第一部分：思考题

实验七十    恒温水浴组装及性能测试

1. 简要回答恒温水浴恒温原理是什么？主要由哪些部件组成？它们的作用各是什么？

2. 简述恒温槽的构造及工作原理。

3. 恒温水浴控制的温度是否是某一固定不变的温度？

4. 什么是恒温槽的灵敏度？如何测定？

5. 恒温槽内各处温度是否相等？为什么？

6. 如何考核恒温槽的工作质量？

7. 欲提高恒温浴的灵敏度，可从哪些方面进行改进？

8. 恒温槽的主要部件有哪些，它们的作用各是什么？

9. 影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有那些？

10.简要回答恒温槽主要由哪些部件组成?你在哪些物理化学实验中用了恒温技术，试举出一个实验实例。

11.恒温槽中水的温度、加热电压是否有特殊要求？为什么？

第二部分：参考答案

实验七十    恒温水浴组装及性能测试

1. 简要回答恒温水浴恒温原理是什么？主要由哪些部件组成？它们的作用各是什么？

答：恒温水浴的恒温原理是通过电子继电器对加热器自动调节来实现恒温的目的。当恒温水浴因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时，继电器迫使加热器工作，到体系再次达到设定温度时，又自动停止加热。这样周而复始，就可以使体系的温度在一定范围内保持恒定。

恒温水浴主要组成部件有：浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质；在要求恒定的温度高于室温时，加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量；搅拌器一般安装在加热器附近，使热量迅速传递，槽内各部位温度均匀；温度计是用来测量恒温水浴的温度；感温元件的作用是感知恒温水浴温度，并把温度信号变为电信号发给温度控制器；温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路，当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时，感温元件发出信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关加热器。

2. 恒温水浴控制的温度是否是某一固定不变的温度？

    答：不是，恒温水浴的温度是在一定范围内保持恒定。因为水浴的恒温状态是通过一系列部件的作用，相互配合而获得的，因此不可避免的存在着不少滞后现象，如温度传递、感温元件、温度控制器、加热器等的滞后。所以恒温水浴控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度，并且恒温水浴内各处的温度也会因搅拌效果的优劣而不同。

4. 什么是恒温槽的灵敏度？如何测定？

答：T_S为设定温度，T₁为波动最低温度，T₂为波动最高温度，则该恒温水浴灵敏度为：

测定恒温水浴灵敏度的方法是在设定温度下，用精密温差测量仪测定温度随时间的变化，绘制温度-时间曲线（即灵敏度曲线）分析其性能。

5. 恒温槽内各处温度是否相等？为什么？

答：不相等，因为恒温水浴各处散热速率和加热速率不可能完全一致。

6. 如何考核恒温槽的工作质量？

答：恒温水浴的工作质量由两方面考核：（1）平均温度和指定温度的差值越小越好。（2）控制温度的波动范围越小，各处的温度越均匀，恒温水浴的灵敏度越高。

7. 欲提高恒温浴的灵敏度，可从哪些方面进行改进？

答：欲提高恒温水浴的灵敏度，可从以下几个方面进行改进：①恒温水浴的热容量要大，恒温介质流动性要好，传热性能要好。②尽可能加快加热器与感温元件间传热的速度，使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经感温元件及时进行温度控制。为此要使：感温元件的热容尽可能小；感温元件、搅拌器与电加热器间距离要近些；搅拌器效率要高。③作调节温度用的加热器要导热良好，热容量要小，功率要适宜。

8. 恒温槽的主要部件有哪些，它们的作用各是什么？

答：恒温水浴主要组成部件有：浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质；在要求恒定的温度高于室温时，加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量；搅拌器一般安装在加热器附近，使热量迅速传递，槽内各部位温度均匀；温度计是用来测量恒温水浴的温度；感温元件的作用是感知恒温水浴温度，并把温度信号变为电信号发给温度控制器；温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路，当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时，感温元件发出信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关加热器。

