恒温槽的装配和性能测试
《物理化学实验报告》恒温槽的装配与性能测试
恒温槽的装配与性能测试2012年2月28日实验，2012年3月1日提交报告助教：陈双龙1 引言恒温条件是物理化学实验中的基本手段之一。
主要的恒温装置有固定温度点的相变介质浴和可变温度点的电子控温法。
本实验讨论的恒温水浴属于后者。
它通过继电器、温度调节器（热电偶）和加热器配合工作而达到恒温的目的。
其原理如图1所示。
当水槽温度低于设定值时，线路I是通路，因此加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，热电偶使得线路Ⅱ为通路，因电磁作用将弹簧片D吸下，线路Ⅰ断开，加热器停止加热；当水槽温度低于设定值时，线路Ⅱ断路，此时电磁铁失去磁性，弹簧片回到原来的位置，使线路Ⅰ又成为通路。
如此反复进行，从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
图1恒温槽工作原理[1]1. 加热器2. 直流电源3. 热电偶恒温槽由浴槽、温度计、热电偶、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。
为了对恒温槽的性能进行测试，实验中还包括与自动记录仪相连的热敏电阻测温装置。
浴槽包括容器和液体介质。
一般选择10 L或者20 L的圆形玻璃缸做为容器。
本实验采用水为工作介质。
观察恒温浴槽的温度可选择1/10 ℃水银温度计，测量恒温槽灵敏度则采用热敏电阻测温装置。
将热敏电阻与1/10 ℃温度计绑在一起，安装位置应尽量靠近被测系统。
热电偶是恒温槽的重要部件，它利用两种导体在温差下产生的电动势测定体系的温度[2]，其灵敏度对控温精度起着关键作用。
实验室常用的继电器有晶体管继电器和电子管继电器。
我们使用的是前者。
在实验中的加热器之前，需要一个和加热器功率相适应的调压器，以便对加热电压进行调节。
综上所述，恒温效果是通过一系列元件的动作来获得的。
因此不可避免地存在着滞后现象，如温度传递、感温元件、继电器、加热器等的滞后。
因此，装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应根据各元件在恒温槽中作用，选择合理的摆放位置，合理的布局才能达到理想的恒温效果。
灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个重要标志。
恒温槽的装配与性能测试
实验1 恒温槽的装配和性能测试一、实验目的1．了解恒温槽的原理，初步掌握其装配和调试的基本技术。
2．分析恒温槽的性能，找出合理的最佳布局。
3．掌握水银接点温度计、热敏电阻温度计、继电器、自动平衡记录仪的基本测量原理和使用方法。
二、实验原理许多物理化学实验都需要在恒温条件下进行。
欲控制被研究体系的某一温度，通常采取两种方法：一是利用物质相变时温度的恒定性来实现，叫介质浴。
如：液氮（-195.9℃）、冰－水（0℃）、沸点水（100℃）、干冰－丙酮（-78.5℃）、沸点萘（218℃）等等。
相变点介质浴的最大优点是装置简单、温度恒定。
缺点是对温度的选择有一定限制，无法任意调节。
另一种是利用电子调节系统，对加热或制冷器的工作状态进行自动调节，使被控对象处于设定的温度之下。
本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控温装置，它通过继电器、温度调节器（水银接点温度计）和加热器配合工作而达到恒温的目的。
其简单恒温原理线路如图1所示。
当水槽温度低于设定值时，线路I是通路，因此加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，温度调节器接通，此时线路II为通路，因电磁作用将弹簧片D吸下，线路I 断开，加热器停止加热；当水槽温度低于设定值时，温度调节器断开，线路II断路，此时电磁铁失去磁性，弹簧片回到原来的位置，使线路I又成为通路。
如此反复进行，从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
恒温槽由浴槽、温度计、接点温度计、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。
如图2所示。
为了对恒温槽的性能进行测试，图中还包括一套热敏电阻测温装置。
现将恒温槽主要部件简述如下。
1.浴槽浴槽包括容器和液体介质。
根据实验要求选择容器大小，一般选择10L或者20L的圆形玻璃缸做为容器。
若设定温度与室温差距较大时，则应对整个缸体保温。
以减少热量传递，提高恒温精度。
恒温槽液体介质根据控温范围选择，如：乙醇或乙醇水溶液（-60－30℃）、水（0－100℃）、甘油或甘油水溶液（80－160℃）、石蜡油、硅油（70－200℃）。
恒温槽装配和性能测试
时间/min 贝克曼温度 25℃ 计读数 35℃ 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5…… ……30
1. 以时间为横坐标，温度为纵坐标，绘制不同温度 下的“温度～时间”曲线。
2. 计算不同温度时恒温槽的灵敏度。
六、思考讨论题
• 1. 对于提高恒温槽的灵敏度，可从哪些方面进 行改进？ • 2. 试讨论为什么采用温差测量比采用温度测量 更为准确？ • 3.如果所需恒定的温度低于室温，如何装配恒 温槽？
4.超级恒温槽灵敏度的测定：待恒温槽调节到25℃
恒温后，观察SWC—ⅡD精密数字温差仪的读数，
利用秒表，每30秒记录一次SWC—ⅡD精密数字
温差仪的读数，测定30min。
5.按上述步骤分别测定25℃、35℃时超级恒温槽的
灵敏度。
