實驗一恒溫裝置實驗目的要求(1)熟悉恒溫器的構造、原理和使用方法。預習要求(1)了解恒溫水浴的構造和工作原理。(2學會使用恒溫水浴，并調節所需溫度以維持在±0.01℃~0.1℃。4.實驗注意事項

(1)恒溫水浴的溫度調節應注意：當溫度接近指定溫度時，應左右旋轉水銀導電表的磁鋼B，使繼電器的加熱指示燈處于“亮”“滅”狀態，直到溫度達到指定溫度。此時加熱指示燈剛好處于“滅”的狀態，這樣溫度誤差最小。5.實驗原理

1.恒溫器的工作原理物質的許多物理化學性質與溫度成函數關系。如折射率、粘度、蒸氣壓、表面張力、電導、化學反應速度常數等都與溫度有關.在研究這些性質時，一般需要使用一個恒溫裝置，通常用恒溫槽來控制溫度維持恒溫。恒溫槽所以能維持恒溫，主要依靠恒溫控制器來控制恒溫槽的熱平衡。當恒溫槽因對外散熱而使水溫降低時，恒溫控制器就使恒溫槽內的加熱器工作。待加熱到所需的溫度時，它又使加熱器停止加熱，這樣就使槽溫保持恒定。由于溫度范圍和準確度要求不同，恒溫器的種類和設計也很多，但它們的基本結構和作用原理是大同小異的。這里介紹一種實驗室中最廣泛使用的恒溫器。恒溫槽的構造：恒溫器由恒溫槽、加熱器、攪拌器、溫度調節器（又稱水銀導電表）、繼電器、溫度計等構成（如圖1~1所示）。(1)浴槽一般是由一個玻璃缸或金屬鍋，其中盛水（或油），為防止水槽內生長酶菌，應注意經常換水。對于40℃以上的恒溫槽，水面上應加一層石蠟或橄欖油（豆油也可），以防止水的大量蒸發。(2)加熱器：常用的是電熱器。根據恒溫槽的容量、恒溫溫度以及與環境的溫差大小來選擇電熱器的功率。如容量20L、恒溫25℃的大型恒溫槽一般需要功率為250W的加熱器。為了提高恒溫的效率和精度，有時可采用兩套加熱器。開始時，用功率較大的加熱器加熱，當溫度達到恒定時，再用功率較小的加熱器來維持恒溫。(3)攪拌器恒溫器中所用的攪拌器，通常是電動攪拌器，以能激烈攪拌，使恒溫槽內溫度達到均勻一致為宜。(4)溫度計：常用1/10℃溫度計作為觀察溫度用。為了測定恒溫槽的靈敏度，可用1/100℃溫度計或貝克曼溫度計。所用溫度計在使用前需進行標化。（5）感溫元件：它是恒溫槽的感覺中樞，是提高恒溫槽精度的關鍵所在。感溫元件的種類很多，如接觸溫度計、熱敏電阻感溫元件等。6．電子繼電器：用來控制恒溫槽加熱器“通”“斷”電的裝置。利用接觸溫度計的“通”“斷”來控制繼電器，在原理上似乎可行，但靈敏繼電器的工作電流也需要數毫安，這樣就容易在觸針與水銀面間產生電火花，水銀被氧化而沾污毛細管，使水銀柱上下移動不靈活，甚至使水銀柱斷開不能導電。繼電器必須和電接點溫度計、加熱器配套使用。

電接點溫度計是一支可以導電的特殊溫度計，又稱為導電表。它有兩個電極，一個固定與底部的水銀球相連，另一個可調電極D是金屬絲，由上部伸入毛細管內。頂端有一磁鐵，可以旋轉螺旋絲桿，用以調節金屬絲的高低位置，從而調節設定溫度。

電接點溫度計－－導電表:磁性螺旋調節器；B:電 極引出線；C:指示螺母；D:可調電極；E:上標尺；F:下標尺。接觸溫度計重要部分的結構圖電接點溫度計－－導電表當溫度升高時，毛細管中水銀柱上升與一金屬絲接觸，兩電極導通，使繼電器線圈中電流斷開，加熱器停止加熱;當溫度降低時，水銀柱與金屬絲斷開，繼電器線圈通過電流，使加熱器線路接通，溫度又回升。如此，不斷反復，使恒溫槽控制在一個微小的溫度區間波動，被測體系的溫度也就限制在一個相應的微小區間內，從而達到恒溫的目的。原理①當水銀溫度控制器中水銀未接通時，電熱器會自動加熱。其原理是在交流電為正半周時，屏極自A點聯得正電壓250V，則電子可由陰極放射到屏極，使線圈內有電流通過，電磁鐵產生磁性即將鐵片吸下，并使二接觸點接觸，使電源與電熱器接通而加熱。恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通”“斷”類型，當加熱器接通后，恒溫介質溫度上升，熱量的傳遞使水銀溫度計中的水銀柱上升。但熱量的傳遞需要時間，因此常出現溫度傳遞的滯后，往往是加熱器附近介質的溫度超過設定溫度，所以恒溫槽的溫度超過設定溫度。同理，降溫時也會出現滯后現象。由此可知，恒溫槽控制的溫度有一個波動范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度。控溫效果可以用靈敏度Δt表示:t1為恒溫過程中水浴的最高溫度t2為恒溫過程中水浴的最低溫度

曲線:(a)表示恒溫槽靈敏度較高;(b)表示恒溫槽靈敏度較差;(c)表示加熱器功率太大;(d)表示加熱器功率太小或散熱太快控溫靈敏度曲線

②當水銀溫度控制器中水銀與金屬絲D接通時，則電熱器自動停止加熱。因此時柵極自B點取得負電壓30V，而抑制陰極發射電子，屏極即得不到電子，線圈內無電流通過，磁鐵失去磁性，鐵片被彈回原位使接觸點離開，則電熱器停止加熱，于是達到自動控制恒溫的目的。恒溫槽的裝置示意圖

1.浴槽；2.加熱器；3.攪拌器；4.溫度計；5.電接點溫度計；6.繼電器；7.貝克曼溫度計

影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有:1.恒溫介質流動性好，傳熱性能好，控溫靈敏度就高;2.加熱器功率要適宜，熱容量要小，控溫靈敏度就高;3.攪拌器攪拌速度要足夠大，才能保證恒溫槽內溫度均勻;4.繼電器電磁吸引電鍵，后者發生機械作用的時間愈短，斷電時線圈中的鐵芯剩磁愈小，控溫靈敏度就高;5.電接點溫度計熱容小，對溫度的變化敏感，則靈敏度高;6.環境溫度與設定溫度的差值越小，控溫效果越好。超級恒溫槽介紹是相對于普通恒溫槽的控溫精度較低而發展來的。它只能加熱，不能制冷，因而只可提供室溫以上的精確控溫，一般最高溫度在300℃以下，容積分6升系列（見上圖）和15升系列（見下圖）。由于最高溫度的不同，或稱為水槽、油槽。超級恒溫槽廣泛使用于精細化工、生物工程、醫藥食品、冶金、石油、農業等領域。為用戶提供高精度的恒溫場源，是研究院、高等院校、工礦企業實驗室、質檢部門理想的