2.3.2真空的獲得

產生真空的過程稱為抽真空、排氣或抽氣。通常用于產生真空的工具稱為真空泵，常用的有水泵、機械泵和油擴散泵等。此外也采用多種特殊的吸氣劑和冷凝捕集器等。1起始壓強：真空泵開始工作時的壓強。臨界壓強：保持真空泵正常工作排氣口外側允許的最大壓強，即當此壓強再升高時，泵即停止工作。極限壓強(ps)：在真空系統中不漏氣和不放氣的條件下，長時間抽氣后，給定的真空所能達到的最小壓強稱為極限壓強。抽氣速率(s)：在一定的溫度和壓強下，單位時間內泵從容器中抽除氣體的體積，稱為泵的抽氣速率。當入口處某一瞬間的壓力p為一定值時，則負號表示隨時間v遞減(抽氣)時為正值。抽氣速率隨壓強的降低而減小，但p不可能達到無限小，而具有極限真空ps。當p=ps時，S=0。2.3.2.1真空泵的基本參量22.3.2.1真空泵的基本參量上述四個參量是真空泵工作特性的表征。如機械泵的臨界壓強為1.013×105Pa，而擴散泵的臨界壓強一般為1.33x10Pa。因此，我們常把機械泵作為前級泵，把擴散泵叫做次級泵。由于大氣中的氦通過玻璃壁滲入容器的速度為6.65×10-11Pa/s，目前還沒有用人工的辦法獲得比1.33×10-10更高的真空度。32.3.2.2旋片式機械泵它是一種使用機械轉子使抽氣空間不斷膨脹，從而獲得低氣壓的真空泵。工作的起始壓強為大氣，極限真空可達1.33×10-2Pa。4如圖2.3所示，旋片式機械泵主要由泵腔、轉子、旋片、排氣閥、進氣口等幾部分組成，這些部件全部浸在泵殼所盛的機械泵油中，以保持體系的密封和潤滑。機械泵抽氣原理是基于變容作用即工作室體積周期性的擴大和縮小來實現抽氣目的。圖2.4表示旋片轉動半周時的四個典型位置。這樣在旋轉半周時旋片a吸入一部分氣體，旋片b排出一部分氣體，繼續旋轉半周時，b吸入一部分氣體，a將前半周b吸入的氣體壓縮而排出。因此，在一周中旋片矗、b各吸入一部分氣。（1）旋片式機械泵的結構5可以進行簡單的計算，如果被抽容器的體積為y，壓強為p0，旋片轉動半周第一次形成的吸氣空間體積為△v，則被抽容器的壓強降低為：

吸氣空間第一次膨脹后，壓強降低到

：幾次膨脹后壓強降低到

：轉子的轉速為定值m(通常為200-450r/minj膨脹次數與時間t成正比。則n=mt，經過一段時間后，被抽容器的壓強降低到

：由式(2.11)可知，t增至很大時，pt將趨近于0。但機械泵并不能無限制地提高被抽容器的真空度，而是獲得具有一定極限壓強(pt)的真空，即極限真空。（2）旋片式機械泵的極限壓強6由于泵的結構上存在有害空間，有害空間的氣體無法排出泵外，必然被旋片壓到進氣口一邊，使它重新返回被抽容器。改進結構減小有害空間只可以減小其影響，但不能完全消除它。排氣空間和吸氣空間存在著一定的壓強差，氣體會通過各滑動間隙返流到吸氣空間。泵油在排氣空間、吸氣空間和大氣空間循環，在大氣和排氣空間，泵油中溶解了大量氣體，在吸氣空間由于壓強較低而釋放出來。將兩個單級泵串聯為雙級泵(圖2.3)，則上述三個因素對靠近被抽容器的第二級泵的影響將大為減少，一般單級泵極限真空為1.33Pa，而雙級泵可達1.33×10-2Pa。極限真空受下列條件限制7氣鎮：在化學實驗中，所抽除的氣體常常含有相當數量的水蒸氣和有機物蒸氣。這些蒸氣在排氣空間一經壓縮(壓縮比通常為700：1)便凝結為液體并混入油內，隨著油的循環進入吸氣空間，在低壓下又變成蒸氣，不僅嚴重影響極限真空，而且還破壞油的密封潤滑性能，腐蝕泵體。而采用氣鎮的方法可以解決這一問題。在靠近排氣孔處的泵腔壁上開一個小孔，在排氣空間尚未開始壓縮時，適量的空氣可通過小孔滲入泵內，大大提高了氣體蒸氣混合物的氣體分壓。這樣，壓縮空氣開始壓縮后，在較小的壓縮比上(例如10:1)，混合氣體的壓強就已超過常壓，于是在蒸氣尚未凝結以前就頂開閥片排出泵外。由于滲入空氣，使排氣時間延長，增加了氣體突破的機會，而使極限真空和抽速下降。為了充分發揮泵的效率，可先按氣鎮工作程序抽氣，待蒸氣抽除后，關閉氣鎮閥，再按無氣鎮程序抽氣。這既可抽除蒸氣，又可獲得應有的極限真空。（3）氣鎮