6.测量完毕，关闭SWC—ⅡD精密数字温差仪、关
闭超级恒温槽。
五、数据记录和处理：
超级恒温水浴 SWC—ⅡD精密 数字温差仪
（2） 接通电源，打开电源开关并将 “自控与外循环”档调至“自控” 档（当加热器加热时，伴有“嗡嗡 声”，当电子继电器停止加热时， “嗡嗡声”消失），观察SWC— ⅡD精密数字温差仪读数。当读数 达25℃时，使钨丝与水银处于刚刚
接通与断开状态，此时“嗡嗡声”
变速器来调节搅拌温度。 4、温度计：常用1/10℃温度计作为观察温度
用。为了测定恒温槽的灵敏度，可用
1/100℃温度计或贝克曼温度计。
5、感温元件： 它是决定恒温槽灵敏度的关 键部件之一，目前常用接触温度计，又称 水银导电表，其作用相当于一个自动开关， 用于控制加热器的工作状态，从而控制浴
槽所要求的温度，控制精度一般在±0.1K。
恒温槽的装配和性能测试
恒温槽的装配和性能测试1 引言1.1实验目的[1]1、了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握其装配和调试的基本技术2、分析恒温槽性能，找出合理的最佳布局。
3、掌握热敏电阻温度计等的基本测量原理和使用方法。
1.2 实验原理本实验讨论的恒温水浴是一种常用的控温装置。
当水温低于设定值时，线路接通，加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，线路段开，加热器停止加热。
如此反复进行，从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
[1]实验时恒温槽由浴槽、温度计、加热器、搅拌器等组成。
浴槽内含有液体介质（水）。
内有一套测温的热敏电阻温度计连接已设定好目标温度可控电路通断的温控仪，并与加热器串联，从而实现根据温度变化控制加热器是否加热。
1/10℃温度计与热敏电阻温度计紧连在一起亦置于水槽中，用以测量温度，热敏电阻温度计与无纸记录仪、计算机相连，测量值由计算机处理出图。
电加热器还与调压器连接，可以控制加热器的加热电压。
恒温效果是由一系列元件的动作来获得的，因此存在着滞后现象。
因此装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应根据各元件在恒温槽中的作用选择合理的摆放位置，合理的布局才能达到理想的恒温效果。
灵敏度是恒温槽恒温效果好坏的一个重要标志，一般以制定温度下T T 停始、分别表示开始加热和停止加热时槽内水的温度（相对值），以()12T T T =-停始为纵坐标，实践t 为横坐标，画出灵敏度曲线如图：图1：几种形状的灵敏度曲线若最高温度为T 高，最低温度为T 低，测得恒温槽的灵敏度为：E 2T T T -=±低高2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图恒温槽一套：玻璃钢、D-8410多功能型电动搅拌器，数显惠斯通电桥清华大学化学系，群力接触调压器北京调压器厂，1/10℃温度计，热敏电阻温度计，电加热器放大镜，温控仪，无纸记录仪2.2 实验条件温度：17.0 ℃湿度：56.2%压强：101.28 kPa2.3 实验操作步骤及方法要点1、恒温槽的装配按实验原理中所述连接线路。
恒温槽的装配和性能测试.
实验一恒温槽的装配和性能测试一．实验目的：1.了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握其装配和调试的基本技术。
2.绘制恒温槽灵敏度曲线。
3.掌握水银接点温度计，继电器的基本测量原理和使用方法。
二．实验原理：恒温槽使实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置。
用液体作介质的优点是热容量大和导热性好，从而使温度控制的稳定性和灵敏度大为提高。
根据温度控制的范围，可采用下列液体介质：-60℃~30℃—乙醇或乙醇水溶液；0℃~90℃—水；80℃~160℃—甘油或甘油水溶液；70℃~200℃—液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
恒温槽通常由下列构件组成：1. 槽体：如果控制的温度同室温相差不是太大，则用敞口大玻璃缸作为槽体是比较满意的。
对于较高和较低温度，则应考虑保温问题。
具有循环泵的超级恒温槽，有时仅作供给恒温液体之用，而实验则在另一工作槽中进行。
2. 加热器及冷却器：如果要求恒温的温度高于室温，则须不断向槽中供给热量以补偿其向四周散失的热量；如恒温的温度低于室温，则须不断从恒温槽取走热量，以抵偿环境向槽中的传热。
在前一种情况下，通常采用电加热器间歇加热来实现恒温控制。
对电加热器的要求是热容量小、导热性好，功率适当。
选择加热器的功率最好能使加热和停止的时间约各占一半。
3. 温度调节器：温度调节器的作用是当恒温槽的温度被加热或冷却到指定值时发出信号，命令执行机构停止加热或冷却；离开指定温度时则发出信号，命令执行机构继续工作。
目前普遍使用的温度调节器是汞定温计(接点温度计)。
它与汞温度计不同之处在于毛细管中悬有一根可上下移动的金属丝，金属丝再与温度控制系统连接。
4. 温度控制器温度控制器常由继电器和控制电路组成，故又称电子继电器。
从汞定温计传来的信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关电热器。
5. 搅拌器：加强液体介质的搅拌，对保证恒温槽温度均匀起着非常重要的作用。
设计一个优良的恒温槽应满足的基本条件是：（1）定温计灵敏度高，（2）搅拌强烈而均匀，（3）加热器导热良好而且功率适当，（4）搅拌器、汞定温计和加热器相互接近，使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经定温计及时进行温度控制。
