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1、关于物理化学实验温度第一页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（一）（一）测温方法与测温仪器的分类测温方法与测温仪器的分类 按按照照所所用用方方法法之之不不同同，温温度度测测量量分分为为接接触触式式和和非非接接触触式两大类。式两大类。1.1.接触式测温接触式测温 接接触触式式的的特特点点是是测测温温元元件件直直接接与与被被测测对对象象相相接接触触，两两者者之之间间进进行行充充分分的的热热交交换换，最最后后达达到到热热平平衡衡，这这时时感感温温元元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。优点优点：直观可靠。：直观可靠。缺缺点点：是是感感温
2、温元元件件影影响响被被测测温温度度场场的的分分布布，接接触触不不良良等等都都会会带带来来测测量量误误差差，另另外外温温度度太太高高和和腐腐蚀蚀性性介介质质对对感感温温元元件件的的性性能能和和寿寿命命会产生不利影响。会产生不利影响。第二页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置2.非接触式测温非接触式测温 非非接接触触测测温温的的特特点点是是感感温温元元件件不不与与被被测测对对象象相相接接触触，而而是是通通过过辐辐射射进进行行热热交交换换，故故可可避避免免接接触触测测温温法法的的缺缺点点，具具有有较较高高的的测测温温上上限限。此此外外，非非接接触触测测温温法法热热惯惯性性小小，可可达达千千分分之之
3、一一秒秒，故故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。按按照照温温度度测测量量范范围围，可可分分为为超超低低温温、低低温温、中中高高温温和和超超高高温温温温度度测测量量。超超低低温温一一般般是是指指010K，低低温温指指10800K，中中温温指指8001900K，高高温温指指19002800K的的温温度度，2800K以以上上被被认为是超高温。认为是超高温。第三页，本课件共有51页一、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。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。接触式仪器接触式仪器可分为可分为:膨胀式
4、温度计膨胀式温度计 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 热电式温度计热电式温度计 包括热电偶和包括热电偶和P-NP-N结温度计结温度计 其它原理的温度计其它原理的温度计非接触式温度计非接触式温度计可分为：可分为：辐射温度计、亮度温度计和比色温度计辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。辐射温度计。第四页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（二）（二）膨胀
5、式温度计膨胀式温度计1.1.固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计 这种温度计是利用两种不同膨这种温度计是利用两种不同膨胀系数的材料制成，分为杆式和双胀系数的材料制成，分为杆式和双金属式两大类。金属式两大类。右图为杆式温度计的原理图。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。机械放大后，就可直接指示温度值。第五页，本课件共有51页一、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双金属
6、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，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，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，自由自由端产生位移，经传端产生位移，经传动放大机构带动指动放大机构带动指针指示温度值。为针指示温度值。为了满足不同用途的了满足不同用途的要求，双金属元件要求，双金属元件制成各种不同的形制成各种不同的形状，如右图所示。状，如右图所示。第六页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置2.2.液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计 这这是是应应用用最最早
7、早而而且且当当前前使使用用最最广广泛泛的的一一种种温温度度计计，它它由由液体储存器、毛细管和标尺组成。液体储存器、毛细管和标尺组成。液液体体玻玻璃璃温温度度计计的的测测温温上上限限取取决决于于所所用用液液体体汽汽化化点点的的温温度度，下下限限受受液液体体凝凝点点温温度度的的限限制制为为了了防防止止毛毛细细管管中中液液注注出出现现断断续续现现象象，并并提提高高测测温温液液体体的的沸沸点点温温度度，常常在在毛毛细细管管中中液液体体上上部部充充以以一一定压力的气体。定压力的气体。第七页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置 水水银银-玻玻璃璃温温度度计计是是最最常常用用的的液液体体膨膨胀胀式式温温度
