恒温槽的装配与性能测定摘要：本实验在掌握恒温槽的装配及恒温原理基础上，通过对比电子自动控温与机械自动化控温以及它们在不同的散热情况下得到的温度-时间曲线，分析出各种方法的优劣。

关键词：恒温槽灵敏度温度控制The setting up of the thermostatic bath and the measure of its featureChen Yimeng PB08206231University of Science and Technology of China, Department of Material ScienceEngineeringAbstract: In this experiment, we assemble the thermostatic in order to know its theory and the method to operate the equipment. We measure the temperature and analyze the T-t curve to get its performance.Keywords:thermostatic, sensitivity, temperature control引言：在许多物理化学实验中，由于待测的数据如折射率、粘度、电导、蒸汽压、电动势、化学反应的速度常数、电离平衡常数等都与温度有关。

因此，这些实验都必须在恒温的条件下进行，这就需要各种恒温的设备，最常用的恒温设备就是恒温槽。

本实验就来探讨一下恒温槽的构造、基本原理以及影响控制灵敏度的因素。

了解恒温槽的控温原理可以实现对其的进一步了解及更合理的应用。

实验部分：1. 实验原理恒温槽之所以能够恒温，主要是依靠恒温控制器来控制恒温槽的热平衡。

当恒温槽的热量由于对外散失而使其温度降低时，恒温控制器就驱使恒温槽中的电加热器工作，待加热到所需要的温度时，它又会使其停止加热，使恒温槽温度保持恒定。

恒温槽的装置包括下面的几个部件：1敏感元件，也称感温元件；2 控制元件；3 加热元件。

感温元件将温度转化为电信号而输送给控制元件，然后由控制元件发出指令让电加热元件加热或停止加热。

下图即为恒温槽装置图。

1-浴槽; 2-加热器; 3-搅拌器; 4-温度计;5-感温元件(热敏电阻探头) 6-恒温控制器; 7-贝克曼温度计。

1、浴槽通常用的是10dm3 的圆柱形玻璃容器。

槽内一般放蒸馏水，如恒温的温度超过了100℃可以采用液体石蜡或甘油。

温度控制的范围不同，水浴槽中介质也不同。

2、加热器常用的是电热器，我们用的电加热器把电阻丝放人环形的玻璃管中，根据浴槽的直径大小弯曲成圆环制成。

它可以把加热丝放出的热量均匀地分布在圆形恒温槽的周围。

电加热器由电子继电器进行自动调节，以实现恒温。

3、搅拌器一般采用功率为40W 的电动搅拌器，并将该电动搅拌器串联在一个可调变压器上用来调节搅拌的速度，使恒温槽各处的温度尽可能地相同。

搅拌器安装的位置、桨叶的形状对搅拌效果都有很大的影响。

为此搅拌桨叶应是螺旋桨式的或涡轮式的，且有适当的片数、直径和面积，以使液体在恒温糟中循环，保证恒温槽整体温度的均匀性。

4、温度计恒温槽中常以一支1／10（℃）的温度计测量恒温槽的温度。

用贝克曼温度计测量恒温槽的灵敏度。

所用的温度计在使用前都必须进行校正和标化。

5、恒温控制器感温元件是一支接触式温度计（有时也称导电表）而不是热敏电阻探头。

该温度计的下半段类似于一支水银温度计，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，螺母即带动金属丝沿螺杆向上或向下移动，由此来调节触针的位置。

这种恒温槽的控温器是电子继电器，这个继电器实际上是一个自动开关，它与接触式温度计相配合，当恒温槽的温度低于接触式温度计所设定的温度时，水银柱与触针不接触，继电器由于没电流通过或电流很小，这时继电器中的电磁铁磁性消失，衔铁靠自身弹力自动弹开，将加热回路接通进行加热。

反之则停止加热，这样交替地导通、断开、加热与停止加热，使恒温水浴达到恒定温度的效果。

控温精度一般达±0.1℃，最高可达±0.05℃。

恒温槽灵敏度的测定是在指定温度下观察温度的波动情况，可在同一温度下改变变加热器电压和搅拌速度测定对恒温槽温度波动曲线的影响。

该实验用较灵敏的贝克曼温度计和电子温差测量仪，在一定的温度下，记录温度随时间的变化。

如记最高温度为t1，最低温度为t2,恒温槽的灵敏度为t t t=±-122。

灵敏度常以温度为纵坐标，以时间为横坐标绘制成温度-时间曲线来表示。

2. 实验仪器超级恒温水浴HK-南京南大万和科技有限公司 1台 6402 型电子继电器-通州市沪通实验仪器厂1 台 TDGC2J-1 接触调压器-北京调压器厂1 台JDW-3F 精密电子温差测量仪-南京大学应用物理研究所1 台 低温恒温搅拌反应浴DHJF-2005-郑州长城科工贸有限公司 1台3. 实验步骤a) 装配恒温槽。