恒温槽装配和性能测试
恒温槽装配和性能测试一、实验技能1、欲设定实验温度为25℃，如何调节恒温槽？2、贝克曼温度计的调节和使用。
参考答案：1．温度设定：（用水银导电表调节）假定室温为20℃，欲设定实验温度为25℃，其调节方法如下：先旋开水银接触温度计上端螺旋调节帽的锁定螺丝，再旋动磁性螺旋调节帽，使温度指示螺母位于大约22℃处。
接通继电器电源，打开开关，开启加热器和搅拌器令其工作，注视温度计的读数。
当达到24℃左右，再次转动磁性螺旋调节帽，使触点与水银柱处于刚刚接通与短开的状态。
此时要缓慢加热，直到温度升至25℃为止，然后旋紧锁定螺丝。
2．调节贝克曼温度计：实验中采用标尺读书法该法是直接利用贝克曼温度计上部的温度标尺，而不必另外用恒温浴来调节，其操作步骤如下：首先将贝克曼温度计倒置，使下方水银球中的水银和上方辅助水银贮槽中的水银连接，正立过来，放于已经恒温的恒温槽中恒温5分钟，计下此时水银柱停留在辅助水银贮槽上的刻度；倒置，使水银在原来的刻度基础上上升2.5个小格（大约相当于5度），立即正立，拍断，将贝克曼温度计重新放在恒温槽中，使水银柱刻度位于1~4之间即可。
二、提问问题：1．恒温槽构造，各部件的作用。
2．怎样提高恒温槽的灵敏度？3．贝克曼温度计的构造和特点。
4．贝克曼温度计的调节方法。
参考答案：1．恒温槽构造，各部件的作用。
（1）浴槽浴槽包括容器和液体介质。
如果要求设定的温度与室温相差不太大，通常可用20dm3的圆形玻璃缸作容器。
若设定的温度较高（或较低），则应对整个槽体保温，以减小热量传递速度，提高恒温精度。
恒温水浴以蒸馏水为工作介质。
如对装置稍作改动并选用其它合适液体作为工作介质，则上述恒温可在较大的温度范围内使用。
（2）温度计观察恒温浴的温度可选用分度值为0.1℃的水银温度计，而测量恒温浴的灵敏度时应采用贝克曼温度计。
温度计的安装位置应尽量靠近被测系统。
（3）搅拌器搅拌器以小型电动机带动，其功率可选40W，用变速器或变压器来调节搅拌速度。
恒温槽的装配及性能测试
(4)由于水银球A中的水银量是可变的，因此水银柱 的刻度值不是温度的绝对值，只是在量程范围内的 温度变化值。
b a.温度最高刻度; b.毛细管末端; A.水银球; B.毛细管; C.温度标尺; D.水银储槽。
a
贝克曼温度计
使用方法
(1)测定贝克曼温度计的R值 贝克曼温度计最上部刻度处a到毛细管末 端b处所相当的温度值称为R值。将贝 克曼温度计与一支普通温度计(最小刻 度0.1度)同时插入盛水或其它液体的 烧杯中加热，贝克曼温度计的水银柱 就会上升，由普通温度计读出从a到b 段相当的温度值，称为R值。一般取 几次测量值的平均值,粗略可以用直尺 测量长度，换算成温度值,一般为2度 左右。
恒温槽的装置示意图
恒温槽是由浴槽、电接点温度计、继电器、加热器、搅 拌器和温度计组成，具体装置示意图见图。继电器必须 和电接点温度计、加热器配套使用。 电接点温度计是一支可以导电的特殊温度计，又称 为导电表。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D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。
-60度～30度用乙醇或乙醇水溶液; 0度～90度用水; 80度～160度用甘油或甘油水溶液;
70度～300度用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
超级恒温槽
ＨＹＰ型玻璃恒温水浴
HK-1D型恒温水浴
1.浴槽； 2.加热器； 3.搅拌器； 4.温度计； 5.电接点温度计； 6.继电器； 7.贝克断”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。控温效果可以用灵敏度Δt 表示: 1 2 t1为恒温过程中水浴的最高温度
实验一：恒温槽的装配和性能测试
恒温槽的装配和性能测试一、实验目的1.了解恒温槽的构造及恒温原理, 初步掌握其装配和调试的基本技术。
2.绘制恒温槽灵敏度曲线。
3.掌握水银接点温度计, 继电器的基本测量原理和使用方法。
4.掌握乌氏粘度计的构造和使用方法。
二、恒温槽的构造及恒温原理1.恒温槽的构造A.槽体: B.加热器及冷却器C.温度调节器D.电子继电器E.搅拌器2.实验原理示意图三、乌氏粘度计的构造及测量原理1.乌氏粘度计的构造2.粘度计测量原理测定粘度时通常测定一定体积的液体流经一定长度垂直的毛细管所需的时间, 根据泊塞耳公式计算其粘度:但通过此方法直接测定液体的绝对粘度较难, 所以可通过测量未知液体与标准液体(水)的相对粘度, 通过下式进行计算：、五、实验步骤(一)恒温槽操作步骤1.插上电子继电器电源, 打开电子继电器开关。
2.插上电动搅拌机电源, 调节合适的搅拌速度。
3.插上数字贝克曼温度计电源, 打开开关。
检查实际温度是否低于所所控制温度。
4.旋转下降调节帽, 直到电子继电器的红灯刚好亮。
插上加热器电源, 缓慢旋转调节帽, 使钨丝高度上升, 直到电子继电器的红灯刚好灭, 加热器开始加热。
5、当电子继电器的红灯亮, 重复调节并反复进行, 直到实际温度在设定温度的一定范围内波动。
6、记录温度随时间的变化值, 绘制恒温槽灵敏度曲线。
(二)、粘度计操作步骤1.将粘度计垂直夹在恒温槽内, 将纯水自A管注入粘度计内, 恒温5分钟左右, 夹紧C管上连结的乳胶管, 同时在连接B管制乳胶管上接洗耳球慢慢抽气, 待液体升至G球的1/2左右时停止。
打开C管乳胶管上夹子使毛细管内液体同D球分开, 用秒表测定液面在a, b两线间移动所需时间。