9. 影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有那些？

答：影响恒温槽灵敏度的因素有：（1）恒温水浴的热容，恒温介质的流动性，传热性能。（2）加热器与感温元件间传热的速度，感温元件的热容；感温元件、搅拌器与电加热器间的距离；搅拌器的效率。（3）作调节温度用的加热器导热性能和功率大小。

10. 简要回答恒温槽主要由哪些部件组成?你在哪些物理化学实验中用了恒温技术，试举出一个实验实例。

答：（1）主要部件：浴槽（恒温介质），加热器，搅拌器，温度计，感温元件（导电表、电接触温度计、热敏电阻温度计），温度控制器。

（2）化学平衡常数及分配系数的测定，溶液电导的测定——测HAc的电离平衡常数，电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数，最大泡压法测定溶液的表面张力，粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量，电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度，双液系的气-液平衡相图中折光率的测定。

11.恒温槽中水的温度、加热电压是否有特殊要求？为什么？ 

答： 槽中水的温度应与室温相差不宜过大，以减少对环境的散热速度；加热电压也不能太小和太 大。否则会使得散热速度过大、加热速度也过大且加热惯性大，使得控温时灵敏度降低。加热电压太小时，会使得体系的温度偏低时间相对较长，或达不到所设定的温度。

第二篇：恒温槽

课程名称：______大学化学实验（P）________指导老师：___ ____成绩：__________________

实验名称：__恒温水浴槽安装与性能的测试_____实验类型：_________同组学生姓名：__ ________

一、实验目的和要求（必填）                                       二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）                                          四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理                                              六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

 

一、   实验目的和要求

（1）       了解恒温槽的结构及恒温原理，初步掌握装配和调试技术。

（2）       学会分析恒温槽的性能。

（3）       掌握电接点水银温度计的调节及使用。

二、   实验内容和原理

恒温控制可分为两类，一类是利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制;另外一类是利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。 本实验用第二种方法。

恒温槽是实验室用来控制温度的装置，它主要是由浴槽、温度调节器、温度加热器、温度控制器、加热器、搅拌器和温度指示器组成。恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置。用液体作介质的优点是热容量大和导热性好，从而使温度控制的稳定性和灵敏度大为提高。根据温度控制的范围，可采用下列液体介质：-60℃~30℃——乙醇或乙醇水溶液；0℃~90℃——水；80℃~160℃——甘油或甘油水溶液；70℃~200℃——液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。当恒温槽通过加热来视温度上升到设定的数值时，加热器停止加热，然后由于热量向外扩散等因素温度降低，控制器又迫使加热器加热，当再次到达设定的温度时，停止加热，如此周而复始。

温度调节器使用方法：目前普遍使用的温度调节器是水银接点温度计（又称导电表）如图所示。水银接点温度计的下段是一支温度计，上半段是控制用的指示装置。温度计的毛细管内有一根金属丝和上半段的螺母相连。它的顶部放置一磁铁，当转动磁铁时，螺母即带动金属丝眼螺杆向上或向下移动。在接点温度计中有两根导线。这两根导线的一端与金属丝相连，另一端则与温度控制器联接。松开磁铁上的固定螺丝，旋转磁铁，把螺母调到设定值。例如要控制温度在30℃时，将螺母上沿调到30 ℃处。当水银柱上升到30℃时，恰与金属丝接触，加热器停止加热。但由于水银接点温度计的温度标尺刻度不够准确，需另用一支1/10℃温度计来准确测量恒温槽的温度。

三、   主要仪器设备（必填）   

恒温槽1个：玻璃缸、电动搅拌器、1/10℃温度计一个、热敏电阻温度计、电加热器一个、水银接点温度计、温度控制器（继电器）、贝克曼温度计一个。

四、操作方法和实验步骤

1、打开开关、搅拌器，温度调节器设定为27、8摄氏度，开始加热。

2、观察精密温度计的示数，当加热器停止加热却又没到30℃时，顺时针调节调节帽，使定温指示标杆稍微上移。如果温度超过30℃时，逆时针调节。直到恒温控制器的指示灯在红绿之间跳动时，固定螺帽。