（本实验已装配好。

）b) 先使用电子自动控温，打开电源，将水流调至最大以替代搅拌装置，设定温度为25℃，达到25℃左右后，打开电子数字温差计，打开电脑。

c) 电子自动控温：将电子数字温差仪置零，打开温差仪测量程序，输入文件名，运行程序。

收集2个周期以上数据后关闭程序。

使用Origin作出T-t曲线。

d) 机械自动化控温：将电源连至变压器，将其调至175V。

待继电器跳动几次表现恒温后，将电子数字温差仪置零，打开温差仪测量程序，输入文件名，运行程序。

收集2个周期以上数据后关闭程序。

使用Origin作出T-t曲线。

将变压器电压调至100V，重复上述步骤。

e) 接通冷凝水之下的对比实验：使用合适温度的冷凝水，重复步骤c与d。

（关于冷凝水的温度的选择，下面会有解释。

）4. 注意事项a) 为使恒温槽温度恒定，接触温度计调至某一位置时，应将调节帽上的固定螺钉拧紧，以免使之因振动而发生偏移。

b) 当恒温槽的温度和所要求的温度相差较大时，可以适当加大加热功率，但当但当温度接近指定温度时，应将加热功率降到合适的功率。

结果与讨论：对实验数据分别作T-t图：1.电子自动控温（无冷凝水）50010001500200025003000-0.0050.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.040BA上图可知约1750之后得到稳定周期，单独对其后的点作图，得到下图16001800200022002400260028000.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0320.0340.0360.038BA灵敏度为±0.010℃，周期为200。

2. 机械自动化控温175v （无冷凝水）B3.B灵敏度±0.035℃，周期为850。

4. 电子自动控温（18℃冷凝水）10002000300040005000-0.10-0.050.000.050.100.15BA取稳定区间3000-3700作图得到300031003200330034003500360037000.1200.1250.1300.135BA灵敏度为±0.003℃，周期为150。

5.-0.20-0.15-0.10-0.050.000.050.100.15B6. -0.2-0.10.00.10.20.3B的加热功率不足以使7. 机械自动化控温100v （21℃冷凝水）50010001500200025003000-0.02-0.010.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10BA灵敏度为±0.033℃，周期为400。

结果：灵敏度（℃）：周期：讨论：1.相同散热条件下，电子控温与机械自动化控温对比由结果可知，在散热条件相同的情况下，电子控温的灵敏度要明显高于机械自动化控温，并且加热周期也是前者明显短于后者。

这是由于电子控温的传感器能够准确迅速地反应出当前实时温度与设定温度之差，并改变加热功率或者停止加热。

而与机械自动化控温不同的是，电子控温的功率是可变化的，所以可以对恒温槽的温度进行较为精确的调整。

而机械自动化控温除了加热功率固定不变以外，机械延迟也是另一个因素，对灵敏度有较大影响。

2.相同散热条件下，不同加热功率的机械自动化控温对比由上面列出的两个表格可知，100V的灵敏度高于175V，加热周期100V短于175V。

这是因为175V比100V更偏离平行加热电压，且加热速度大，因此加热惯性更大，不能较小的改变恒温槽的温度，因此灵敏度较低，其峰值偏离控制温度更大，在相同散热速率下散热时间更长，因此加热周期更长。

3.相同的控温方式下，散热条件不同（有无冷凝水）对比a)电子控温由上表可知，有冷凝水的灵敏度高于无冷凝水，但二者相差并不大。

加热周期也是如此。

通冷凝水相当于加快其散热速率，故加热周期能够变短。

但电子控温的灵敏度已经相当高了，所以相差并不大。

b)机械自动化控温由上表可以看出，有冷凝水比无冷凝水的加热周期明显短。

散热加快能使降温时间缩短，并且使加热电压更靠近平行电压。

所以加热周期明显短了。

理论上讲，散热速率的变快能够提高灵敏度，但实际中差别不大，甚至是相反的结果。

可能是因为环境中波动因素所导致，尤其是室温较低，对实验影响较大。

实验总结与感想综上所述，电子自动控温明显优于机械自动化控温。

而同样是机械自动化控温，功率越小，灵敏度越高，加热周期越短，恒温槽性能越好。

冷凝水也能提高恒温槽的灵敏度，并显著缩短加热周期。

但在进行实验的时候，需要注意冷凝水的温度，过高可能起不到明显的散热效果，过低可能会使散热快于加热，温度无法上升。

参考文献[1] 崔献英, 柯燕雄，单绍纯. 恒温槽的装配和性能测定，物理化学实验，中国科学技术大学出版社，2000版[2]《物理化学（第五版）》南京大学出版社付献彩等；。