2.重复测定3次, 每次误差不超过0.2~0.3秒, 取平均值。
3、洗净烘干后, 用同样的方法测定10%NaCl溶液的粘度。
4、实验完毕后, 按开机相反的顺序关闭电源, 整理实验台。
六、实验数据处理1.记录反应温度、大气压等常规物理量, 不得用铅笔记录, 不得用小纸片预先记录。
恒温槽的组装及性能测试
实验一恒温槽的装配及性能测试一、实验目的1.了解恒温水浴的构造及其工作原理，学会恒温水浴的装配技术。
2.测绘恒温水浴的灵敏度曲线。
二、基本原理恒温控制可分为两类，一类是利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制;另外一类是利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。
恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置，根据温度控制范围，可用以下液体介质:-60度～30度用乙醇或乙醇水溶液;0度～90度用水;80度～160度用甘油或甘油水溶液;70度～300度用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
恒温槽是由浴槽、电接点温度计、继电器、加热器、搅拌器和温度计组成，。
继电器必须和电接点温度计、加热器配套使用。
电接点温度计是一支可以导电的特殊温度计，又称为导电表。
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。
控温效果可以用灵敏度Δt表示:式中，t1为恒温过程中水浴的最高温度，t2为恒温过程中水浴的最低温度。
三、仪器试剂SYP型玻璃恒温水浴：1套（包括加热器和搅拌器）继电器（SWQP数字控温仪，SWQ智能数字恒温控制器）四、实验步骤1.接好线路，经过教师检查无误，接通电源---将SWQP数字控温仪或SWQ智能数字恒温控制器，设定温度为40℃，数字贝克曼温度计“基温选择”为40℃，使加热器加热；使搅拌器搅拌；2.作灵敏度曲线：读取恒温过程中的最高温度和最低温度各20次。
物化实验报告-恒温槽的装配和性能测试.doc
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一、实验目的
本次实验主要目的是对恒温槽进行装配以及性能检测，以满足用户设备的基本要求。
二、实验原理
恒温槽的装配和性能测试是一项复杂的实验操作，它的原理是利用热交换器、温控器和阀门等零部件，将外界指定的恒定温度维持在设定温度范围内。
恒温槽是以调节热力学恒定＞T1和恒定＜T2，确定温度范围，使测试项目在一定实验环境内满足特定温度要求的装置。
其中，热交换器的作用是将外界空气的温度换热给恒温槽控温腔，使控温腔内的温度能够保持在指定的范围之内。
三、实验设备
恒温槽的装配与性能测试需要使用的设备有：恒温槽、电子温度计、红外测温仪、温度控制器、电加热器、压力表等。
四、实验步骤
1、恒温槽安装：首先将恒温槽及其配件组装好，然后将恒温槽放置于安装位置上，并将电源线连接到电源上，确保恒温槽的安全使用。
2、温度设定：确定实验所需的温度，然后将温度控制器或电子温度计设置好，以达到指定的温度。
3、性能测试：测量恒温槽室内的温度，并与设定值进行比较，查看恒温槽室内的温度漂移是否超过设定范围，如果温度漂移大于设定范围，说明恒温槽性能不符合要求，需要重新调节温度控制器或更换设备。
五、实验结果
本次实验中，恒温槽的恒定温度范围被设定在常温（20~25℃），恒温槽的室温测试结果显示：室内温度在22.5℃到24.3℃之间，证明本次实验装配组件配置正确，恒温槽性能可以满足用户要求。
本次实验验证了恒温槽的装配正确性，并将恒温槽的恒定温度维持在设定的温度范围内，从而满足用户的要求。
该装配实验可供参考，作为更多恒温槽实验使用的行之有效的范本。
恒温槽的装配与性能测定
实验一恒温槽的装配与性能测定一、实验目的与要求：1、了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握其装配和调试的基本技术。
2、绘制恒温槽灵敏度曲线(温度—时间曲线)，学会分析恒温槽的性能。
3、掌握贝克曼温度计和温控仪的调试与使用方法。
二、预习要求：1、明确恒温槽的控温原理，恒温槽的主要部件及作用。
2、了解本实验恒温槽的电路连接方式。
3、了解贝克曼温度计的调节和使用方法。
三、实验原理：在许多物理化学实验中，因为待测的数据如折射率、粘度、电导、蒸汽压、电动势、化学反应的速度常数、电离平衡常数等都与温度有关。
因此，这些实验都必须在恒温的条件下进行，这就需要各种恒温的设备。
通常用恒温槽来控制温度，维持恒温。
一般恒温槽的温度都相对的稳定，多少总有一定的波动，大约在±0.1℃，如果稍加改进也可达到0.01℃，要使恒温设备维持在高于室温的某一温度，就必须不断补充一定的热量，使因为散热等原因引起的热损失得到补偿。
恒温槽之所以能够恒温，主要是依靠恒温控制器来控制恒温槽的热平衡。
当恒温槽的热量因为对外散失而使其温度降低时，恒温控制器就驱使恒温槽中的电加热器工作，待加热到所需要的温度时，它又会使其停止加热，使恒温槽温度保持恒定。
恒温槽的装置是多种多样的。
它主要包括下面的几个部件：1敏感元件，也称感温元件；2 控制元件；3 加热元件。
感温元件将温度转化为电信号而输送给控制元件，然后由控制元件发出指令让电加热元件加热或停止加热。
图1-1。
图1-1即是一恒温装置。
它由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、恒温控制器等组成，现分别介绍如下：1、浴槽：通常用的是10dm3的圆柱形玻璃容器。
