物理化学实验(压力)讲解
β—黄铜标尺的线膨胀系数
β = 18.4×10-6/℃-1
※ 重力加速度校正:设测量地点的纬度θ,海拔高度
为H,则:
纬度校正为:△θ = -2.66×10-3×p0 ×cos2θ 海拔高度校正为:△H = -3.14×10-7×H×p0
二、压力的测量与控制
※仪器误差校正:由于仪器本身构造不够精密(按制造 厂所附的仪器误差卡上的校正值进行校正),或长期 使用后水银柱上部的真空度降低等因素所导致的误差
(2)压力计 一般用于直接测量体系的内外压差,或体系内部的
绝对压力与外界大气压力差。
二、压力的测量与控制
●固定槽式气压计 结构与福庭式气压计类似,区别在于不要调节针尖。
读数单位为mB。 ● 空盒气压计
由多个空盒组成,在大气压力影响 下,可产生轴向移动,从而带动指针运 动。气盒受压,指针顺时针运动,反之, 逆时针运动。 范围:600mmHg – 800mmHg ; 温度:-10 oC – 40 oC ; 最小分度: 0.5 mmHg,误差 小于等于 1.5 mmHg。 特点:体积小,重量轻,不要固定,要水平放置,精度差。
二、压力的测量与控制
(一)压力的测量 1. 压力的定义和习惯表示
压力和温度一样是系统的状态参数,与许多物化性 质相关。物化实验中,会涉及到高压、常压和真空系统。 不同压力系统有着不同的测量方法和技术。 ◆定义:
压力即物理中的压强,具有压强的量纲。其量纲有 如下表示方式: 1) 帕斯卡(帕) — Pa;1 Pa = 1 Nm-2 = 105 达因/平方厘米 2) 标准大气压— atm ;1atm = 101.325 kPa
二、压力的测量与控制
▲ 电位器压力变送器:与动圈式仪表配合使用。受压弹性 元件的变化带动电位器触点改变,致使电阻变化。由此电 桥平衡打破,产生不平衡电压。 ▲ 压电式压力传感器:压电晶体把压力效应转换成电信号。 ▲ 压阻式压力传感器:外压变化,电阻变化(如:Si, Ge), 电桥平衡破坏,产生相应电信号。 ▲ 数字式低真空压力测试仪:压阻式传感器。接真空,预 热10min即可正常工作。
二、压力的测量与控制
3) 毫米汞柱(乇):mmHg (Torr);
1mmHg = 1 Torr = 1.33310 2 Pa 4) 巴 :bar (B);1B = 105 Pa,1mB = 0.1 kPa 5)毫米水柱:1 mmH2O = 9.806 Pa (4℃ ) ◆习惯表示:
1) 绝对压力: p,实际压力,总压力 2) 相对压力: p = p – po,与大气压力po相比较的压力 3) 正压力: p > po 4) 负压力: p < po,又称真空,其绝对值称为真空度 5) 差压力: p1 – p2,任意压力p1和p2比较的差值
(一般采用标准气压计进行校正),记为:△k 。 校正后的真实大气压为:p = pt +△t +△θ +△H+△k 要注意上式 中各校正值的符号:
实验室温大于0℃,△t < 0,室温小于0℃,△t >0; 实验地点纬度小于45○,△θ< 0,大于45○时,△θ>0; 实验室高于海平面,△H< 0,实验室一般在海平面之上 △k的附号由制造厂所附的仪器误差卡上的校正值给定。
二、压力的测量与控制
2. 压力测量仪器 (1)气压表 ● 福庭(Fortin)式气压计
首先调节零点,即旋转调节螺钉10,使象 牙针尖6恰好与储汞槽9内的汞液面接触;然后 转动升降游标尺螺钮4直到游标尺2的下缘恰好 与汞柱的凸弯月面相切,即可从标尺3与游标尺 2上读取读数。
由于黄铜标尺的长度和汞的密度都随温度 而变,且重力加速度与地球纬度有关,所以必 须对读数进行校正。
☆不超过35oC使用,否则要校正。 ☆压力表指针平稳后,才能读数。
☆定期校验。
二、压力的测量与控制
★ 电测压力计: 1)特点:
电测压力计是由压力传感器、测量电路和电性指示剂 三部分组成。压力传感器感受压力,并把压力参数转变成 电阻(或电容)信号传输到测量电路,测量值再由指示仪表显 示或记录。 2)分类 ▲ 霍尔压力变送器:由弹性元件受压变化时自由端的位移, 可转换成电压信号输出。
1. 抽空的玻璃气压计管 2. 读数游标尺 3. 标尺 4. 升降游标尺螺钮 5. 黄铜管 6. 象牙针尖 7. 玻璃窗 8. 下有羚羊皮袋 9. 储汞槽 10.调节螺钉 11.通气孔 12.温度计
二、压力的测量与控制
※ 温度校正:
pt — 气压计读数;
p0 — 0℃气压值;
α—汞的平均膨胀系数
α = (181792+0.175 t+0.035116 t2)×10-9/பைடு நூலகம்-1
二、压力的测量与控制
(2)压力计 ★液柱压力计:
使用机动灵活, 但不能用于压力较 大的实验,一般小 于1.3~1.5个大气压。 a 和 c为双管液柱压 力计;b和d为单管 液柱压力计。
二、压力的测量与控制
★弹簧管压力计:为指针式压力表 1)特点:
使用了弹性元件的弹性力来测量 压力。分真空表和正压力表,刻度分 别为mmHg和atm。结构简单,读数 方便,测压范围广,价格便宜。 2)原理:
弹簧管受压形变,使得元件相应部 分发生了位移。从而推动指针向着一 1.金属弹簧管;2.指针;3.连杆; 定的方向运动。并指示出相应的压力 4.扇形齿轮;5.弹簧;6.底座;
7.测压接头;8.小齿轮;9.外壳
值。
二、压力的测量与控制
弹簧管压力计指针顺时针方向 表示压力增加;如果零位读数刻度 在表面中间,则是测正压和负压两 用。 3) 注意 ☆ 合理选择量程。
二、压力的测量与控制
[例] 在上海地区测定大气压,其纬度约为北纬31.15○,海 拔高度约为25m,实验室温25℃,气压计读数101311Pa, 仪器误差△k=13Pa,求实际大气压值。 解:△t = -1.63×10-4×25×101311=-413Pa △θ = -2.66×10-3×101311×cos(2×31.15○) = -125Pa △H=-3.14×10-7×25×101311≈ -0.795Pa 所以:p = 101311-413-125-0.795 + 13 = 100785.205Pa