1.了解恆溫水浴的構造及其工作原理，學會恆溫水浴的裝配技術。
2.測繪恆溫水浴的靈敏度曲線。
3.掌握數字貝克曼溫度計的使用方法。
在許多物理化學實驗中，由於待測的資料如折射率、粘度、電導、蒸氣壓、電動勢、化學反應的速率常數、電離平衡常數等都與溫度有關。因此，這些實驗都必須在恆溫的條件下進行．這就需要各種恆溫的裝置。通常用恆溫槽來控制溫度，維持恆溫。
一般恆溫槽的溫度都是相對的穩定．多少總有一定的波動，大約在±0.1℃，如果稍加改進也可達到0.01℃，要使恆溫裝置維持在高於室溫的某一溫度，就必須不斷補充一定的熱量，使由於散熱等原因引起的熱損失得到補償。
恆溫槽之所以能夠恆溫，主要是依靠恆溫控制器來控制恆溫槽的熱平衡。當恆溫槽的熱量由於對外散失而使其溫度降低時，恆溫控制器就驅使恆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，使恆溫槽溫度保持恆定。
恆溫槽的裝置是多種多樣的。它主要包括下面的幾個部件：敏感元件，也稱感溫元件；控制項；加熱元件。
感溫元件將溫度轉化為電訊號而輸送給控制項，然後由控制項發出指令，讓電加熱元件加熱或停止加熱。
圖l.1即是一恆溫裝置。它由浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計、感溫元件、恆溫控制器等組成。現分別介紹如下：
1．浴槽：
通常用的是10dm3的圓柱形玻璃容器。槽內一般放蒸餾水，如恆溫的溫度超過了100℃可採用液體石蠟或甘油。溫度控制的範圍不同，水浴槽中介質也不同，一般來說：
-60℃～30℃時用乙醇或乙醇水溶液；
0℃～90℃時用水；
80℃～160℃時用甘油或甘油水溶液；
70℃～200℃時用液體石蠟、矽油等。
圖1.1 恆溫槽裝置圖
2．加熱器
常用的是電熱器、把電阻絲放人環形的玻璃管中，根據浴槽的直徑大小，彎曲成圓環製成。它可以把加熱絲放出的熱量均勻地分布在圓形恆溫槽的周圍。電加熱器由電子繼電器進行自動調節，以實現恆溫。
電加熱器的功率是根據恆溫槽的容量、恆溫控制的溫度以及環境的溫差大小來決定的。最好能使加熱和停止加熱的時間各佔一半。
3．攪拌器
一般採用功率為40w的電動攪拌器，並將該電動攪拌器串聯在乙個可調製壓器上用來調節攪拌的速度。使恆溫槽各處的溫度盡可能地相同。攪拌器安裝的位置、槳葉的形狀對攪拌效果都有很大的影響。
為此攪拌槳葉應是螺旋槳式的或渦輪式的。且有適當的片數、直徑和面積、以使液體在恆溫槽中迴圈，保證恆溫槽整體溫度的均勻性。
4．溫度計
恆溫槽中常以一支1／10(℃)的溫度計測量恆溫槽的溫度，用貝克曼溫度計測量恆溫槽的靈敏度。所用的溫度計在使用前都必須進行校正和標化。
5．恆溫控制器
實驗室中常用超級恆溫水浴恆溫裝置。它的感溫元件是一支接觸式溫度計(也稱導電表)，如圖1.2所示。
該溫度計的下半段類似於一支水銀溫度計。上半段是控制用的指示裝置。溫度計的毛細管內有一根金屬絲和上半段的螺母相連。
它的頂部放置一磁鐵。當轉動磁鐵時，螺母即帶動金屬絲沿螺桿向上或向下移動．由此來調節觸針的位置。在接點溫度計中有兩根導線、這兩根導線的—端與金屬絲和水銀柱相連、另—端則與溫度的控制部分相連。
這種恆溫槽的控溫器是電子繼電器，這個繼電器實際上是乙個自動開關，它與接觸式溫度計相配合，當恆溫槽的溫度低於接觸式溫度計所設定的溫度時，水銀柱與觸針不接觸。繼電器由於沒電流通道或電流很小，這時繼電器中的電磁鐵磁性消失．銜鐵靠自身彈力自動彈開，將加熱迴路接通進行加熱。反之則停止加熱，這樣交替地導通、斷開、加熱與停止加熱，使恆溫水浴達到恆定溫度的效果。
控溫精度一般達0.1℃，最高可達0.05℃。
這種恆溫裝置屬於「通」、「斷」二端式控溫，因此不可避免地存在著—定的滯後現象，如溫度的傳遞，感溫元件(接觸式溫度計)、繼電器、電加熱器等的滯後。所以恆溫槽控制的溫度存在有一定的波動範圍．而不是控制在某一固定不變的溫度。靈敏度的高低是衡量恆溫槽恆溫優劣的主要標誌。
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、恆溫槽的大小等因素有關。攪拌的效率越高．溫度越易達到均勻，恆溫效果越好。加熱器的功率用可調製壓器進行調節，以保證在恆溫槽達到所需的溫度後減小電加熱的餘熱，減小溫度過高或過低時偏離恆定溫度的程度。
此外，恆溫槽裝置內的各個部件的布局對恆溫槽的靈敏度也有—定的影響。一般原則是：加熱器與攪拌器應放得近一些。
這樣利於熱量的傳遞。感溫元件探頭應放在合適的位置並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．並且不宜放置得太靠近邊緣。
恆溫槽靈敏度的測定是在指定溫度下觀察溫度的波動情況。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，恆溫槽的靈敏度為：
靈敏度常以溫度為縱座標、以時間為橫座標繪製成溫度～時間曲線來表示、如圖1.3所示。
