恒温槽的性能测试

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℃）。

恒温槽的性能测定【摘要】本实验先了解恒温槽的构造及恒温原理，掌握其装配和调试的基本技术，然后测量恒温槽在不同情况下的灵敏度曲线：使用智能调压继电器的灵敏度曲线和有接触式温度计的超级恒温水浴下的灵敏度曲线；在一般的散热速率的灵敏度曲线和通入冷凝水加速散热的灵敏度曲线。

最后得到六条曲线，并且对这些曲线进行分析讨论。

【关键字】恒温槽；灵敏度曲线；电子继电器；接触温度计；超级恒温水浴Measurement and Analysis of the ThermostatXinghao Zhou(Department of Materials Science & Engineering, USTC)Abstract:It is required that the structure and the working principle of the thermostat be understood and that the basic skills of assembling and adjustment be mastered. Then the sensitivity curves of the thermostat should be measured under different conditions. At last, 6 sensitivity curves are obtained and they will be discussed and compared between automatic voltage regulation and super thermostatic water bath with contact thermometer and between accelerated heat dissipation with condensate water and normal heat dissipation rate.Key Words: Thermostat; Sensitivity curve; Electronic relay; Contact thermometer; Super thermostatic water bath1.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。

恒温槽性能的测试1、恒温槽的恒温原理是什么？恒温槽主要通过温度控制器控制恒温槽的热平衡来达到恒温效果2、恒温槽内各处温度是否相等？为什么？不相同。

远离加热处会散热，温度降低，加热出会补充。

热必须有高温传向低温，因此不可能相同。

3、影响恒温槽的灵敏的有哪些因素？搅拌器的效率、加热器的功率、恒温槽的体积及其保温性能、接触温度计和恒温控制器的灵敏度4、欲提高恒温槽的灵敏度，主要通过哪些途径？a 恒温介质流动性好，传热性能好，控制灵敏度高b 加热器功率要适宜c 搅拌器速度要足够大d 继电器电磁吸引电键，后者发生机械作用的时间愈短，断电时线圈中的铁芯剩磁愈小，控制灵敏度就高。

e电接点温度计热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高f 环境温度与设定温度差值越小，控温效果越好燃烧热的测定1、说明恒容燃烧热（Qv）和恒压燃烧热（Qp）的相互关系。

恒压热是在恒温恒压下体系与环境之间交换的热量，而是在恒温容下体系与环境之间交换的热量。

两者的关系为：2、在这个实验中，哪些是系统？哪些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗对实验结果有何影响？内筒和氧弹作为体系，外筒及其它部分为环境。

有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。

3、加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低?低多少合适？为什么？因为本实验要尽量避免内外筒之间的热量交换，而内筒中由于发生反应，使得水温升高，所以内筒事先必须必外筒水温低，低的数值应尽量靠近化学反应使内筒水温升高的值，根据称样范围，升温变化应在1.5-2度之间，所以选择起始水温要低于环境1度左右，这样反应完毕后，内外筒之间达到一致的温度，而外筒温度在反应开始前和反应后数值相等，说明热量交换几乎为0，减小了实验误差。

4、实验中，哪些因素容易造成误差？如果要提高实验的准确度应从哪几方面考虑？造成实验误差的原因主要有以下几点：（1）样品称量不准；（2）燃烧不完全；（3）测温不准确。

大学物理化学实验思考题答案一、恒温槽的性能测试1.影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些如和提高恒温槽的灵敏度答：影响灵敏度的主要因素包括：1)继电器的灵敏度；2)加热套功率；3)使用介质的比热；4)控制温度与室温温差；5)搅拌是否均匀等。

要提高灵敏度：1)继电器动作灵敏；2)加热套功率在保证足够提供因温差导致的热损失的前提下，功率适当较小；3)使用比热较大的介质，如水；4)控制温度与室温要有一定温差；5)搅拌均匀等。

2.从能量守恒的角度讨论，应该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与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。

