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物理化学实验温度详解演示文稿
分格0.1℃。另外有 -40 ~ 400℃,每隔50℃ 一支,分格0.1℃; ▲ 测量冰点降用:-50~50℃,分格0.01℃。
一、温度计和恒温装置
(2)引起误差的主要因素 ◆ 球体积的改变
水银温度计内一般容纳约6000刻度量的水银,体积 的微小变化会很灵敏地反映到温度计上。在温度计受热 后水银球的体积往往会稍有改变,而玻璃的流动很慢, 冷却时体积的回缩需要几天的时间,此现象称为“滞后 现象”。 ◆ 水银柱露出待测体系
一、温度计和恒温装置
(1)水银-玻璃温度计的种类和使用范围 ▲ 一般条件:由-5℃~105℃,150℃ ,250℃ ,360℃等,
每格1℃或0.5℃; ▲ 量热学用:由9~15℃,12~18℃,15~21℃ ,18~24℃,
20~30℃ 等,每格0.01℃或0.002; ▲ 测温差的贝克曼温度计:有升高和降低两种; ▲ 分段温度计:从-10~200℃分为21支,每支温度范围10℃,
按温度计在分度时的条件不同可分为“全浸式” 和“局浸式”两种。
一、温度计和恒温装置
“局浸式”温度计是按将水银球插入待测介质,但有 部分水银柱露在待测介质外时的条件对温度计的刻度进行 校正标注的。这种温度计一般在其背面刻有校正标注刻度 时的浸入量,当使用时的室温及浸入量与校正标注刻度时 的一致时,温度计所指示的读数就是严格准确的。显然, 使用全浸式温度计是不可能达到此条件,局浸式温度计通 常也达不到此条件,此时就需要对温度计进行“露茎校 正”。校正公式为:
一、温度计和恒温装置
◆ 辐射 在透明物质中,由于附近热体的辐射所产生的误差。
◆ 其它因素 温度计刻度、毛细管粗细不均匀等诸多因素。
一、温度计和恒温装置
(三) 热电偶温度计 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路,
当两个接点温度不同时,回路里将产生一个与温差有关 的电势——温差电势,形成电流,此现象称为热电效应。 该导体对称为热电偶。
对膨胀系数,用摄氏温标时K=0.00016,所
以有Kn<<1,则△t露茎≈Kn(t观-t环)。
一、温度计和恒温装置
◆ 延迟作用。若温度计的起始温度为t0,浸在温度为tm的 体系中,温度计读数 t 与浸入时间 τ 的关系为:
t-tm=(t0-tm)·exp(-kτ)
k为一常数,与水银球的直径、体系物质性质及搅拌速度 有关。在一般情况下,温度计被浸在待测体系中1~6分钟 之后读数就可忽略延迟误差,但在连续记录温度读数改变 的实验中要注意到该项误差。在搅拌很好的水中,普通温 度计k -1≈ 2s,贝克曼温度计k -1≈ 9s;在静止的水中,普通 温度计k -1≈ 10s,在静空气中k -1≈ 200s。
一、温度计和恒温装置
水银-玻璃温度计是最常用的液体膨胀式温度计。 因为水银具备易提纯、导热率大、比热小、膨胀系数 均匀、不易附着在玻璃壁上、不透明便于读数等性能。 一般适用测温范围是-35℃~360℃(熔点-38.7℃,沸 点356.7℃);如果采用特硬玻璃,且在水银面上充以N2 或 Ar 气 , 可 以 使 测 温 范 围 上 限 扩 大 到 600℃ , 甚 至 750℃;若在水银内掺入8.5%的Tl,则可以使测温范围 下限降到-60℃。
按照温度测量范围,可分为超低温、低温、中高温 和 超 高 温 温 度 测 量 。 超 低 温 一 般 是 指 0 ~ 10K , 低 温 指 10~800K,中温指800~1900K,高温指1900~2800K的 温度,2800K以上被认为是超高温。
一、温度计和恒温装置
对应于两种测温方法,测温仪器亦分为接触式和非接触式 两大类。接触式仪器可分为: ▲ 膨胀式温度计
包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计 ▲ 电阻式温度计
包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计 ▲ 热电式温度计
包括热电偶和P-N结温度计 ▲ 其它原理的温度计 非接触式温度计可分为:辐射温度计、亮度温度计和比色温度 计,由于它们都是以光辐射为基础,故也统称为辐射温度计。
一、温度计和恒温装置
一、温度计和恒温装置
式中△t露茎= t正确- t观,是对观测(读数)值
t环
的校正,则温度的正确值为:
t正确= t观+△t露茎 t环是露出待测体系之外水银柱的有效温度, t观
通过放置在露出待测体系水银柱一半之处 0.5n
(0.5n)的温度计读出;n 是露出待测体系之
n
外水银柱的读数;K是水银对于玻璃的相
一、温度计和恒温装置
A
T
T0
E AB (T )
kT e
ln
NA NB
B
E AB (T0 )
k T0 e
ln
NA NB
k——玻耳兹曼常数,e——电子电荷量,
T——接触处的温度,
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优选物理化学实验温度
一、温度计和恒温装置
2.非接触式测温 非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触,
而是通过辐射进行热交换,故可避免接触测温法的缺点, 具有较高的测温上限。此外,非接触测温法热惯性小, 可达千分之一秒,故便于测量运动物体的温度和快速变 化的温度。
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2.液体膨胀式温度计 这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计,它
由液体储存器、毛细管和标尺组成。 液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽化点的
温度,下限受液体凝点温度的限制.为了防止毛细管中 液注出现断续现象,并提高测温液体的沸点温度,常在 毛细管中液体上部充以一定压力的气体。
(二)膨胀式温度计 1.固体膨胀式温度计
这种温度计是利用两种不同膨 胀系数的材料制成,分为杆式和双 金属式两大类。
右图为杆式温度计的原理图。 由于芯杆材料的膨胀系数比与基座 相连的外套大,故当温度变化时芯 杆对基座产生相对位移,经简单的 机械放大后,就可直接指示温度值。
一、温度计和恒温装置
双金属感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固结 合在一起而制成,一端固定,另一端为自由端。当温度变 化时,由于两种材料的膨胀系数不同而使双金属片的曲率 发生变化,自由 端产生位移,经传 动放大机构带动指 针指示温度值。为 了满足不同用途的 要求,双金属元件 制成各种不同的形 状,如右图所示。