圖中是幾種典型的控溫靈敏度曲線，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，熱惰性亦小，溫度波動小的較理想情況。由於外界因素干擾的隨機性，實際控溫靈敏度曲線要複雜些。
圖1.3 靈敏度曲線的幾種形式
超級恆溫水浴1臺
數字貝克曼溫度計 1臺
蒸餾水（一）、步驟
（1）將蒸餾水注入水浴槽中，注入總容積的4/5即可。
（2）將數字貝克曼溫度計安裝在恆溫槽上，並採零。
（3）調節恆溫槽所需的恆定溫度：
恆溫槽的恆定溫度一般要比室溫高5℃左右（否則恆溫槽多餘的熱量無法向環境散失，溫度就難以控制恆定）。假若室溫為20℃，則恆溫槽溫度可調節至25℃。旋開接觸溫度計的固定螺絲，旋動調節帽使標鐵指示略低於25℃。
經老師認可後插好電源，加熱並攪拌，注意觀察1/10（℃）刻度溫度計的讀數，當達到24℃時，需重新調節接觸溫度計的標鐵，至鎢絲與水銀處於剛剛接觸與斷開的狀態（這一狀態可由繼電器的銜鐵與磁鐵的接觸與斷開來判斷，一般是紅燈亮表示加熱，綠燈亮表示停止加熱）。然後逐步的旋轉調節帽，觀察溫度計的讀數，當公升至25℃時，應是紅綠指示燈交替亮與暗，這時可固定調節帽。
（4）恆溫槽靈敏度測量：待恆溫槽溫度在25℃恆溫後．觀察貝克曼溫度計讀數，每隔2分鐘記錄一次讀數，約測60分鐘，溫度的變化範圍要求在0.15℃之間。
改變恆溫槽溫度，使其穩定在30℃。用同樣的方法測量恆溫槽的靈敏度。
冬天室溫較低，可作20℃，25℃時恆溫槽靈敏度測量；熱天室溫較高，可作30℃，35℃時恆溫槽靈敏度測量。
（二）、實驗注意事項
（1）使用恆溫槽需接地線。
(2) 注入恆溫介質必須適量，太滿會外溢，不足則不起作用。用水作介質時．必須使用蒸餾水。
(3) 當連線出水管的橡皮時，須先關閉帶攪拌器的水幫浦電機(即關閉「攪拌」開關。否則水幫浦將槽體內水不斷打出，會使水沖在檯面。用畢應將出水管口和回水管口用橡皮管連上，以免再開「攪拌」開關時，水被幫浦打出來。
(4) 高溫使用時，更換介質，同時更換控制器及溫度計。
(5) 使用完畢必須關閉電源開關，並整理清潔。
（6）在恆溫控制調節過程中不能以接觸溫度計的刻度當作溫度讀數，它只是給我們乙個粗略的指示。另外，當溫度達到比設定的恆定溫度低1℃左右時，必須細緻地調節。
下面資料是30℃時的溫度變化資料，每隔30s計數一次，總共計時30分鐘。
下面資料是35℃時的溫度變化資料，每隔30s計數一次，總共計時30分鐘。
六、資料處理
30℃的溫度時間曲線，如圖一
圖一35℃的溫度—時間曲線，如圖二
圖二以時間為橫座標，溫度為縱座標，繪製30℃和35℃的溫度—時間曲線，求算恆溫槽的靈敏度。並對恆溫槽的效能進行評價。
30℃時的恆溫槽靈敏度
35℃時的恆溫槽靈敏度
恆溫槽溫度靈敏度都在℃和℃左右，效能良好。
1.恆溫槽恆溫的原理是什麼?
答：恆溫槽之所以能夠恆溫，主要是依靠恆溫控制器來控制恆溫槽的熱平衡。當恆溫槽的熱量由於對外散失而使其溫度降低時，恆溫控制器就驅使恆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，使恆溫槽溫度保持恆定。
2.如何提高恆溫槽的靈敏度?試加以分析討論。
答：靈敏度的高低是衡量恆溫槽恆溫優劣的主要標誌。。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、恆溫槽的大小等因素有關。
加熱器與攪拌器應放得近一些。這樣利於熱量的傳遞。感溫元件探頭應放在合適的位置並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．並且不宜放置得太靠近邊緣。
3.恆溫槽內各處的溫度是否相等?為什麼?
答：恆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區域性溫度公升高，然後由於熱量的傳遞才使水的其它部分溫度公升高。
八、實驗總結
（1）注入恆溫介質必須適量，太滿會外溢，不足則不起作用。用水作介質時．必須使用蒸餾水。
(2) 使用完畢必須關閉電源開關，並整理清潔。
（3）在恆溫控制調節過程中不能以接觸溫度計的刻度當作溫度讀數，它只是給我們乙個粗略的指示。另外，當溫度達到比設定的恆定溫度低1℃左右時，必須細緻地調節。
（4）做實驗時要認真仔細實事求是。
實驗二恆溫水浴的組裝及其效能測試
班級 2012級應用化學班學號 20125052052 姓名 姚雪純 目的要求 一 了解恆溫水浴的構造及其工作原理，學會恆溫水浴的裝配技術 二 測繪恆溫水浴的靈敏度曲線 三 掌握貝克曼溫度計的調節技術和正確使用方法 基本原理 普通恆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...
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