但因偶然因素，如室内风速、风向变动等，导致恒温槽热损失并不能恒定。

因此应该控制加热器功率接近并略大于恒温槽热损失速率。

3.你认为可以用那些测温元件测量恒温槽温度波动答：1)通过读取温度值，确定温度波动，如采用高精度水银温度计、铂电阻温度计等；2)采用温差测量仪表测量温度波动值，如贝克曼温度计等；3)热敏元件，如铂、半导体等，配以适当的电子仪表，将温度波动转变为电信号测量温度波动，如精密电子温差测量仪等。

4.如果所需恒定的温度低于室温，如何装备恒温槽答：恒温槽中加装制冷装置，即可控制恒温槽的温度低于室温。

5.恒温槽能够控制的温度范围答：普通恒温槽(只有加热功能)的控制温度应高于室温、低于介质的沸点，并留有一定的差值；具有制冷功能的恒温槽控制温度可以低于室温，但不能低于使用介质的凝固点。

其它相关问题：1.在恒温槽中使用过大的加热电压会使得波动曲线：(B)A.波动周期短，温度波动大；B.波动周期长，温度波动大；C.波动周期短，温度波动小；D.波动周期长，温度波动小。

2.恒温槽中的水银接点温度计(导电表)的作用是：(B)A.既作测温使用，又作控温使用；B.只能用作控温；C.只能用于测温；D.控制加热器的功率。

3.恒温槽在某温度下恒温，如果用80V加热电压下测得其灵敏度曲线如下图A，则在200V加热电压下的灵敏度曲线最有可能是：(C)4.恒温槽中水银接点温度计的作用是：(B)A.既作测温使用，又作控温使用；B.用于控温；C.用于测温；D.用于测温差。

《物理化学基础实验》贝克曼温度计的使用和恒温槽性能测试实验一、实验目的1. 了解恒温槽的构造及恒温原理，掌握其使用技术。

2. 绘制恒温槽灵敏度曲线。

3. 掌握贝克曼温度计的使用方法。

二、实验原理1．恒温槽原理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。

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，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) 温度变换器：温度变换器的作用是将被控对象的温度信号转变为电信号。

早期较多使用导电表或称接点温度计，现在较多使用金属电阻温度计。

(4) 电子调节器：电子调节器的作用是对电信号进行测量、比较、放大、运算，最后发出电指令，使加热器或冷却器工作。

常见的电子调节器有两种，一种是断续式，特点是使加热器只有“通”和“断”两种状态，“通”时加热电流的大小一定，不能改变。

另一种是PID式，特点是使加热器电流随设置信号与测量信号之差的大小的变化而变化。

(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。

综上所述，恒温条件是通过一系列原件的动作来获得的，因此不可避免的存在着不少滞后现象，如温度传递、感温原件、电子调节器、加热器等的滞后。

⼤学物理化学实验思考题答案⼤学物理化学实验思考题答案⼀、恒温槽的性能测试1.影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些如和提⾼恒温槽的灵敏度答：影响灵敏度的主要因素包括：1)继电器的灵敏度；2)加热套功率；3)使⽤介质的⽐热；4)控制温度与室温温差；5)搅拌是否均匀等。

要提⾼灵敏度：1)继电器动作灵敏；2)加热套功率在保证⾜够提供因温差导致的热损失的前提下，功率适当较⼩；3)使⽤⽐热较⼤的介质，如⽔；4)控制温度与室温要有⼀定温差；5)搅拌均匀等。

2.从能量守恒的⾓度讨论，应该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与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。

但因偶然因素，如室内风速、风向变动等，导致恒温槽热损失并不能恒定。

因此应该控制加热器功率接近并略⼤于恒温槽热损失速率。

3.你认为可以⽤那些测温元件测量恒温槽温度波动答：1)通过读取温度值，确定温度波动，如采⽤⾼精度⽔银温度计、铂电阻温度计等；2)采⽤温差测量仪表测量温度波动值，如贝克曼温度计等；3)热敏元件，如铂、半导体等，配以适当的电⼦仪表，将温度波动转变为电信号测量温度波动，如精密电⼦温差测量仪等。

4.如果所需恒定的温度低于室温，如何装备恒温槽答：恒温槽中加装制冷装置，即可控制恒温槽的温度低于室温。

5.恒温槽能够控制的温度范围答：普通恒温槽(只有加热功能)的控制温度应⾼于室温、低于介质的沸点，并留有⼀定的差值；具有制冷功能的恒温槽控制温度可以低于室温，但不能低于使⽤介质的凝固点。