8（3）機械泵的使用注意事項

馬達運轉方向必須符合機械轉子規定的方向；泵油必須充滿至標度。不允許有異物落入泵腔，以免損壞密封。有大量水蒸氣和有機蒸氣時，在泵和被抽容器間最好加裝干燥、捕集裝置。停泵時應用三通活塞對泵腔放氣，防止泵油因大氣壓力返流至被抽系統中。如果帶有電磁閥自動放氣裝置，則此步可以免去。92.3.2.3油擴散泵油擴散泵是目前獲得高真空的主要工具，廣泛用于多種科學實驗和生產中。10（1）油擴散泵的工作原理

工作原理：基于被抽氣體分子向定向蒸氣流中擴散并被蒸氣流壓縮到前置空間，而最后被前級機械泵抽走。擴散泵的結構及工作原理見圖2.5。在前級泵不斷抽氣的情況下，油被加熱蒸發，沿導管上升至噴嘴處，由于噴嘴處的環形截面突然變小而受到壓縮，形成密集的蒸氣流，以接近音速的速度(200～300m/s)，從噴嘴向下噴出。顯然，在蒸氣流上部空間被抽氣體的腰雖大于蒸氣流中該氣體的分壓強，氣體分子便迅速向蒸氣流中擴散，由于油蒸氣相對分子質量為450～550，比空氣相對分子質量大15～18倍，故動能較大，與氣體分子碰撞時，本身的運動方向基本不受影響，而氣體分子則被約束于蒸氣射流內，且速度越來越高地順蒸氣流噴射方向飛行。這樣，被抽氣體分子就被蒸氣流不斷壓縮至擴散泵出氣口，密度變大，壓強變高，借助前級機械泵將它們抽走。完成傳輸任務的油蒸氣分子受到泵壁的冷卻，又重新凝結為液體返回蒸發器，如此循環不已。由于擴散作用一直存在，故被抽容器真空度得以不斷提高。11（2）臨界反壓強pK擴散泵只有在前級泵提供的預備真空下才能工作。當前級泵提供的極限壓強大于臨界反壓強pK時，擴散泵的極限壓強迅速上升，以至使擴散泵停止作用。因為密集在出口端的氣體，不但不能抽除，反而會大量突破蒸氣流的約束，反擴散回到擴散泵進氣口一端。臨界反壓強的大小主要決定于蒸氣流的動壓，后者又決定于泵的結構和加熱功率。臨界反壓強越高，則對前級泵的要求越低毛一般擴散泵的臨界反壓強為13.3Pa左右。12（3）使用注意事項必須充分做好清潔處理工作(金屬泵用乙醇、丙酮，玻璃泵用洗液、水洗及有機溶劑去油)。烘干，否則將大大影響極限真空。泵油加入量應遵守規定用量，以浸沒導流管的小孔為宜。使用時，必須先開前級泵，等真空上升到13.3Pa且不漏氣(可用火花檢漏器檢測)時，方可通冷卻水，再開加熱電源，反之，停泵時，應先關加熱電源，待油冷卻到50℃以下時，才能關閉冷卻水，停止前級泵。擴散泵工作時，切勿漏入大氣，否則泵油將嚴重氧化裂化。132.3.3真空的測量

