1、恒温槽温度调节与控制及其性能测试恒温槽温度调节与控制及其性能测试 一、实验目的一、实验目的1. 了解恒温槽的构造及恒温原理。了解恒温槽的构造及恒温原理。2. 掌握接触式温度计对恒温槽温度的调节与掌握接触式温度计对恒温槽温度的调节与控制。控制。3. 学会测试恒温槽温度的波动性，并能绘制学会测试恒温槽温度的波动性，并能绘制恒温槽的灵敏度曲线。恒温槽的灵敏度曲线。二、基本原理二、基本原理 恒温槽所以能维持恒温，主要是依靠恒温控恒温槽所以能维持恒温，主要是依靠恒温控制器来控制恒温槽的热平衡。当恒温槽因对外散制器来控制恒温槽的热平衡。当恒温槽因对外散热而使水温降低时，恒温控制器就使恒温槽内的热而使水温降
2、低时，恒温控制器就使恒温槽内的加热器工作。待加热到所需的温度时，它又使加加热器工作。待加热到所需的温度时，它又使加热器停止加热，这样就使槽温保持恒定。热器停止加热，这样就使槽温保持恒定。 恒温槽一般由浴槽、加热器、搅拌器、温度恒温槽一般由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、恒温控制器等部分组成，现分别计、感温元件、恒温控制器等部分组成，现分别简单介绍如下：简单介绍如下：1、浴槽：包括容器和工作物质。浴槽内之工作物质一般采用浴槽：包括容器和工作物质。浴槽内之工作物质一般采用蒸馏水蒸馏水 。2、加热器：常用的是电热器。根据恒温槽的容量、恒温温、加热器：常用的是电热器。根据恒温槽的容量、恒温温度
3、以及与环境的温差大小来选择电热器的功率。为了提高度以及与环境的温差大小来选择电热器的功率。为了提高恒温的效率和精度，有时可采用两套加热器。开始时用功恒温的效率和精度，有时可采用两套加热器。开始时用功率较大的加热器加热，当温度达到恒定时，再用功率较小率较大的加热器加热，当温度达到恒定时，再用功率较小的加热器来维持恒温。的加热器来维持恒温。 3、搅拌器：一般采用搅拌器：一般采用40W的电动搅拌器，用的电动搅拌器，用变速器来调节搅拌温度。变速器来调节搅拌温度。4、温度计：常用、温度计：常用1/10温度计作为观察温度温度计作为观察温度用。为了测定恒温槽的灵敏度，可用用。为了测定恒温槽的灵敏度，可用1/
4、100温度计或贝克曼温度计。温度计或贝克曼温度计。5、感温元件：感温元件： 它是决定恒温槽灵敏度的关它是决定恒温槽灵敏度的关键部件之一，目前常用接触温度计，又称键部件之一，目前常用接触温度计，又称水银导电表，其作用相当于一个自动开关，水银导电表，其作用相当于一个自动开关，用于控制加热器的工作状态，从而控制浴用于控制加热器的工作状态，从而控制浴槽所要求的温度，控制精度一般在槽所要求的温度，控制精度一般在0.1K。（接触温度计结构见后面两页（接触温度计结构见后面两页） 接触式温度计实物图接触式温度计实物图接触式温度计重要部分结构图接触式温度计重要部分结构图接触式温度计工作原理：水银球上部焊有金属丝
5、，温度计上半部有另一金属丝，两者水银球上部焊有金属丝，温度计上半部有另一金属丝，两者通过引出线接到继电器的信号反馈端。接触温度计的顶部通过引出线接到继电器的信号反馈端。接触温度计的顶部有一磁性螺旋调节帽，用来调节金属丝触点的高低。同时，有一磁性螺旋调节帽，用来调节金属丝触点的高低。同时，从温度计调节指示螺母在标尺上的位置可以估读出大致的从温度计调节指示螺母在标尺上的位置可以估读出大致的控温设定温度值。浴槽温度升高时，水银膨胀并上升至触控温设定温度值。浴槽温度升高时，水银膨胀并上升至触点，继电器内线圈通电产生磁场，加热线路弹簧片跳开，点，继电器内线圈通电产生磁场，加热线路弹簧片跳开，加热器停止加
6、热。随后浴槽热量向外扩散，使温度下降，加热器停止加热。随后浴槽热量向外扩散，使温度下降，水银收缩并与触点脱离，继电器的电磁效应消失，弹簧弹水银收缩并与触点脱离，继电器的电磁效应消失，弹簧弹回，而接通加热器回路，系统温度又开始回升。这样接触回，而接通加热器回路，系统温度又开始回升。这样接触温度计反复工作。而且系统温度得到控制。可以说它是恒温度计反复工作。而且系统温度得到控制。可以说它是恒温浴的中枢，对恒温起着关键作用。温浴的中枢，对恒温起着关键作用。6. 继电器继电器 继电器必须与加热器和接触温度计相连，继电器必须与加热器和接触温度计相连，才能起到控温作用。实验室常用的继电器才能起到控温作用。实
