴随着能量的吸收或释放,直接影响材料的性能表现。
材料的热分解反应速率与反应温度密切相关,通常遵循阿累尼乌斯方程。
通过研究材料的热分解过程,我们可以了解材料在高温工艺中的稳定性,预测材料在不同条件下的失效机制,为材料的应用提供参考与优化建议。
二、热稳定性的测定方法热稳定性是指材料在高温下的稳定性能,即材料在高温环境下保持相对结构与性能的能力。
热稳定性的测定方法多种多样,我们常用的包括差热分析法(DSC)、热重分析法(TGA)以及热膨胀分析法(TMA)等。
差热分析法是利用样品与参比物在加热或降温过程中吸热或放热的差别,来分析材料的热分解过程。
差热分析曲线能够直观地反映材料的热稳定性,并提供反应的起始与终止温度等信息。
热重分析法通过对样品在升温过程中质量的变化进行测量,来评估材料的失重与热分解行为。
热重分析曲线可以反映材料的热分解过程与机理,对于材料的热稳定性研究具有重要意义。
热膨胀分析法是通过对样品在升温过程中长度或体积的变化进行测量,来研究材料的热膨胀性能以及热分解过程。
热膨胀分析曲线能够提供材料在高温下的热稳定性信息,为材料设计与性能优化提供依据。
三、热分解与热稳定性在教学中的应用热分解与热稳定性在材料物理化学教学中具有广泛的应用价值。
首先,通过对材料的热分解过程进行实验研究,学生能够亲身体验材料在高温条件下的性能变化,加深对热稳定性的理解。
例如,在实验中可以观察材料的差热分析曲线,了解热分解的起始与终止温度,以及反应的速率等关键参数。
材料物理化学教案中的材料的化学反应与材料合成
材料物理化学教案中的材料的化学反应与材料合成材料的化学反应与材料合成材料物理化学教案的编写是为了帮助学生更好地理解材料科学的基本理论和应用技术。
在这个教案中,一个重要的内容是材料的化学反应与材料合成。
本文将从理论和实践两个方面介绍这个主题,并提供相应的教学建议。
一、材料的化学反应材料的化学反应是材料科学的核心内容之一。
材料的化学反应包括原子间的化学键的断裂和形成,以及物质的结构和性质的变化。
常见的材料化学反应包括氧化还原反应、酸碱中和反应、配位反应等。
教学时可以通过理论讲解和实验示范相结合的方式来进行。
1.1 氧化还原反应氧化还原反应是材料化学领域中最常见的反应之一。
在这种反应中,物质失去电子的过程称为氧化,获得电子的过程称为还原。
教学时可以以金属的氧化为例进行说明,例如铁的生锈现象。
通过实验演示可以帮助学生更好地理解氧化还原反应的概念和应用。
1.2 酸碱中和反应酸碱中和反应是材料化学中另一个重要的反应。
酸和碱反应生成盐和水的过程称为酸碱中和反应。
教学时可以通过实验演示了解酸碱中和反应的原理和应用。
例如,可以演示醋和碱溶液中和生成盐和水的反应过程。
1.3 配位反应配位反应是材料化学领域中的一类重要反应。
在这种反应中,配体与中心金属离子或原子通过坐标键结合形成配合物。
教学时可以以过渡金属的配位反应为例进行讲解。
通过实验演示可以让学生观察到配位反应对材料结构和性质的影响。
二、材料合成材料合成是指通过化学反应或物理方法将原始材料转化为所需要的材料的过程。
材料合成的方法多种多样,包括固相法、溶液法、凝胶法等。
在教学时可以介绍一些常见的合成方法,并让学生通过实验感受到不同合成方法对材料性质的影响。
2.1 固相法固相法是指将原料混合均匀后置于高温下进行反应,通过固定相之间的反应生成所需材料的方法。
教学时可以以金刚石的合成为例进行说明。
学生可以通过实验观察不同条件下金刚石的合成效果。
2.2 溶液法溶液法是指将所需材料的原料溶解在溶液中,通过溶剂挥发或者其他反应方式得到所需材料的方法。
幼儿园趣味科学实验:简单物理化学实验案例分享
幼儿园趣味科学实验:简单物理化学实验案例共享科学实验是幼儿园阶段非常重要的教学内容之一,通过实验可以帮助幼儿们更好地理解物理和化学的基本知识,培养他们对科学的兴趣和探索精神。
本文将共享一些简单有趣的幼儿园物理化学实验案例,让孩子们在实践中学习,享受科学的乐趣。
1. 气球上的魔力材料:气球、积木、毛发、布料实验步骤:1)用一块布擦拭气球,然后将气球在头发上梳一梳;2)将气球移动到离开头发的位置,观察气球与头发之间的情况。
实验原理:摩擦产生静电,使气球带上了一定数量的正电荷。
实验效果:当气球靠近头发时,由于带有正电荷,头发上的负电荷会受到吸引,从而产生对立。