3、分别测定100V下恒温槽上中下、左中右温度波动值的最低值和最高值，并记录。

4、测定100V和200V时温度波动曲线，每30s记录一次，测10分钟，20组数据。

五、关键操作及注意事项

1、贝克曼温度计由薄玻璃组成，易被损坏，一般只能放置三处:安装在使用仪器上;放在温度计盒内;握在手中。不准随意放置在其它地方。

2、调节时，应当注意防止骤冷或骤热，还应避免重击。

3、已经调节好的温度计，注意不要使毛细管中水银再与D管中水银相连接。

4、使用夹子固定温度计时，必须垫有橡胶垫，不能用铁夹直接夹温度计。

5、正在测试时不要移动温度调节器。不同位置会影响温差。

6、为使恒温槽温度恒定，将接点温度计调至某一位置时，拧紧调节帽上的固定螺丝。

7、恒温槽中恒定温度以1/10温度计指示为准。

六、实验数据记录和处理   

温度：18℃        大气压：102.58kpa          100V

Δt = ±( t1 - t2 )/2

100V

100V

200V

七、数据分析

1、由此图的加热器功率越大，恒温线波动越大。为了能够使恒温槽性能提高应该降低功率，但是功率太低加热又太慢，所以应选择一个适当功率。

2、温度计在上面时温度都偏低，平均偏离设定值大，所以在安装恒温器时，温度计和温度调节器应该放入液面以下中部左右。当在左边时，由于移动了温度调节器更加靠近加热器，可能引起温度偏高，所以在安装时不能太靠近加热器。

3、恒温槽的温度波动大概是0.068℃，可以说槽内温度波动较小，灵敏度较高，各区域温度也较均匀。该恒温槽性能还是比较好的。

八、讨论、心得

一、影响恒温槽的灵敏度的因素主要有：

（1）恒温介质：介质流动性好，传热性能好，控制灵敏度就高。

（2）定温计：定温计的热容小，与恒温介质的接触面积大，水银与铂丝和毛细管壁间的粘附作用小，则精度好；

（3）加热器：在功率足以补充恒温槽单位时间内向环境散失能量的前提下，加热器功率愈小，精度愈好。另外，加热器本身的热容越小，加热器管壁的导热效率越高，则精度越好。 

（4）继电器电磁吸引电键，后者发生机械作用的时间愈短，断电时线圈中的铁芯剩磁愈小，控温灵敏度就高。

（5）搅拌器：搅拌速度需足够大，使恒温介质各部分温度能尽量一致。

（6）电接点温度计热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高。

（7）部件的位置：加热器需放在搅拌器附近，以使加热器发出的热量能迅速传到恒温介质的各个部分。定温计要放在加热器附近，并且让恒温介质的旋转能使加热器附近的恒温介质不断地冲向定温计的水银球。被研究体系一般要放在槽中精度最好的区域。测定温度的温度计应放置在被研究体系的附近。

二、恒温条件是通过一系列原件的动作来获得的，因此不可避免的存在着不少滞后现象，如温度传递、感温原件、继电器、加热器等的滞后。因此，装配时出对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应注意各元件在恒温槽中的布局是否合理。通常，恒温槽内温度波动越小，即各区域温度越均匀，恒温槽灵敏度越高。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个主要标志。一般在指定温度下，以T始和T停分别表示开始加热和停止加热时槽内数的温度（相对值）的平均值，以T=1/2（T停-T始）为纵坐标，时间t为横坐标，记录仪自动画出灵敏度曲线

三、可用量热温度计、贝克曼温度计、热电偶来测定恒温槽温度的波动。