測量真空的量具稱為真空計或真空規，可分為絕對規和相對規兩大類。前者直接測量壓強；后者是測量與壓強有關的物理量，它的壓強刻度是用絕對真空計進行校正而得。142.3.3.1Mcleod真空計

Mcleod真空計的結構如圖2.6。它既能測量低真空，又能測量高真空，是迄今還廣泛使用的真空計。A和B是兩根直徑相同的毛細管，分別作為測量毛細管和比較毛細管。A管頂是用磨平的玻璃片熔接而成的，連通管C下端與玻璃泡D相連于N，上端接入真空系統，D下端插入汞貯器E中，利用三通活塞使其分別與大氣和汞瓶相通，用以控制汞面的升降。。152.3.3.1Mcleod真空計

Mclcod真空計的優點是能直接測量壓強P，并與氣體種類無關。它的缺點是不能測量蒸氣的壓強，因蒸氣不服從玻意耳定律。另外，不能連續讀出壓強值。因為讀一次壓強值c至少需1min時間來使液面升降，因而對壓強快速變化的系統不靈敏。最后，汞有毒，對人體有害。因此，一般而言，Mcleod真空計是在校準相對真空計時才用到。162.3.3.2熱偶真空計熱傳導真空計的一種，它是測量低真空(1.33×102～1.33×I0-2Pa)的常用工具，其原理是利用低壓強下氣體的熱傳導與壓強有關的特性來間接測量的。這種相對真空計叫熱偶規。測量1.33×l0～1.33×10-5Pa壓強的另一種相對規，通常是熱陰極電離真空規。在實際測量時，是將熱偶規和電離規組裝在一起，而構成復合真空計。這樣就可測量從l.33×10～1.33×10-5pa的真空。真空的檢漏可用真空火花檢漏器，它有兩根金屬絲，可感應產生一萬伏以上的高壓，使空氣電離，從而發出弧光。通過檢漏器金屬絲觸及真空系統外殼所發出的不同顏色則可判斷體系的真空度(見表2.9)。172.4高溫的獲得與測量