孩子们可以通过观察和亲身实验发现,气球可以吸引头发,这样的实验不仅有趣,还可以让孩子们初步了解电荷和静电的相关知识。
2. 彩色牛奶材料:牛奶、食用色素、洗洁精实验步骤:1)将牛奶倒入盘子中,利用吸管在牛奶表面滴入几滴不同颜色的食用色素;2)在牛奶表面滴入一滴洗洁精,观察牛奶的变化。
实验原理:洗洁精的化学成分和牛奶脂肪的分子之间的相互作用。
实验效果:当孩子们在牛奶中滴入洗洁精时,可以看到不同颜色的牛奶开始迅速变化,形成类似彩色漩涡的美丽图案。
这个实验不仅可以让孩子们观察到化学反应的魔力,还可以培养他们的观察力和动手能力。
3. 自制小火山材料:小瓶子、小苏打粉、醋、食用色素实验步骤:1)将小瓶子放置在一个容器中,倒入一些食用色素进行装饰;2)将小苏打粉倒入小瓶子,然后倒入适量的醋;3)观察火山的喷发情况。
实验原理:小苏打粉与醋中的乙酸反应,释放出二氧化碳气体。
实验效果:当小苏打粉和醋混合后,火山会迅速喷发,释放出大量的气泡和白色的气体。
这个实验不仅可以激发孩子们对火山的好奇心,还可以让他们亲身体验化学反应的魅力。
通过这些简单而有趣的幼儿园物理化学实验,孩子们不仅可以在实践中学习科学知识,还可以培养他们的观察力、动手能力和探索精神。
希望这些实验案例能够为幼儿园教师和家长们提供一些新的教学和活动灵感,让孩子们在快乐中爱上科学,享受探索的乐趣。
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实验要求1.班长按学号将每班分成八组;2.一个班进行实验完毕后换另一个班;3.班长与实验指导教师保持联系,按照要求规定的时间、地点和班级进行实验;4.预习所做的实验内容;5.实验材料首页的“原始数据记录”要求每小组打印一份,手写记录相关数据,实验做完经指导老师签字后方可离开;6.实验报告按照“材料物理化学实验报告格式”模板进行书写(要求打印模板、手写),要求贴上原始数据记录单,小组内成员可以复印本小组的“原始数据记录”进行粘贴;7.听从指导老师安排,按要求操作设备;8.注意实验安全,保持实验室卫生。
材料物理化学-原始数据记录实验名称:实验时间:;室温:;同组学生:;实验数据记录:指导教师签名:日期:年月日备注:1、上课时准备好本记录纸,实验中按要求记录,完成后指导教师进行签名。
2、本记录要求附在实验报告中,复印即可。
实验一凝聚态物质燃烧焓的测定一、实验目的:1、使用弹式量热计测定萘的燃烧焓。
2、了解量热计的原理和构造,掌握其使用方法。
二、实验原理:在25℃,101 时,1 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位为(△φm)。
在适当的条件下,许多有机物都能迅速地完全进行氧化反应,这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。
通常测定物质的燃烧热,是用氧弹量热计。
测量的基本原理是能量守恒定律。
一定量被测物质样品在氧弹中完全燃烧时,所释放的热量使氧弹本身及其周围的介质和量热计有关附件的温度升高,测量介质在燃烧前后温度的变化值ΔT就能计算出该样品的燃烧热(介质的比热容是已知的)。
若使被测物质能迅速而完全地燃烧,就需要强有力的氧化剂。
在实验中经常使用压力为1.5-2 的氧气作为氧化剂。
用氧弹式量热计(见实验装置部分)进行试验时,氧弹放置在装有一定量水的金属水桶中,水桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的夹套。
样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气中微量氮气氧化成硝酸的生成热,大部分被水桶中的水吸收;另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等吸收。
在假设量热计与环境没有热交换的情况下,可写出如下的热量平衡式:×a - q×b + 5.98c = K△t (1)(近似平衡)—被测物质的定容热值,J·1;a —被测物质的质量,g;q —引火丝的热值,J·1(铁丝为-6.7 ·1);b —烧掉的引火丝的质量,g;5.98 —硝酸生成热,当用0.100 ·1滴定生成的硝酸时,每1 碱相当于5.98J 热量;c —滴定生成硝酸时,耗用0.100 ·1的毫升数;K —量热计常数(水当量,14.55 );△t —与环境无热交换时的真实温差。
