物理化学实验(温度)教程.ppt

一、温度计和恒温装置 （四） 电阻温度计 电阻温度计的测温原理是利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性而设计的。 ★ 大多数金属在温度升高1 ?C 时电阻将增加0.4％～0.6％，即金属的电阻具有正的温度系数。金属电阻温度计测温范围广，重现性好； ★半导体电阻一般具有负的温度系数，每升高1 ?C ，电阻约减小2％～6％。半导体的电阻灵敏度比金属高，但重现性较差，测温范围窄； 一、温度计和恒温装置 因此金属电阻温度计仍是使用最普遍的。目前由纯金属制造的热电阻的主要材料是铂、铜和镍，它们已得到广泛的应用。 电阻温度计的实际测温一般不超过1000℃，在较低温度下，电阻温度计是最准确、最灵敏和最稳定的温度计，如在800℃以下铂电阻温度计的灵敏度比热电偶的高一个数量级，但电阻温度计的制作比较麻烦和复杂。常用的电阻温度计有铂电阻温度计，热敏电阻温度计(金属氧化物半导体材料制成)。 一、温度计和恒温装置 （五）辐射高温计 其测温原理是：当辐射物体接近热力学平衡时，通过分析物体的辐射能量确定物体的温度。此法的优点是测温器可远离热源，并可测至4000K的温度，但辐射测温的测量精密度不及热电偶，只有在热电偶不能使用的高温区才会使用。辐射法测温分为光谱测温和辐射测温两类。光谱测温用于非光密物质，测定气体或等离子体辐射谱线，由谱线强度和宽度确定体系温度。辐射测温用于光密物质，又分为光学测温、全辐射测温和多色多波长式比色高温测温三种方法，其中光学测温法最准确、最重要。 一、温度计和恒温装置 （六）温差测量 1.贝克曼温度计 用于精密测量温度差值。它的温度测量范围与它的最小分度有矛盾，很难两全其美，但一般更多关注其最小分度值。其量程一般有5~6度和1度两种，对应的最小分度值分别为0.01度和0.002度，可读到0.002度和0.0004度。为了便于读数，贝克曼温度计的刻度有两种标法，一种是最小刻度值在上端，用于测温度下降值；另一种是最小刻度值在下端，用于测温度上升值。严格说，贝克曼温度计的读数也需要校正。 上升式贝克曼温度计 贮汞槽 毛细管 刻度尺 水银球 刻度尺 一、温度计和恒温装置 水银贝克曼温度计是较易损坏的仪器，目前我校本科物理化学实验所采用的贝克曼温度计是 SWC-Ⅱ型数字贝克曼温度计，其特点是： ★ 具有0.001℃的高分辨率，长期稳定性好； ★ 既可测量温差又可测量温度。温度测量范围和温差基温范围均可达到－50~150℃，根据需要可以扩展到199.99℃； ★ 操作简单，读数准确，消除了汞污染，安全可靠。 一、温度计和恒温装置 2. 电阻法温差测量 半导体电阻温度计可以用于温差测量。半导体电阻温度计在常温下具有阻值大、灵敏度高、时间常数小、体积小以及廉价等优点。数字贝克曼温度计应该就是利用电阻温度计作为温差测量探头的。 3. 热电势温差测量 主要以“热电堆”为测量元件。几十对到上千对热电偶构成的“热电堆”测量精度大增，甚至可以检测到百万分之一度(10-6℃)以下的温度变化。但其体积随热电偶数量增加而增大，所以用于有限容器中就受到限制。 一、温度计和恒温装置 （七）恒温装置 1. 恒温方法 要使体系达到某一指定温度并恒定下来，就要控制性地对体系输入 / 输出热量，通常是通过恒温槽或控温仪来实现的。恒温槽是能达到恒温目的的理想热源，虽然它不是一个无限大的理想化环境，但它采用了大热容量的工作介质和可控制的加热装置，因此，在室温条件下，其恒温精度可能优于 ± 0.001℃；但是在不采用多重恒温套的情况下，在1000℃以上恒温精度要±0.5℃也是很困难的。 在有限的情况下，可以利用某些物质相变平衡温度实现恒温，并能获得很好的恒温精度。 一、温度计和恒温装置 2. 常温控制 从室温到300℃之间的温度控制为常温控制。有恒温箱、真空干燥箱、水浴箱、恒温槽等。其中使用最多的是恒温槽，所用介质可根据不同的温度要求选用水（室温 ~ 95℃），油脂（熔点~200℃），盐（熔点~数百度）。使用植物油或矿物油作介质时要注意其在高温下时间过长易变质的问题，硅油系列性质稳定， 但价格昂贵。 恒温槽由浴槽、温度控制器、 继电器、加热器、搅拌器和温度 计组成。 一、温度计和恒温装置 带有恒温液循环装置的恒温槽称为超级恒温槽。浴槽温度低于恒定温度时，温度控制器通过继电器作用使加热器工作，达到恒定温度即停止加热。可见，温度控制器是恒温槽的感觉中枢。 一、温度计和恒温装置 （1）浴槽 其作用是为浸在其中的研究体系提供一个恒温的环境。 （2）加热器 常用电阻丝