許多化學反應都必須在高溫下才能進行，特別在合成新型高溫材料時，要求達到的溫度越來越高。高熔點金屬粉末的燒結，難熔化合物的熔化和再結晶，陶瓷體的燒成等都需要很高的溫度。某些無機合成中，為了避免氧化，同時還需要特殊的惰性氣氛和真空。為了進行高溫下的合成，需要一些符合要求的產生高溫的設備和手段。為了進行高溫無機合成，就要熟悉一些能產生各種高溫的設備及其測溫、控溫的方法，并在實踐中加以靈活運用。182.4.1高溫的獲得實驗室中，大家熟知的加熱設備是煤氣燈、酒精燈、酒精噴燈，它們是通過煤氣和酒精的燃燒來產生高溫，此外還常用電爐、半球形的電熱套來作為加熱設備，它們利用電阻竿通電發熱來獲得高溫。電熱套通常配有溫度控制器，控制器的作用是基于周期性地切斷電流或用調壓變壓器來控制溫度。電熱套主要用來加熱圓底燒瓶中的反應物。上述幾種加熱設備，通常只能獲得幾百度的高溫，難以滿足無機合成中對溫度的更高的要求。表2.10列出其它一些產生高溫的方法及其所能達到的溫度。上面這些獲得高溫的手段中，最常用的是高溫電阻爐。192.4.2高溫電阻爐電阻爐是實驗室和工業中最常用的加熱爐，它的優點是設備簡單，使用方便，可以精確地控制溫度，應用不同的電阻材料可以達到不同的高溫限度。表2.1l列出了不同的電阻材料的最高工作溫度。一般使用溫度應該低于最高工作溫度，這樣可以大大延長電阻材料的使用壽命。在l100℃以下，通常可用的電阻線是Ni—Cr合金，它電阻率高，而且抗氧化能力很強，如果不過熱的話，壽命很長。這類電阻線應盡量避免接觸損害它的表面氧化膜的物質，如硅藻土，可以在Ni—Cr線上涂一層鋁土水泥作保護。在700—1500℃范圍內，可以用硅碳棒作電阻材料，一般采用低電壓大電流。在高真空及還原氣氛下，金屬發熱材料如鉭、鎢、鉬等較為適用。在氧化氣氛中，氧化物的電阻發熱體則是最為理想的材料。石墨作電阻材料在真空中可達到較高的溫度，但在氧化或還原氣氛下，石墨本身在使用過程中將逐漸損耗，與硅碳棒相同，也采用低電壓大電流加熱方式。用于研究高溫反應的電爐主要有三種：馬福爐、管式電爐和坩堝爐。馬福爐是一種簡單的高溫爐，它主要用于不需要控制氣氛的高溫反應，它裝有自己的溫度控制器和熱電偶高溫計。管式電爐通常用于控制氣氛下加熱物質，它們往往沒有自己的溫度控制器，通常通過自耦變壓器來控制輸入電壓，從而控制它的溫度，這三種電爐的結構見圖2.7和圖2.8。202.4.3高溫熱浴當需要將容器加熱到某一均勻溫度時，就應該把它浸入作為傳熱介質的液體中。例如，對200℃左右的溫度可使用礦物油或石蠟油；250℃左右的溫度可使用有機硅油。Wood合金浴(Bi—Pb—sn—cd合金)可以從它的熔點(約70℃)開始到400℃左右。也可以使用各種鹽(如PbCl2，熔點510'12)或者鹽的低熔混合物(如KNO3/NaNO3)。常用熱浴及它們所能達到的極限溫度列于表2.12。212.4.4反應容器的選擇

適用于高溫反應容器的材料主要有硬質玻璃、瓷器、石英、金屬、剛玉、石墨、聚四氟乙烯塑料等。22軟質玻璃(又稱普通玻璃)。它由二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化鉀(K2O)、三氧化二硼(B2O3)、氧化鈉(Na2O)等原料制成，有一定的化學穩定性、熱穩定性和機械強度，透明性好，易于燈焰加工焊接，但熱膨脹系數較大，易炸裂破碎，因此多制成不需加熱的儀器，如試劑瓶、漏斗、干燥器、量筒、玻璃管等等。硬質玻璃(即硬料)。它的主要原料是二氧化硅(SiO2)、碳酸鉀(K2CO3)、碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鎂(MgCO3)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、氧化鋅(ZnO)、三氧化二鋁(A12O3)等，也稱硼硅玻璃。硬質玻璃的耐溫、耐腐蝕、耐電壓及抗擊性能好，熱膨脹系數小，可耐較大的溫差(一般在300℃左右)。可制作成需加熱的玻璃儀器，如燒杯、各種燒瓶、試管、蒸餾器、冷凝器等等。此外，根據某些特殊要求，還有用高硅氧玻璃、石英玻璃、無硼玻璃、無堿玻璃等等制作的玻璃儀器。（1）玻璃容器

玻璃容器可分為軟質玻璃和硬質玻璃兩種。23

實驗室所用瓷器皿實際上是上釉的陶瓷，因此，瓷器的許多性質主要由釉的性質所決定。它的熔點較高(1410℃)，可耐高溫灼燒，如瓷坩堝可以加熱至1200℃，灼燒后質量變化很小，它的熱膨脹系數為(3～4)×10-6，厚壁瓷器皿在蒸發和高溫灼燒操作中，應避免溫度的驟然變化和加熱不均勻現象，以防破裂。瓷器皿對酸堿等化學試劑的穩定性較玻璃器皿為好，然而同樣不能和氫氟酸接觸，過氧化鈉及其它堿性熔劑也不能在瓷皿或瓷坩堝中熔融。瓷器的機械性能較玻璃強，而且價廉易得，故應用也較廣，可制成坩堝、燃燒管、瓷舟、蒸發皿等等。（2）瓷器皿24