(1)中的a、b、c、q均可通过实验测得或为已知量,K值可以通过测量一个已知标准摩尔反应焓的标准物而计算。
这样可以求得待测物的,通过可计算出定容摩尔燃烧热Δ(公式2),如果把气体看成理想的,且忽略压力对燃烧热的影响,则可求出标准摩尔燃烧热(公式3)。
Δ ×(△)×M (2)M —待测物的摩尔质量定容热换算为标准摩尔燃烧热:△φm =△+△(3)△n —燃烧前后气体的物质的量的变化;T —用反应的水温计算,不会产生较大的误差。
实际上,量热计并非严格绝热系统,难免与环境发生热交换,因而从温度计上读得的温差就不是真实的温差△t。
为此,必须对读得的温差进行校正,下面是常用的经验公式:△t校正=(1)21×r (2)真实温差△t应该是:△t = t高- t低+ △t校正V —点火前,每半分钟量热计的平均温度变化;V1—样品燃烧使量热计温度达最高而开始下降后,每半分钟的平均温度变化;m —点火后,温度上升很快(大于每半分钟0.3℃)的半分钟间隔数;r —点火后,温度上升较慢的半分钟间隔数。
t高—点火后,量热计达到最高温度后,开始下降的第一个读数(点火后温度升到最高时,系统还未完全达热平衡,而温度开始下降的第一个度数则更接近热平衡温度);t低—点火前读得量热计的最低温度。
读得的数据可以画成温度、时间曲线。
如图1所示图1 氧弹法测量燃烧焓的温升示意图三、用雷诺作图法校正ΔT:尽管在仪器上进行了各种改进,但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。
这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT。
而用雷诺作图法进行温度校正,能较好地解决这一问题。
将燃烧前后所观察到的水温对时间作图,可联成折线,如图4-1和图4-2所示。
图4-1中H相当于开始燃烧之点。
D为观察到的最高温度。
在温度为()/2处作平行于时间轴的线。
它交折线于I点。
过I点作垂直于时间轴的线。
然后将线外延交线于A点。
将线外延,交线于C点。
则两点间的距离即为ΔT。
图中′为开始燃烧到温度升至室温这一段时间Δt1内,由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。
它应予以扣除之。
′为温度由室温升高到最高点D这一段时间Δt2内,量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。
它应予以补偿之。
因此可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。
在某些情况下,量热计的绝热性能良好,热漏很小,而搅拌器的功率较大,不断引进能量使得曲线不出现极高温度点,如图4-2,校正方法相似。
必须注意,应用这种作图法进行校正时,卡计的温度与外界环境的温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃),否则会引入大的误差。
图2绝热较差时的雷诺校正图图3 绝热良好时的雷诺校正图三、实验仪器与试剂氧弹式热量计,精密电子天平,电子天平2020,数显万用表,氧气钢瓶,氧气减压阀,萘(分析纯)四、实验装置:图4 氧弹量热计装置结构示意图图5 氧弹量热计装置照片五、实验步骤:1、先粗称萘(0.4-0.5g),压片,再准确称量。
2、打开氧弹盖,将盖放在专用架上。
3、剪取引火丝(16),精确称量,将引火丝贯穿药片,固定引火丝使药片悬在坩埚上方。
4、拧紧氧弹盖,将氧弹放好。
充氧。
5、量取2.5升自来水装入干净的铜水桶中。
放入氧弹,接好点火电线,装上热电偶,盖好盖子,开动搅拌器。
6、待温度稳定,每隔半分钟读数一次,先读10个数据,然后立即按电钮点火。
7、继续每半分钟读数,至温度开始下降后,再读取最后阶段的10次读数,停止实验。
8、实验完毕,清洗仪器,关闭电源,整理实验台。
六、数据记录与处理1、列出记录表格,计算△t校正,计算量热计常数。