槽内一般放蒸馏水，如恒温的温度超过了100℃可采用液体石腊和甘油。
温度控制的范围不同，水浴槽中介质也不同，一般来说：-60℃～30℃时用乙醇或乙醇水溶液。
0℃～90℃时用水。
80℃～160℃时用甘油或甘油水溶液。
70℃～200℃时用液体石蜡、硅油等。
物化实验一：恒温槽的装配与性能测定
恒温槽的装配与性能测定摘要本实验通过测量绘制恒温槽恒温后温度时间曲线，分析恒温槽在不同条件下的灵敏度等性能参数，初步掌握其构造及恒温原理。
关键词恒温槽灵敏度贝克曼温度计1.前言在许多物理化学实验中，由于待测的数据如折射率、粘度、电导、蒸汽压、电动势、化学反应的速度常数、电离平衡常数等都与温度有关。
因此，这些实验都必须在恒温的条件下进行，这就需要各种恒温的设备。
通常用恒温槽来控制温度，维持恒温。
一般恒温槽的温度都相对的稳定，多少总有一定的波动，大约在±0.1℃，如果稍加改进也可达到0.01℃。
所以在实验中恒温槽的灵敏度对分析实验结果，以及恒温槽的改进都有着重要的意义。
本实验就是通过对温控仪测量并控制恒温槽灵敏度的测量，分析以及讨论，来研究恒温槽的改进。
2.实验部分（一）仪器与试剂玻璃缸 1个秒表 1个贝克曼温度计 1支温控仪 1台0～50℃的1/10的温度计 1支搅拌马达 1个电加热丝 1个蒸馏水 导线若干（二）实验步骤1、将蒸馏水注入水浴槽中，根据恒温槽组装的原则，按下图分别将所需各部件按要求装备好图1-1 恒温槽装置图1-浴槽; 2-加热器; 3-搅拌器; 4-温度计;5-感温元件(热敏电阻探头) 6-恒温控制器; 7-贝克曼温度计。
2、将贝克曼温度计调节好，使其水银柱在30℃时停止在中间位置。
(见附录贝克曼温度计的调节与使用)3、将温控仪、250V可调变压器、电加热丝按电路图1-2连接好,并将搅拌马达接到另一只1kV的可调变压器的输出端，接好电源线。
4、将控温仪热敏探头固定在恒温槽的一定位置，注意可浸入部分不可超过200mm,并将所有调压器电压调至最低。
5、经老师许可后插好电源，调电压开启搅拌使其有一快慢适中的搅拌速度。
打开温控仪电源，控制温控仪使之黄红灯交替明亮息灭，这时恒温槽处于恒温状态。
6、恒温槽灵敏度测量：（1）机械自动化控制①低温、不同加热电压情况下的恒温控制及其恒温槽性能比较在既使用调压器和发热管，也使用控温器的情况下，将温度控制并恒温到30℃。
恒温槽的装配和性能测试
恒温槽灵敏度的测定是在指定温度下，观察温度的波
动情况，控温效果可以用灵敏度t 表示（t1为恒温过
程水浴的最高温度，t2为恒温过程水浴的最低温度）：
t t1 t2 2
常以温度—时间曲线表示：
三、实验仪器
1、玻璃缸 2、接触温度计 3、贝克曼温度计 4、温度计（ 1/10℃ ） 5、停表 6、搅拌器 7、电子继电器 8、加热器
恒温槽一般有浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感 温元件、恒温控制器等部分组成
恒温槽装置示意图： 1、浴槽 2、加热器 3、搅拌器 4、温度计 5、电接点温度计 6、继电器 7、贝克曼温度计
1、浴槽：通常有金属槽和玻璃槽两种。其容量和形状 视需要而定。 2、加热器：通常的是电热器。根据恒温槽的容量、恒 温温度以及与环境的温差大小来选择电热器的功率。 3、搅拌器：一般用电动搅拌器，搅拌速度可调，使槽 内各处温度尽可能保持相同。 4、温度计：常用1/10℃温度计作为观察温度用。为了 测定恒温槽的灵敏度，可用1/100℃温度计或贝克曼温 度计。所用温度计在使用前需进行标化。 5、感温元件：它是恒温槽的感觉中枢，是提高恒温槽 精度的关键所在。感温元件的种类很多，如接触温度计、 热敏电阻感温元件等。 6、电子继电器：用来控制恒温槽加热器“通”“断” 电的装置。
1、了解恒温槽的结构及恒温原理，初步掌握其装配 和调试的基本技术。
2、绘制恒温槽灵敏度曲线，学会分析恒温槽的性能。
3、掌握贝克曼温度计和接触温度计的调节及使用方 法。
4、了解温度的PID控制技术。
温度是一个极其特别的物理量。在热力学中时常 出现，在日常生活中也无处不在。在物理化学实 验中所测得的数据，如黏度、密度、蒸气压、表 面张力、折射率、电导、化学反应速率常数等都 与温度有关。所以，许多物理化学实验必须在恒 温条件下进行。通常用恒温槽来控制温度维持温 度。恒温槽所以能维持恒温，主要依靠恒温控制 器来控制恒温槽的热平衡。
恒温槽的安装及性能测试
一、实验实际步骤1.打开恒温槽电源开关2.打开控温机箱电源开关，设定温度为25℃，回差为0.3℃3.设置搅拌速度为慢搅拌，加热功率为设定好之后就不变4.当温度达到设定值后，（当恒温槽的温度稳定后），开始记录数据，每隔30s记录一次，连续记录，直到三次出现最高最低温度值。
5.关闭电源，结束实验。
二、使用仪器三、注意事项1.温度计所在位置就将来利用这个恒温槽做实验的系统所在区域。
2.温度设定时要留有提前量，避免水槽温度高于欲设定值。
3.接点温度计的刻度不是很准确，温度的设定与测量以1/10温度计为准。
4.搅拌器的功率大小和安装位置对恒温效果有很大影响，注意搅拌速率及搅拌棒放置位置。
5.被恒温的系统一般要放在灵敏度最好的区域，测量温度的精密温度计应放置于被恒温系统附近。
6.和仪器要配套使用，以保证温度检测的准确度。