石英器皿的主要化學成分是二氧化硅，一般工作溫度不高于l100℃，長時間工作應在l000℃左右或以下。除氫氟酸外，不與其它酸作用，在高溫時，能與磷酸形成磷酸硅，易與苛性堿及堿金屬碳酸鹽作用，尤其在高溫下，侵蝕更快，然而可以進行焦硫酸鉀熔融。在石英器皿中加熱鎂，會損壞石英器皿，故應將鎂放在氧化鋁舟中加熱。石英器皿對熱的穩定性好，在約1700℃以下不變軟，但在1100℃～1200℃開始失去玻璃光澤，由于其熱膨脹系數小，只有玻璃的十五分之一，故耐熱沖擊性好。不透氣，電絕緣，可以任何速率加熱而不致破裂。（3）石英器皿

25

鎳坩堝：鎳的熔點1450℃，在空氣中灼燒易被氧化。它具有良好的抗堿性，可用于堿性物質的高溫反應(一般不超過700℃)，但酸性或含硫化物的物質，不能用鎳坩堝。鐵坩堝：鐵坩堝的使用與鎳坩堝相似。雖然它沒有鎳坩堝耐用，但價格便宜，較適于Na2O2熔融。對于NaH2PO4脫水為(NaPO3)。的反應，會燒壞鐵坩堝，所以要使用瓷坩堝或鉑坩堝。鐵坩堝中常含有硅及其它雜質，故可用低硅鋼坩堝代替。鐵坩堝或低硅鋼坩堝在使用前應進行鈍化處理。先用稀鹽酸稍洗，然后用細砂紙仔細擦凈，并用熱水沖洗，放人wt5％的硫酸與l％的硝酸混合溶液中浸泡數分鐘，再用水洗凈、干燥，于300—400℃灼燒10分鐘。（4）金屬容器26

鉑的熔點高(1774℃)，耐高溫可達l200℃，化學性質穩定，在空氣中的灼燒后不起化學變化，也不吸收水分，大多數化學試劑對它無侵蝕作用，耐氫氟酸性能好，因而常用作沉淀灼燒稱重、氫氟酸溶樣等熔融處理。鉑的導熱性好，但質軟，價格昂貴。實驗室常用的鉑制品有鉑坩堝、鉑蒸發皿、鉑舟、鉑電極和鉑銠熱電偶等等。（5）鉑器皿27鉑器皿的使用規則因鉑質軟，即使含有少量銥、銠的合金也較軟，所以拿取鉑器皿時，勿太用力，以免變形。不能用玻璃棒等尖頭物件從鉑器皿中刮出物體，以免損傷內壁，也不得將很熱的鉑器驟然放入冷水中冷卻。鉑器皿在加熱時不能與任何其它的金屬接觸。因為在高溫時鉑易與其它金屬形成合金，所以，鉑坩堝必須放在鉑三角或陶瓷、粘土、石英等材料的支持物上灼燒，也可放在墊有石棉板的電爐或電熱板上加熱，但不得直接與鐵板或電爐絲接觸，所有的鉗子應該包有鉑頭，鎳的或不銹鋼的鉗子只能在低溫時使用。下列物質能直接侵蝕或在其它物質存在下侵蝕鉑，在使用鉑器時，應避免與這些物質接觸。成分和性質不明的物質不能在鉑器皿中加熱或處理。鉑器皿應保持內外清潔和光亮。經長久灼燒后，由于結晶的關系，外表可能變灰，必須及時注意清洗，否則日久會深入內部使鉑器皿變脆。28易還原的金屬和非金屬及其化合物。如銀、汞、鉛、鉍、銻、錫和銅的鹽類，在高溫下被還原的金屬與鉑形成合金。硫化物和砷及磷的化合物，它們可被濾紙、有機物或還原性氣體還原，生成脆性的磷化鉑及硫化鉑等。固體堿金屬氧化物和氫氧化物、氧化鋇、堿金屬的硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物等，在加熱或熔融時對鉑有強的侵蝕性。碳酸鈉或碳酸鉀可以在鉑器皿中熔解(但碳酸鋰不行)，硼酸鈉也可以熔融。鹵素及可能產生鹵素的混合物的溶液。如王水、鹽酸與氧化劑(高錳酸鹽、鉻酸鹽、二氧化錳等等)的混合物。三氯化鐵溶液也與鉑發生作用。碳在高溫時與鉑作用形成碳化鉑。鉑器皿用燈焰加熱時，只能用不發光的氧化焰，不能與帶煙或發亮的火焰及焰內錐體部分接觸，以免形成碳化鉑而變脆。29鉑器皿的清洗