其它相关问题：1.在恒温槽中使⽤过⼤的加热电压会使得波动曲线：(B)A.波动周期短，温度波动⼤；B.波动周期长，温度波动⼤；C.波动周期短，温度波动⼩；D.波动周期长，温度波动⼩。

2.恒温槽中的⽔银接点温度计(导电表)的作⽤是：(B)A.既作测温使⽤，⼜作控温使⽤；B.只能⽤作控温；C.只能⽤于测温；D.控制加热器的功率。

实验一恒温槽恒温性能的测试一、实验目的1.了解恒温槽的构造及恒温原理，掌握恒温操作技术。

2.绘制恒温槽的灵敏度曲线，学会分析恒温槽的性能。

二、实验原理许多物理化学量都与温度有关，要准确测量其数值，必须在恒温下进行。

实验室最常用的是用恒温槽来控制温度维持恒温，它是以某种液体为介质的恒温装置，依靠温度控制器来自动调节其热平衡。

恒温槽装置图1－1 图－温度计；3－搅拌器；41－浴槽；2－电热丝；－温度控制器－接触温度计；65 恒温槽一般是由浴槽、搅拌器、加热器、接触温度计、温度控制器和温度计等部分组成，现分别介绍如下：（如图所示）实验开始时，先将搅拌器3启动，将实验目标温度调至所需恒温温度（例如25℃），若此时浴槽1内的水温低于25℃，则接触温度计5的两条引出线断路，则温度控制器6发出指令对加热器2通电加热，使浴槽1内的水温升高，当浴槽1内的水温达到25℃时，接触温度计5的两条引线导通，则温度控制器6发出指令对加热器2停止加热。

以后当浴槽1内的水因对外散热使温度低于25℃时，则接触温度计5的两条引线再次断路，则加热器2重新工作。

这样周而复始就可使介质的温度在一定范围内保持恒定。

由于这种温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后传热使介质温度上升并传递质温度上升并传递给接触温度计，使它的水银柱上升。

由于传质、传热都需要一定时间，因此，会出现温度传递的滞后现象。

即当接触温度计的水银触及钨丝时，实际上电热器附近的水温已超过了指定温度，因此，恒温槽温度必高于指定温度。

同理，降温时也会出现滞后现象。

由此可知，恒温槽控制的温．1-2 温度控制器的电路图图J-121晶体二级管；、D-2AP3T-电源变压器；D、D、D4213-电源指示灯炮。

L-滤波电容；-工作指示氖炮；L C、C2111度有一个波动范围，而不是控制在某一固定不变的温度，并且恒温槽内各处的温各处的温度越均匀，度也会因搅拌效果的优劣而不同。

控制温度的波动范围越小，恒温槽的灵敏度越高。

实验者：_________________ 实验时间： _______________ 气温： _________________ 大气压： _______________ 实验一恒温槽的安装和性能测试一、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.测定恒温槽纵向和径向温度分布，绘制恒温槽灵敏度曲线。

3.掌握贝克曼温度计、接触温度计的调节和使用方法。

二、实验原理（一）恒温技术温度对化学平衡常数和化学反应速度常数以及粘度密度、折光率等物理化学参量都有显著影响，因此，许多物理化学实验实在恒温下进行的。

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。

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。

①（二）恒温槽的组成一般由槽体、温度调节器、温度控制器、加热器、搅拌器和温度指示器等部分组成。

（1）槽体槽体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）温度调节器又称水银接触温度计、水银定温计，其作用是当恒温槽的温度达到设定值时，发信号，命令执行机构停止加热。

低于设定温度时，则又发出信号，命令执行机构继续加热。

其结构如图1—1所示。

外表近似于普通温度计，其中两根金属导线（A、E），金属导线A可通过顶部磁铁调节其高低，另一根导线E则固定与下面水银接触，当恒温槽温度达到设定值时可转动顶部磁铁，通过螺母将金属线A降低与水银面刚好接触，使AE接通，则发出停止加热命令。