室温:;大气压:;实验日期:萘的质量:;点火丝质量:;剩余点火丝质量:;表一:萘的氧化升温表2、做升温曲线图。
3、计算萘的标准摩尔燃烧热△φm。
七、思考讨论1、写出样品燃烧过程的反应方程式。
说明如何根据实验测得的求出△φm。
2、将计算的萘的标准摩尔燃烧热△φm与文献值比较,思考误差来源。
八、注意事项1、压片时,应注意压片机的清洁,不能混入其它杂质。
2、样品应悬在坩埚上面,应防止引火丝与坩埚相碰。
3、实验时应注意水桶中的水温与环境的温度,如果水温比环境温度低,应在夹套中加入比水桶温度低1.5℃左右的水。
4、测温时,应先按零,然后按锁定键,否则实验过程中温度可能会从温差跳回过温度,造成实验失败。
实验二金属材料二组分合金相图一、实验目的:1、理解步冷曲线,学会用热分析法测绘锡-铋合金相图。
2、理解产生过冷现象的原因及避免产生过冷现象的方法。
二、实验原理:用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、各相的成分如何,不同相的相对量是多少,以及它们之间随浓度、温度、压力等变量变化的关系图叫相图。
将一种合金或金属熔融后,使之逐渐冷却,每隔一定时间记录一次温度,表示温度与时间的关系曲线称为步冷曲线。
当熔融系统在均匀冷却过程中没有相的变化,其将连续均匀下降,得到一条平滑的冷却曲线;如在冷却过程中发生了相变,则因放出相变热,使热损失有所抵偿,冷却曲线就会出现转折或水平线段,转折点所对应的温度,即为该组成合金的相变温度。
对于简单的低共熔二元系统,具有图1所示的三种形状的步冷曲线。
测定一系列质量百分比含量不同的样品的步冷曲线,找出各相应体系发生相变的温度,即可绘出合金相图,如图2所示。
用热分析法测绘相图时,被测系统必须时时处于或接近相平衡状态,因此系统的冷却速度必须足够慢才能得到较好的结果。
图1 典型的步冷曲线图2 一系列不同质量百分比含量的合金步冷曲线及相图。
三、实验仪器与试剂金属相图实验装置一套。
不锈钢试样管8个,纯铋,纯锡,松香或石墨。
四、实验装置:图2 装置示意图1 电源;2 控温仪;3 热电偶;4 热电偶外套;5 不锈钢样品管;6 试样;7 电炉图3 二组分合金相图装置照片五、实验步骤:1、配置样品:用精度为0.1g的电子天平分别配置铋含量为0%,30%,58%,80%,100%的锡铋混合物各100g,分别放入8个不锈钢管中,用松香或石墨覆盖防止氧化。
2、仔细阅读设备说明书,对照进行试操作,熟悉设备的性能和操作规程,熟悉电脑中相关软件的使用方法。
3、将装入样品的不锈钢管放入升降温炉中,插上热电偶。
当温度达到设定温度时,停止加热,此时炉内温度会继续升高,待升温到金属熔点以上,取出摇匀不锈钢管中的混合物,再插入炉中自然冷却。
4、开始记录降温数据,至降至合适温度为止。
5、试验完成,处理数据,关闭电源,整理试验台。
六、数据记录与处理室温:;大气压:;实验日期:表一:实验数据表0 % 30 % 58 % 80 % 100 %T t T t T t T t T t七、思考讨论1、金属熔融系统冷却时,步冷曲线为什么出现转折点?纯金属、低共熔金属及合金等的转折点各有几个?曲线形状为何不同?2、有时在出现固相的步冷曲线转折处出现凹陷的小弯,是什么原因造成的?八、注意事项1、温度设定合理,升降温电炉的功率较大,如果温度设置过高会造成炉内温度继续升高并远远超过设定温度,导致设备超过测量极限,损坏设备,使降温速度过慢,增加实验时间。
2、不要用手触摸高温不锈钢样品管,以免烫伤。
3、认真阅读测试软件的附件材料,熟悉软件操作和参数设定。
实验三 凝固点降低法测定摩尔质量一、实验目的用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。
二、实验原理溶液的凝固点通常指溶剂和溶质不生成固溶体的情况下,固态纯溶剂和液态溶液成平衡时的温度。
当溶液浓度很稀时,溶液的凝固点降低与溶质的质量摩尔浓度成正比: b K T f f =Δ (3-1)310/bb aW b mol kg M W =⨯ (3-2) 310/f b b f aK W M g mol T W =⨯ (3-3)式中:△—凝固点降低,K ;b —溶质的质量摩尔浓度,·1;—凝固点降低常数,K··1;—溶剂的质量,g ; —溶质的质量,g ;—溶质的摩尔质量,g 。