鉑器皿有了斑點，可先用鹽酸單獨處理。如果無效，可用焦硫酸鉀于鉑器皿中在較低溫下熔融5、l0分鐘，把熔融物倒掉，再將鉑器皿在鹽酸溶液中浸煮。若仍無效，可再試用碳酸鈉熔融處理，也可用潮濕的細海沙輕輕摩擦處理。30

天然的剛玉幾乎是純的Al2O3。人造剛玉由純的h1203經高溫燒結制成，它耐高溫(熔點2045℃)，硬度大，對酸、堿有相當的抗腐蝕能力。剛玉坩堝可用于某些堿性熔劑的熔融和燒結，但溫度不應過高，時間要盡量短。在某些情況下，可以代替鎳、鉑坩堝。（6）剛玉器皿

31石墨是一種耐高溫材料，在還原氣氛中，即使達到2500℃左右，也不熔化，只在3700℃(常壓)升華為氣體，同時在高溫時強度不會降低。石墨制品加熱至2000℃時，其強度較常溫時增高一倍。石墨有很好的耐腐蝕性。無論有機溶劑或無機溶劑都不能溶解它。在常溫下不與各種酸、堿發生化學反應，只是在500℃以上才與硝酸、強氧化劑等反應。石墨還具有良好的導電性，雖然不能和銅、鋁等金屬比，但與許多非金屬材料相比導電性高，它的導電性甚至超過鐵、鋼、鉛等金屬材料。此外，石墨的熱膨脹系數小，驟冷驟熱也不致破裂，而且容易加工。石墨的缺點是耐氧化性能差。隨溫度的升高，氧化速度逐漸加劇，因此高溫下必須在真空或惰性氣體中工作。如果某種金屬能形成碳化物，就不能用石墨作坩堝。對于不形成碳化物者，則石墨坩堝有不沾連金屬的長處。在鉑舟中熔融金屬鋁時，鉑舟將受損壞，石墨容器則很理想，但需在氮氣氛中熔融。（7）石墨器皿32

聚四氟乙烯的化學穩定性和熱穩定性好，是已知耐熱性最好的有機材料，使用溫度可達250℃。當溫度超過250℃時，會分解出少量的四氟乙烯，對人體有害。溫度超過415℃時急劇分解。聚四氟乙烯耐腐蝕性好，對濃酸(包括氫氟酸)、濃堿或強氧化劑，皆不發生作用，也不受氧氣和紫外線的影響。同時具有優良的絕緣和介電性能，可用于制造燒杯、蒸發皿、坩堝。（8）聚四氟乙烯

332.4.5溫度的測量溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同的物體之間的熱交換以及物體的某些物理性質隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接的測量。希望用于測量的物體的物理性質，是單值、連續地隨著溫度而變化，即與其它因素無關，而且復現性要好，便于精確測量等。因此，物理性質的選擇是一件復雜而又困難的工作。目前比較常用的有下列幾種。熱膨脹電阻變化導體或半導體受熱后電阻值發生變化。熱電效應兩種不同的導體相接觸，當其兩接點溫度不同時回路內就產生熱電勢。熱輻射物體的熱輻射隨溫度的變化而變化。利用這種性質已制成了各種測量儀表。隨著科學技術的發展，又應用了一些新的測溫原理如射流測溫，渦流測溫，激光測溫，利用衛星測溫等。（1）溫度34（2）測溫儀表的分類

