1、恒溫水浴的組裝及其性能測試一 . 實驗目的：了解恒溫水浴的構造及其工作原理，學會恒溫水浴的裝配技術。測繪恒溫水浴的靈敏度曲線。掌握貝克曼溫度計的調節技術和正確使用方法。二 . 實驗原理：許多物理化學數據的測定，必須在恒溫度下進行。欲控制被研究體系的某一溫度，通常采用取兩種方法：一是利用物質的相變點溫度來實現；另一種是利用電子調節系統，對加熱器或制冷器的工作狀態進行自動調節，使被控對象處于設定溫度下，本試驗的恒溫水浴就是一種常用控溫裝置，它通過電子繼電器對加熱器自動調節，來實現恒溫目的。當恒溫浴因熱量向外擴散等原因使體系溫度低于設定值時，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達到設定溫度時，又自動停止

2、加熱。這樣周而復始，就可以使體系溫度在一定范圍內保持穩定。普通恒溫水浴的結構是由浴槽、溫度計、攪拌器、加熱器、接觸溫度計（或稱導電表）和繼電器等部分組成。其裝置如下圖1.1 ：恒溫水浴工作原理的簡述：1、浴槽：浴槽包括容器和液體介質。如果要求設定的溫度與室溫相差不大，通常可用20dm3的圓形玻璃鋼做容器，若設定的溫度較高（或較低），則應對整個槽體保溫，以減小熱量傳遞速度，提高恒溫精度。恒溫水浴以蒸餾水為工作介質。如對裝置稍作改動并選用其他合適液體為工作介質，上述恒溫可在較大范圍內使用。2、溫度計：觀察恒溫浴的溫度可選用分度值為0.1 攝氏度的水銀溫度計，而測量恒溫浴的靈敏度事應采用貝克曼溫度計

3、。溫度計的安裝位置應盡量靠近系統。所用的水銀溫度計讀數都應加以校正。3、攪拌器：攪拌器以小型電動機帶動，其功率可選40W，用變速器或變壓器來調節攪拌速度。攪拌器一般應安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，以使槽內各部位溫度均勻。4、加熱器：在要求設定溫度比室溫高的情況下，必須不斷供給熱量以補償水浴向環境散失的熱量。電加熱器的選擇原則是熱容量小、導熱性能好、功率適當。5、接觸溫度計: 接觸溫度計又稱水銀導電表。其結構如右圖。水銀上部焊有金屬絲，溫度計上半部有另一金屬絲，兩者通過引出線接到繼電器的信號反饋端。接觸溫度計的頂部有一磁性螺旋調節帽，用來調節金屬絲觸點的高低。同時，從溫度計調節指示螺母在標尺

4、上的位置可以估讀出大致的控溫設定溫度值。浴槽溫度升高時，水銀膨脹并上升至觸點，繼電器內線圈通電產生磁場，加熱線路彈簧片跳開，加熱其停止加熱。隨后浴槽熱量向外擴散，使溫度下降，水銀收縮并與觸點脫離，繼電器的電磁效應消失，彈簧片彈回，而接通加熱器回路，系統溫度又開始回升。這樣接觸溫度計反復工作，而使系統溫度得到控制，可以說它是恒溫浴的中樞，對恒溫起著關鍵作用。6、 繼電器：繼電器必須與加熱器和接觸溫度計相連，才能起到控溫作用。實驗室常用的繼電器有電子管繼電器和晶體管繼電器。衡量恒溫水浴的品質好壞，可以用恒溫水浴靈敏度來衡量。最低溫度值之差的一半數值來表示其靈敏度。恒溫槽靈敏度的測定是在指定溫度下觀

5、察溫度的波動情況。通常以實測的最高溫度值與該實驗用較靈敏的數字貝克曼溫度計、在定的溫度下，記錄溫度隨時間的變化。如記最高溫度為t1 ， 最低溫度為t2 ，通常以實測的最高溫度值與該實驗用較靈敏的數字貝克恒溫槽的靈敏度為：S=（t1-t2 ） /2如圖所示。靈敏度常以溫度為縱坐標、以時間為橫坐標繪制成溫度時間曲線來表示，如圖所示。曲線 c 是加熱器功率過大，熱惰性小引起的較指定溫度 t 高的超調量；d 是加熱功率太小，或槽浴散熱太快，引起較指定溫度t 低的低調量；曲線 b 是加熱器功率適中，但熱惰性大引起的較指定溫度t 高 （ 或低 ） 的超調量，需更換較靈敏的溫度控制器；曲線a 加熱器功率適當