四、数据处理1.表1 实验数据记录表时间/min5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 5.6125.4975.3995.2995.6865.5905.4935.3835.2815.6755.5765.4635.3525.2535.6575,6005.4865.3885.2895.6775.5795.4835.3735.2705.6635.5645.4535.3435.2445.5885.4765.3785.2795.6675.5705.4725.3645.2605.6525.5525.4415.3345.2365.5775.4665.3685.2705.6575.5605.4635.3535.2495.6395.5405.4315.3225.2265.5655.4545.3595.2605.6475.5515.54525.3435.2385.6415.5295.4215.3125.2255.5535.4455.3485.5395.6385.5405.4435.3335.2275.6325.5185.4015.3025.4815.5425.4355.3395.7275.6285.5305.4325.3235.2245.6215.5065.3985.2925.5535.5315.4265.3295.7175.6195.5215.4125.3125.3905.6105.4955.3875.2825.6895.5195.4175.3195.7065.6095.5125.4025.3015.6945.5985.4845.3765.2735.6795.5075.4095.3095.6975.5995.5035.3935.2925.6885.5875.4745.3655.2545.6672.作图图2 温差随时间变化图五、思考题1.从能量平衡的角度讨论如何选择加热器的功率大小？答：从能量守恒角度考虑，控制加热器功率，使得加热器提供的能量恰好和恒温槽因为于室温之间的温差导致的热损失相当时，恒温槽的温度即恒定不变。
恒温槽的装配与性能测定
Abstract: The experiment determined temperature fluctuation in such condition that is in different voltage and temperature-controlling method and condition whether there is water-cooling machines. The result shows the property of the thermostatic bath and grasps the range the bath can be well used of. Key words: thermostatic bath, temperature fluctuation
恒温槽装置图、灵敏度的温度时间曲线图：来自网络
/jxwz/wuhua/wlhx/shiyan/jiaocai/hengwencao.htm
将调压器加热电压调节为 100V，等继电器不断地开关跳动表现恒温以后， 用电子数字温差计测量温差△T 与时间 t 的变化曲线，用电脑录入，大概三个波 峰波谷即可。 ③无冷却水，使用超级恒温控制器控温情况下的恒温槽性能测试
将超级恒温控制器由温度显示模式切换为温度控制模式。调节滑杆使温度 显示为 26.5℃,等待 1min 使温度稳定，用电子数字温差计测量温差△T 与时间 t 的变化曲线，用电脑录入， 使测量时间略微超过使用电子继电器控温时时间较 短的一次即可。 ④在有冷却水的流入的情况下，分别再次测试使用高加热电压、低加热电压、超级 恒温控制器控温时的恒温槽性能。总共记录六组数据，六条曲线。 7、 整理仪器。 实验注意事项： 1、 为使恒温槽温度恒定，接触温度计调至某一位置时，应将调节帽上的固定螺钉拧紧， 以免使之震动而发生偏移。 2、 当恒温槽的温度和所要求的温度相差较大时，可适当加大加热功率，但当温度接近 指定温度时，应将加热功率降到合适的功率。 结果与讨论
恒温槽的装配与性能测定
恒温槽的装配与性能测定化学物理系PB09206060 彭星星摘要：恒温槽是物化实验中常用的维持温度恒定的仪器。
本实验旨在通过改变恒温槽的种类，功率，冷凝水等因素，绘制不同的温度波动曲线，从而对恒温槽的性能进行研究和评估。
关键词：恒温槽灵敏度Abstract:This experiment is designed to throw light upon some of the major factors in determining the performance as well as sensitivity of thermostatic chambers. More data are collected by comparing the HK-2A thermostatic bath with a thermometer-controlled thermostatic chamber. 一、实验简介由于在许多物理化学实验中，待测的数据与温度有关，因此，这些实验要求必须在恒温的条件下进行，这就需要各种恒温的设备。
通常用恒温槽来控制温度，维持恒温。
一般恒温槽的温度都相对的稳定，多少总有一定的波动，大约在±0.1℃，如果稍加改进也可达到0.01℃，要使恒温设备维持在高于室温的某一温度，就必须不断补充一定的热量，使由于散热等原因引起的热损失得到补偿。
恒温槽的装置是多种多样的。
它主要包括下面的几个部件：1敏感元件，也称感温元件；2 控制元件；3 加热元件。
感温元件将温度转化为电信号而输送给控制元件，然后由控制元件发出指令让电加热元件加热或停止加热。
图1即是一恒温装置。
它由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、恒温控制器等组成。
图1 恒温槽装置图1-浴槽; 2-加热器; 3-搅拌器; 4-温度计; 5-感温元件(热敏电阻探头) 6-恒温控制器; 7-温度计。
恒温槽灵敏度的测定是在指定温度下观察温度的波动情况。