測溫儀表可以分為接觸式和非接觸式兩大類。這兩類測溫方法相比較，接觸式可以直接測得被測對象的真實溫度，非接觸式只能獲得被檢測對象的表觀溫度，一般地，非接觸式測溫精度低于接觸式。接觸式溫度計主要有膨脹式溫度計、熱電阻溫度計和熱電偶三種；非接觸式溫度計有光學高溫計(亮度高溫計)、輻射高溫計、比色高溫計等。35玻璃溫度計結構簡單，使用方便，測量準確，價格便宜，有不同等級，可作為工業溫度計，也可作為實驗室精密測量用。主要缺點是熱慣性大j測量上限和測量精度受玻璃質量限制，測量結果只能讀出，不能自動記錄和遠傳，易損壞。雙金屬溫度計一般用于工業儀表，精度較低。壓力式溫度計，機械強度高，不怕震動，顯示儀表可以安裝在離測量點較遠(20m左右)處，輸出信號可以自動記錄和控制，缺點是熱慣性大。一般只適用于測量對銅和銅合金不起腐蝕作用的液體、氣體和蒸氣的溫度。熱電阻測量精度高，其中鉑熱電阻經標定合格的，可作為(13.81—903.89K)國際實用溫標的標準儀器，可遠傳記錄，同一臺顯示儀表上可實現多點測量，缺點除熱敏電阻外，熱慣性大，需外接電源。這類溫度計廣泛用于生產過程中測量各種液體、氣體和蒸氣介質的溫度，還可以與顯示儀表配合，作為敏感元件進行溫度測量和控制。（2）測溫儀表的分類

36熱電偶不易破損，測溫范圍廣，也具有較高測量精確度，其中鉑銠(ω10％Rh)鉑(903．89－1337.58K)，可以作為傳遞國際實用溫標的標準儀器；輸出信號可遠傳、自動記錄，同時可用于報警和自動控制。主要缺點是下限靈敏度較低，輸出信號和溫度示值成非線性關系。廣泛應用于測量<l600℃的液體、氣體、蒸氣等介質溫度。還可制成耐磨熱電偶，適用于核反應堆、石油催化裂化過程測溫。光學高溫計，使用方便，主要用于金屬熔煉，價廉、不需外電源，可作自動記錄，但測量誤差大。輻射溫度計可用于測量移動、轉動或不宜安裝熱電偶的高中溫對象表面溫度。比色溫度計，主要應用于測量表面發射率較低或測量精確度要求較高的表面溫度，在有粉塵、煙霧等非選擇性吸收介質中，仍可正常工作，但結構復雜、價高。實驗室和工業上最常用的是膨脹式溫度計中的玻璃液體溫度計和熱電偶。（2）測溫儀表的分類

37金屬中存在許多自由電子，它們在金屬原子及離子構成的晶體點陣里自由移動而作不規則的熱運動。通常溫度下，電子雖作熱運動，卻不會從金屬中逸出。如要電子從金屬中逸出，就得消耗一定的逸出功。將兩種不同金屬絲的一個連接端點置于冰水中(冷端)，使它的溫度固定于O℃，當另一個端點受熱時(熱端)，在這一系統中就會產生溫差電動勢，這個系統稱“熱電偶”，隨著熱端溫度的改變，熱電勢也隨著相應變化，反之，根據該系統的熱電勢就可以推算出熱端的相應溫度。因此熱電偶方便地用于溫度測量。如上所述，在熱電偶回路中，僅在兩個接點存在溫差時才產生溫差電動勢，如果兩個接點的溫度相同，則回路不顯示電勢，因此從這個溫差現象可以引出下述的中間金屬定律：在溫差熱電偶內，可以接入任意數目的中間金屬導體，只要它們連接點的溫度相同，就不會影響該熱電偶的溫差電動勢。由于熱電偶的這條基本性質，才有可能在冷端連接導線和各種儀表，而不會對溫差電動勢有任何影響。（3）熱電偶高溫計測溫原理38體積小，重量輕，結構簡單，易于裝配，使用方便。測溫范圍較大，一般可在室溫至2000℃左右之間應用，有的甚至可達3000℃。可遠距離傳送，測量信號由儀表迅速顯示或自動記錄，便于集中管理。能直接與被測物體相接觸，不受環境介質(如煙霧、塵埃、二氧化碳、水蒸氣等)影響而引起誤差，具有較高的準確度。（3）熱電偶高溫計的優點392.5低溫的獲得與測量