6、，熱惰性亦小，溫度波動小的較理想情況。由于外界因素干擾的隨機性，實際控溫靈敏度曲線要復雜些。三 . 實驗儀器：水銀接觸溫度計，水銀溫度計，攪拌器，加熱器，貝克曼溫度計，繼電器，停表四 . 實驗步驟：將蒸餾水灌入浴槽至容積的五分之四，先安裝加熱器，再安裝攪拌器，接觸溫度計，繼電器，溫度計調節恒溫水浴設定溫度。假定室溫25，設定實驗溫度為40，旋動磁性螺旋調節帽，使溫度指示螺母位于大約38處，接通電源，開啟加熱器和攪拌器令其工作，注視溫度計讀數，當達到38左右時，根據顯示器的溫度顯示，再次轉動磁性螺旋調節帽，緩慢加熱，使溫度升至40為止。恒溫水浴靈敏度曲線的測定當恒溫水浴的溫度在40上下波動時，每

7、隔兩分鐘記錄一次貝克曼溫度計的讀數，將數據整理列表。五 . 數據處理：1. 列表記錄實驗數據時間由 0-60 分鐘每隔兩分鐘記錄數字一次。控溫在38左右，實驗溫度40。間隔時間/min溫度/間隔時間/min溫度/間隔時間/min溫度/240.0822239.8254239.937439.9982439.9974439.846639.9162640.0474640.064839.8282839.9674839.9831040.0893039.8205039.8961240.0043240.0385239.9221439.9173440.0315439.9421639.8253639.858563

8、9.9371840.0663840.0785839.8472039.9814040.0226040.0652.恒溫水浴的靈敏度曲線，并從靈敏度曲線中確定其靈敏度靈敏度大約為0.043。3.根據靈敏度曲線，對組裝的恒溫水浴性能進行評價。溫度為 40時，恒溫水浴靈敏度較好。. 問題思考：.影響恒溫浴靈敏度的因素主要有哪些？答： 恒溫介質流動性好傳熱性能好，控溫靈敏度就高；加熱器功率要適宜，熱容量要小，攪拌器的攪拌速度足夠大，保證恒溫槽內溫度均勻；繼電器電磁吸引電建，斷電時線圈中的鐵芯剩磁越小，控溫靈敏度就高；電接點溫控溫效果.欲提高恒溫浴的控溫精度，應采取什么措施？答：介質的流動性好，功率適宜，攪

9、拌器速要足夠大，接觸式溫度計熱容小，對溫度變化敏感。.恒溫槽恒溫的原理是什么?答： 恒溫槽之所以能夠恒溫，主要是依靠恒溫控制器來控制恒溫槽的熱平衡。當恒溫槽的熱量由于對外散失而使其溫度降低時，恒溫控制器就驅使恒溫槽中的電加熱器工作。待加熱到所需要的溫度時，它又會使其停止加熱，使恒溫槽溫度保持恒定。.如何提高恒溫槽的靈敏度?試加以分析討論。答： 靈敏度的高低是衡量恒溫槽恒溫優劣的主要標志。它不僅與溫控儀所選擇的感溫元件、繼電器、接觸式溫度計等靈敏度有關，而且與攪拌器的效率、加熱器的功率、恒溫槽的大小等因素有關。加熱器與攪拌器應放得近一些。這樣利于熱量的傳遞。感溫元件探頭應放在合適的位置并與槽中的溫度計相近，以正確地確定溫控儀面板上的指示溫度并且不宜放置得太靠近邊緣。.恒溫槽內各處的溫度是否相等?為什么 ?答： 恒溫槽內各處的溫度不相等，因為加熱時僅僅是依靠電熱絲的發熱使水的局部溫度升高，然后由于熱量的傳遞才使水的其它部分溫度升高。七 .實驗總結：