7、验室常用的继电器有电子管继电器和晶体管继电器。有电子管继电器和晶体管继电器。 衡量恒温水浴的品质好坏，可以用恒温衡量恒温水浴的品质好坏，可以用恒温水浴灵敏度来衡量。通常以实测的最高温水浴灵敏度来衡量。通常以实测的最高温度与最低温度值之差的一半数值来表示其度与最低温度值之差的一半数值来表示其灵敏度，灵敏度， 即即tE = （t1- t2）/2。 预习问题实验中接触式温度计的用途是什么？可以直实验中接触式温度计的用途是什么？可以直接用它测定恒温槽的水温吗？为什么？接用它测定恒温槽的水温吗？为什么？三、仪器和试剂三、仪器和试剂:超级恒温槽水浴一台、超级恒温槽水浴一台、SWCD精密数字温差仪精密数字温
8、差仪 一台、接一台、接触式温度计触式温度计 一支、秒表一块一支、秒表一块 四、操作步骤四、操作步骤1、向超级恒温槽中注入清水，离向超级恒温槽中注入清水，离顶盖顶盖23cm即可。即可。2、超级恒温槽的调试：、超级恒温槽的调试：（1）旋转接触式温度计的调节帽）旋转接触式温度计的调节帽使标铁上端面所指的温度稍低使标铁上端面所指的温度稍低于于25处（通常低于处（通常低于0.20.3）。超级恒温水浴超级恒温水浴SWCD精密精密数字温差仪数字温差仪接触式温度计接触式温度计（2） 接通电源，打开电源开关并将接通电源，打开电源开关并将“自控与外循环自控与外循环”档调至档调至“自控自控”档（当加热器加热时，伴有
9、档（当加热器加热时，伴有“嗡嗡嗡嗡声声”，当电子继电器停止加热时，当电子继电器停止加热时，“嗡嗡声嗡嗡声”消失），观察消失），观察SWCD精密数字温差仪读数。当读数精密数字温差仪读数。当读数达达25时，使钨丝与水银处于刚刚时，使钨丝与水银处于刚刚接通与断开状态，此时接通与断开状态，此时“嗡嗡声嗡嗡声”消失表示停止加热。然后固定调节消失表示停止加热。然后固定调节帽螺丝。帽螺丝。 需要注意的是，需要注意的是，决不能以接触温决不能以接触温度计的刻度作为依据，必须以度计的刻度作为依据，必须以SWCD精密数字温差仪的温度精密数字温差仪的温度读数为准。接触温度计所指的数，读数为准。接触温度计所指的数，只能
10、给我们一个粗略的估计只能给我们一个粗略的估计。“自控与外自控与外循环循环”档调档调电源开关电源开关3.SWCD精密数字温差仪的调节：精密数字温差仪的调节：（1）调节）调节“基温选择基温选择”旋扭到合适的位置（如：恒温槽温度设在旋扭到合适的位置（如：恒温槽温度设在25时，基温可选在时，基温可选在20）。）。（2） 按一下按一下“温度温度/温差温差” 键，选择测量温差，此时显示屏上显示温差键，选择测量温差，此时显示屏上显示温差数，即小数点后面有三位小数。（下图显示的是温度为数，即小数点后面有三位小数。（下图显示的是温度为33.51）（3）需要记录温度或温差的读数时，按一下）需要记录温度或温差的读数
11、时，按一下“测量测量/保持保持” 键使仪器处键使仪器处于保持状态，此时于保持状态，此时“保持保持”指示灯亮。（下图显示的是指示灯亮。（下图显示的是“测量测量”状状态）态） 。读数完毕再按一下读数完毕再按一下“测量测量/保持保持” 键，即可转换到键，即可转换到“测量测量”状状态，进行跟踪测量。态，进行跟踪测量。4.超级恒温槽灵敏度的测定：待恒温槽调节到超级恒温槽灵敏度的测定：待恒温槽调节到25恒温后，观察恒温后，观察SWCD精密数字温差仪的读数，精密数字温差仪的读数，利用秒表，每利用秒表，每30秒记录一次秒记录一次SWCD精密数字精密数字温差仪的读数，测定温差仪的读数，测定30min。5.按上述
12、步骤分别测定按上述步骤分别测定25、35时超级恒温槽的时超级恒温槽的灵敏度。灵敏度。6.测量完毕，关闭测量完毕，关闭SWCD精密数字温差仪、关精密数字温差仪、关闭超级恒温槽。闭超级恒温槽。五、数据记录和处理：五、数据记录和处理：将操作步骤中的将操作步骤中的3、4之数据记录于下表中之数据记录于下表中时间时间/min 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 30 贝克曼温度贝克曼温度计读数计读数 25 35 1.以时间为横坐标，温度为纵坐标，绘制不同温度以时间为横坐标，温度为纵坐标，绘制不同温度下的下的“温度时间温度时间”曲线。曲线。2.计算不同温度时恒温槽的灵敏度计算不同温度时恒温槽的灵敏度。六、思考讨论题六、思考讨论题1. 对于提高恒温槽的灵敏度，可从哪些方面进对于提高恒温槽的灵敏度，可从哪些方面进行改进？行改进？2. 试讨论为什么采用温差测量比采用温度测量试讨论为什么采用温差测量比采用温度测量更为准确？更为准确？3.如果所需恒定的温度低于室温，如何装配恒如果所需恒定的温度低于室温，如何装配恒温槽？温槽？