有些化學反應只能在低溫條件下才能完成，這就涉及到低溫技術，低溫技術主要包括低溫的獲得，低溫的控制和測量以及低溫的應用。

40低溫冷浴：如果某一反應要求在低溫下進行，而且溫度要求在±3℃或更高一些的時候，有如下幾種途徑可獲得這種可變溫度的冷浴。自來水冷卻冰一鹽體系冰一酸體系非水冷浴相變致冷浴：這種低溫浴可以恒定溫度，如用CS2可達-111．53℃,這個溫度是標準氣壓下二硫化碳的固液平衡點。經常用的固定相變冷浴如表2.18。2.5.1低溫的獲得41自來水冷卻：若反應要求的低溫在室溫到12℃之間時，流動的自來水浴是恰當的。從12℃至O℃，可利用偶爾加入碎冰塊的、攪動的水浴。冰一鹽體系：冰－鹽體系冷浴是實驗中最普通而又最常用的低溫源。許多鹽在溶解時要吸熱，又由于形成的溶液的蒸氣壓下降，故使得冰點下降，因此可將冰鹽按不同比例混合，獲得不同冰點的低溫源。這類低溫源適用于0～-25℃的范圍。幾種常用的冰－鹽冷浴體系如表2.15所示。冰一酸體系：對于0～一25℃的反應，也可采用冰和酸的混合物，如：l份濃鹽酸+l份冰可達低溫-37.5℃；1份濃鹽酸+2份冰可達低溫-56℃；1份濃鹽酸+3份冰可達低溫一43℃；冰一鹽、冰一酸體系所得的上述溫度是理論溫度。實際工作中一般得不到其理論值，除非把冰和鹽磨得很細，而且混合得相當均勻時，才有可能接近。同時，其溫度是會隨環境溫度而變化的，若要維持一定的低溫時間，必須隨時不斷取走部分溶液，加入新的冰和鹽或冰和酸。低溫冷浴42非水冷浴干冰(固體CO2)：干冰的升華點為-78.3℃。由于干冰的導熱性不好，常常用多量的干冰和一些溶劑混和，增加其導熱性，在常壓下可以獲得表2.16所列的低溫。液態空氣：液態空氣隨其存放時間長短，溫度變化在-193℃～-186℃之間，若蒸發時溫度更為降低。在適當的液體(如戊烷)中滴入或通過液態空氣可以得到給定的低溫。低沸點液體：用低沸點液體作冷浴，也是很理想的，如表2.17所示。以上幾種冷浴，若把反應器浸入其中時，用加入冷凍劑如液N2等來維持低溫是很麻煩的，而且會引起溫度梯度的很大變化，所以還不能用作恒溫低溫冷浴。

43相變致冷浴

經常用的固定相變冷浴如表2.18。

除此之外，液氮也是經常用的一種冷欲，它的正常沸點是-33.35℃，一般來說它的溫度遠低于它的沸點，用到-45℃時都沒有問題。需要注意的是它必須在一個具有良好通風設備的房間或裝置內使用。442.5.2低溫測量與控制低溫的測量蒸氣壓溫度計的測溫原理蒸氣壓溫度計的結構低溫的控制使用恒溫冷浴使用低溫恒溫器控制45（1）低溫的測量蒸氣壓溫度計的測溫原理：液體的蒸氣壓隨溫度而改變，因此，通過測量蒸氣壓可以知道其溫度。理論上液體的蒸氣壓可以從克勞修斯一克拉伯龍方程積分得出。這個方程式與蒸氣壓的實驗數據很接近。但更方便的還是將p和T列成對照表，用這種表