物理化学实验备课材料
实验3 热电偶温度计的校正及金属相图
一、基本介绍
一个多相体系的状态可用热力学函数来表达,也可用几何图形来描述。表示相平衡体系状态与影响相平衡强度因素关系的几何图形叫平衡状态图,简称相固,也叫状态图。由于常见的影响相平衡的强度因素是温度、压力和浓度,所以也可以说,相图是描述多相体系的状态与温度、压力和组成关系的几何图形。
相平衡的研究对生产和科学研究具有重大意义。钢铁和合金冶炼生产条件的控制、硅酸盐(水泥、耐火材料等)生产的配料比、盐湖中无机盐的提取等,都需要相干衡的知识。又如对物质进行提纯(如制备半导体材料)、配制各种不同低熔点的金屑台金等,都要考虑到有关相干衡问题。化工生产中产品的分离和提纯是非常重要的,其中溶解和结晶、冷凝和熔融、气化和升华等都属相交过程。
总之.由于相变过程和相干衡问题到处存在,研究和革捏相变过程的规体,用以解释有关的自然现象和指导生产甚为重要。
二、实验目的
1、用热电偶—电位差计测定Bi—Sn体系的步冷曲线,绘制相图;
2、掌握热电势法测定金属相图的方法;
3、掌握热电偶温度计的使用,学习双元相图的绘制。。
三、实验原理
绘制固液二相平衡曲线的方法,常用的有溶解度法和热分析法。溶解度法是指在确定的温度下,直接测定固液二相平衡时溶液的浓度,然后依据澜得的温度和相应的溶解度数据绘制成相固。此法适用于常温下易澜定组成的体系,如水盐体系等。热分析法是指在常温下不便直接澜定固液乎衡时溶液组成的体系(如合金和有机化合物的体系).通常利用相变时的热效应来测定组成已确定之体系的温度,然后依据选定的一系列不同组成的二组分体系所测定的温度,绘制相图。此法简单易行,应用顾广。
用热分析法测绘相图时,被测体系必须时时处于或接近相平衡状态。因此.体系的冷却速度必须足够慢.才能得到较好的结果。体系温度的测量,可用水银温度计,也可选用合适的热电偶。由于水银温度计的测量范围有限,而且其易破损,所以目前大都采用热电偶来进行测温。用热电偶测温其优点是灵敏度高、重现性好、量度宽。而且由于它是将非电信号转换为电信号,故将它与电子电热差计配合使用,可自动记录温度—时间曲线。原则上也可用升温过程中的实验数据作温度-时间关系曲线,但由于升温过程中温度很难控制,不易做到均匀加热,由此产生的误差大于冷却过程,所以通常都绘制冷却曲线。
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