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恒温槽的装配和性能测试丛乐2005011007 生51班实验日期：2007年10月27日星期六提交报告日期：2007年11月3日星期六助教老师：刘马林同组实验同学：韩益平1 引言1.1实验目的1．了解恒温槽的原理，初步掌握其装配和调试的基本技术。
2．分析恒温槽的性能，找出合理的最佳布局。
3．掌握水银接点温度计、热敏电阻温度计、继电器、自动平衡记录仪的基本测量原理和使用方法。
1.2 实验原理许多物理化学实验都需要在恒温条件下进行。
欲控制被研究体系的某一温度，通常采取两种方法：一是利用物质相变时温度的恒定性来实现，叫介质浴。
如：液氮（-195.9℃）、冰－水（0℃）、沸点水（100℃）、干冰－丙酮（-78。
5℃）、沸点萘（218℃）等等。
相变点介质浴的最大优点是装置简单、温度恒定。
缺点是对温度的选择有一定限制，无法任意调节。
另一种是利用电子调节系统，对加热或制冷器的工作状态进行自动调节，使被控对象处于设定的温度之下。
本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控温装置，它通过继电器、温度调节器（水银接点温度计）和加热器配合工作而达到恒温的目的。
其简单恒温原理线路如图2-1-1所示。
当水槽温度低于设定值时，线路I是通路，因此加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，温度调节器接通，此时线路II为通路，因电磁作用将弹簧片D吸下，线路I断开，加热器停止加热；当水槽温度低于设定值时，温度调节器断开，线路II断路，此时电磁铁失去磁性，弹簧片回到原来的位置，使线路I又成为通路。
如此反复进行，从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。
恒温槽由浴槽、温度计、接点温度计、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。
如图2-1-2所示。
为了对恒温槽的性能进行测试，图中还包括一套热敏电阻测温装置。
现将恒温槽主要部件简述如下。
1.浴槽浴槽包括容器和液体介质。
根据实验要求选择容器大小，一般选择10L或者20L的圆形玻璃缸做为容器。
若设定温度与室温差距较大时，则应对整个缸体保温。
以减少热量传递，提高恒温精度。
恒温槽液体介质根据控温范围选择，如：乙醇或乙醇水溶液（-60－30℃）、水（0－100℃）、甘油或甘油水溶液（80－160℃）、石蜡油、硅油（70－200℃）。
本实验采用去离子水为工作介质，如恒温在50℃以上时，可在水面上加一层液体石蜡，避免水分蒸发。
2.温度计观察恒温浴槽的温度可选择1/10℃水银温度计，测量恒温槽灵敏度则采用热敏电阻测温装置。
将热敏电阻与1/10温度计绑在一起，安装位置应尽量靠近被测系统。
3.接点温度计（温度调节器）接点温度计又称接触温度计或水银导电表，如图2-1-3所示。
它的下半段是水银温度计，上半段是控制指示装置。
温度计上部的毛细管内有一根金属丝和上半段的螺母相连，螺母套在一根长螺杆上。
顶部是磁性调节冒，当转动磁性调节冒时螺杆转动，可带动螺母和金属丝上下移动，螺母在温度调节指示标尺的位置就是要控制温度的大致温度值。
顶部引出的两根导线，分别图1恒温槽工作原理图图2恒温槽装置图接在水银温度计和上部金属丝上，这两根导线再与继电器相连。
当浴槽温度升高时，水银膨胀上升，与上面的金属丝接触，继电器内线圈通电产生磁场，加热线路弹簧片吸下，加热器停止加热。
随着浴槽热量的散失，温度下降，水银收缩并与上面的金属丝脱离，继电器电磁效应消失，弹簧片回到原来位置，接通加热电路，系统温度回升。
如此反复，从而使系统温度得到控制。
需要注意的是，温度调节指示标尺的刻度一般不是很准确，恒温槽温度的设定和测量需要1/10℃温度计来完成。
接点温度计是恒温槽重要部件，其灵敏度对控温精度起关键作用。
4.继电器 继电器与加热器和接点温度计和加热器相连，组成温度控制系统。
实验室常用的继电器有晶体管继电器和电子管继电器。
典型的晶体管继电器电路如图2-1-4所示，它是利用晶体管工作在截止区以及饱和区呈现的开关特性制成的。
其工作过程是：当接点温度计T r 断开时时，E c 通过R k 给锗三极管BG 的基极注入正向电流I b ，使BG 饱和导通，继电器J 的触点K 闭合，接通加热电源。
当温度升高至设定温度，接点温度计T r 接通，BG 的基极和发射极被短路，使BG 截至，触点K 断开，加热停止。
当继电器J 线圈中的电流突然变小时，会感生出一个较高的反电动势，二极管D 的作用是将它短路，避免晶体管被击穿。
必须注意的是，晶体管继电器不能在高温下工作，因此不能用于烘箱等高温场合。
5.加热器 常用的是电加热器。
加热器的选择原则是热容量小、导热性能好、功率适当。
加热器功率的大小是根据恒温槽的大小和所需控制温度的高低来选择的。
通常我们都在加热器前加一个和加热器功率相适应的调压器，这样加热功率可根据需要自由调节。
6.搅拌器 搅拌器的选择与工作介质的粘度有关，如：水、乙醇类粘度较小的工作介质选择功率40W 左右的搅拌器。
若工作介质粘度或搅拌棒的叶片较大时，应选择功率大一些的搅拌器。
7.热敏电阻测温装置 用来对恒温槽的性能进行测试，测温原理见附录温度的测量与控制。
综上所述，恒温效果是通过一系列元件的动作来获得的。
因此不可避免地存在着滞后现象，如温度传递、感温元件、继电器、加热器等的滞后。
因此，装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应根据各元件在恒温槽中作用，选择合理的摆放位置，合理的布局才能达到理想的恒温效果。
灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个重要标志。
一般在指定温度下，以T 始、T 停分别表示开始加热和停止加热时槽内水的温度（相对值），以1/2()T T T =-始停为纵坐标，时间t 为横坐标，记录仪自动画出灵敏度曲线如图2-1-5。
若最高温度为T 高，最低温度为T 低，测得恒温槽的灵敏度为2E T T T -=±低高通过对上述曲线分析可以看出图中（a ）表示灵敏度较高；（b ）表示灵敏度较低；（c ）表示加热功率偏大。
如果加热器功率偏小，则达不到设定的温度值。
图3水银接触温度计示意图 图4晶体管继电器工作原理 示意图 图5几种形状的灵敏度曲线2 实验操作2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图1.仪器和药品恒温槽1套：玻璃缸、电动搅拌器D8401-ZH、1/10℃温度计、电加热器、水银接点温度计、继电器、调压器；热敏电阻温度计、电阻箱、甲电池、电桥盒、记录仪、放大镜等各一个。
2.测试装置示意图（如下图6所示）图6 恒温槽实验装置示意图2.2实验条件表1 实验条件记录实验前温度（℃）实验后温度（℃）实验前大气压（kPa）实验后大气压（kPa）17.7 19.0 101.67 101.672.3 实验操作步骤及方法要点1.恒温槽的装配根据所给原件和仪器，按图2-1-2安装恒温槽，接好线路，经教师检查后方可接通电源。
2.恒温槽的调试玻璃缸中加入去离子水，约总容积的4/5。
打开搅拌器（中速搅拌）、继电器，旋开接点温度计上端磁性调节帽固定螺丝，调节设定温度至比要实际设定的温度低一些的位置（因为温度调节指示标尺的刻度一般不是很准确，适当调低一点防止超过需要设定的温度）。
为了保证恒温效果，单加热型恒温槽温度设定最低值一般要高于室温8～10℃，加热开始。
开始可将加热电压调到200V左右，待接近设定温度时，适当降低加热电压。
仔细观察1/10℃温度计，当水槽温度将要达到设定值时，旋转磁性调节帽，使接点温度计上部的金属丝与水银处于通断的临界状态，可通过继电器指示灯判断。
再观察1/10℃温度计，所示温度是否是要设定的温度，进行进一步调整。
最后拧紧磁性调节帽的固定螺钉。
3.温度波动曲线的测定打开记录仪和电桥盒上的开关，用电阻箱将电桥调平衡，使记录笔停在记录纸的中部。
判断电桥电源极性是否连接正确，增大阻值，记录笔应向右侧移动，升高温度，记录笔也应向右侧移动。
反之则需将甲电池正负接线对调。
记录仪走纸速度定在4mm/min，开始记录，记录7～8个周期即可停止。
4.布局对恒温槽灵敏度的影响改变各元件间的相互位置，重复测定温度波动曲线，找出一个合理的最佳布局。
5.影响温度波动曲线的因素选定某个布局，分别改变加热电压（加热功率）和搅拌速度，测定温度波动曲线与未改变条件的温度波动曲线比较。
6.测定热敏电阻温度计的仪器常数（℃/格）将恒温槽温度升高，用放大镜观察1/10℃温度计，记录温度升高0.3～0.5℃记录笔移动的格数。
7.实验结束剪下记录纸，将仪器复原。
3 结果与讨论3.1 原始实验数据及数据的处理、计算1)热敏电阻温度计仪器常数测量结果测定热敏电阻温度计的仪器常数的数据见下表2。
（原始曲线请见附录中所附记录纸）表2 热敏电阻仪器常数测定数据记录实验次数起始温度（℃）终止温度（℃）温度变化（℃）记录笔移动格数仪器常数（℃/格）1 26.10 26.40 0.30 36.5 0.00822 26.70 27.00 0.30 38 0.0079取两次测量的平均值为仪器常数，得到仪器常数是0.0081℃/格2)恒温槽元件最佳布局的实验结果实验中恒温槽的设定温度为25.5℃；记录仪量程：10mV；记录走纸速度：4mm/min。
实验中对5种不同的恒温槽布局进行了灵敏度曲线的测定。
实验结果如下表所示：表3 恒温槽布局图及对应的灵敏度曲线和实验条件序号布局图灵敏度曲线温度波动范围（格）灵敏度T E（℃）加热电压（V）搅拌速度1 7.2 ±0.029 100 4档2 8.1 ±0.033100 4档3 8.5 ±0.034 100 4档4 10.2 ±0.041 100 4档5 3.0 ±0.012 100 4档注：（a）布局图中各符号的含义如下代表搅拌器，代表水流方向，代表加热器，代表水银接点温度计，代表热敏电阻温度计。
（b）温度波动范围为取平均值后得到的结果（c）根据计算所得的灵敏度判断，布局5的灵敏度数值最小，为最佳布局。
3)电压和搅拌速度对恒温槽灵敏度影响测定的实验结果实验中在不改变布局的情况下，分别对电压和搅拌速度进行了改变，测定电压和搅拌速度对恒温槽灵敏度的影响。
实验结果如下表所示（符号含义同前）：表4 恒温槽布局图及对应的灵敏度曲线、相关数据序号布局图灵敏度曲线温度波动范围（格）灵敏度T E（℃）加热电压（V）搅拌速度1 20.3 ±0.082 150 4档2 8.3 ±0.034 100 6档3.3讨论分析1)合理的最佳布局根据如上所示的结果，在本次实验中我们得到的最佳布局为布局5（见上一页表3）在加热电压为100V，搅拌速度4档的情况下，最佳布局的灵敏度为：T E = ±0.012℃2)对合理最佳布局的讨论最佳布局的基本特征主要有：(a) 加热器与接点温度计距离尽量近，从而减轻温度控制中的延迟现象；(b) 热敏温度计和搅拌器距离尽量远，以防止搅拌器周围的湍流导致热敏温度计处介质温度不规则波动，防止记录出的灵敏度曲线出现不规则跃变；(c) 使除加热器外的各元件处在搅拌器搅拌方向的下游，且搅拌器距离尽量远，否则由于温度计周围介质温度不稳定，会而使得温度控制出现延迟，降低灵敏度。