8、度计计。因因为为水水银银具具备备易易提提纯纯、导导热热率率大大、比比热热小小、膨膨胀胀系系数数均均匀匀、不不易易附附着着在在玻玻璃璃壁壁上上、不不透透明明便便于于读读数数等等性性能能。一一般般适适用用测测温温范范围围是是35360(熔熔点点38.7，沸沸点点356.7)；如如果果采采用用特特硬硬玻玻璃璃，且且在在水水银银面面上上充充以以N2或或Ar气气，可可以以使使测测温温范范围围上上限限扩扩大大到到600，甚甚至至750；若若在在水水银银内内掺掺入入8.5%的的Tl，则可以使测温范围下限降到，则可以使测温范围下限降到60。第八页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（1）水银）水银-玻璃温度
9、计的种类和使用范围玻璃温度计的种类和使用范围 一般条件：由一般条件：由5105，150，250，360等，等，每格每格1或或0.5；量热学用：由量热学用：由915，1218，1521，1824，2030 等，每格等，每格0.01或或0.002；测温差的贝克曼温度计：有升高和降低两种；测温差的贝克曼温度计：有升高和降低两种；分段温度计：从分段温度计：从-10200分为分为21支，每支温度范围支，每支温度范围10，分格分格0.1。另外有。另外有-40 400，每隔，每隔50 一支，分格一支，分格0.1；测量冰点降用：测量冰点降用：-5050，分格，分格0.01。第九页，本课件共有51页一、温度计和
10、恒温装置（2）引起误差的主要因素）引起误差的主要因素 球体积的改变球体积的改变 水水银银温温度度计计内内一一般般容容纳纳约约6000刻刻度度量量的的水水银银，体体积积的的微微小小变变化化会会很很灵灵敏敏地地反反映映到到温温度度计计上上。在在温温度度计计受受热热后后水水银银球球的的体体积积往往往往会会稍稍有有改改变变，而而玻玻璃璃的的流流动动很很慢慢，冷冷却却时时体体积积的的回回缩缩需需要要几几天天的的时时间间，此此现现象象称称为为“滞滞后后现现象象”。水银柱露出待测体系水银柱露出待测体系 按按温温度度计计在在分分度度时时的的条条件件不不同同可可分分为为“全全浸浸式式”和和“局局浸浸式式”两种。
11、两种。第十页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置 “局局浸浸式式”温温度度计计是是按按将将水水银银球球插插入入待待测测介介质质，但但有有部部分分水水银银柱柱露露在在待待测测介介质质外外时时的的条条件件对对温温度度计计的的刻刻度度进进行行校校正正标标注注的的。这这种种温温度度计计一一般般在在其其背背面面刻刻有有校校正正标标注注刻刻度度时时的的浸浸入入量量，当当使使用用时时的的室室温温及及浸浸入入量量与与校校正正标标注注刻刻度度时时的的一一致致时时，温温度度计计所所指指示示的的读读数数就就是是严严格格准准确确的的。显显然然，使使用用全全浸浸式式温温度度计计是是不不可可能能达达到到此此条条件件，局
12、局浸浸式式温温度度计计通通常常也也达达不不到到此此条条件件，此此时时就就需需要要对对温温度度计计进进行行“露露茎茎校校正正”。校正公式为：校正公式为：第十一页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置式中式中t露茎露茎=t正确正确 t观观，是对观测，是对观测(读数读数)值的值的校正，则温度的正确值为校正，则温度的正确值为:t正确正确=t观观t露茎露茎t环环是露出待测体系之外水银柱的有效温度，是露出待测体系之外水银柱的有效温度，通过放置在露出待测体系水银柱通过放置在露出待测体系水银柱一半之处一半之处(0.5n)的温度计读出；的温度计读出；n 是露出待测体系之外是露出待测体系之外水银柱的读数；水银柱的
13、读数；K是水银对于玻璃的相对膨胀系是水银对于玻璃的相对膨胀系数，用摄氏温标时数，用摄氏温标时K=0.00016，所以有，所以有Kn 0，则，则E(tn,0)0，故，故E(t,tn)E(t,0)，表明仪表，表明仪表指示偏低，应加上指示偏低，应加上E(tn,0)的校正值。的校正值。第二十八页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置例例用镍铬用镍铬-镍硅热电偶镍硅热电偶(EU-2)测一炉温，若冷端温度为测一炉温，若冷端温度为30，测得，测得E(t,30)=23.71mV，求真实炉温。，求真实炉温。解：从附表中查得解：从附表中查得E(30,0)=1.2mV，则则E(t,0)=32.71+1.20=24.
14、91mV，再查表得再查表得24.91mV对应温度约为对应温度约为600，而，而23.71mV对应对应温度为温度为572。一般粗略地考虑就是在测量出的温度上加上一般粗略地考虑就是在测量出的温度上加上t，但有，但有一定误差，如一定误差，如572+30=602。测量值再加上冷端温度到测量值再加上冷端温度到0 的热电势，现可利用计算的热电势，现可利用计算机进行自动计算补偿。机进行自动计算补偿。第二十九页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（3）冷端处在温度波动的环境中）冷端处在温度波动的环境中 此时可采用补偿导线或冷端补偿器来校正。此时可采用补偿导线或冷端补偿器来校正。补补偿偿导导线线：由由于于受受
15、到到材材料料价价格格的的限限制制热热电电偶偶不不可可能能做做很很长长，而而要要使使其其冷冷端端不不受受测测温温对对象象的的温温度度影影响响，必必须须使使冷冷端端远远离离温温度度对对象象。所所谓谓补补偿偿导导线线，就就是是在在一一定定温温度度范范围围内内(0150)将将一一根根热热电电性性能能与与热热电电偶偶相相近近的的金金属属导导线线同同极极相相连连，然然后后把把冷冷端端延延伸伸到到温温度度恒恒定定的的场场所所(如如仪仪表表室室，冰冰水水浴浴等等)即即可可克克服服冷冷端端温温度度的的波波动动，其其实实质质是是相相当当于于将将热热电电极极延延长长。根根据据中中间间温温度度定定律律，只只要要热热电
16、电偶偶和和补补偿偿导导线线的的二二个个接接点点温温度度一一致，是不会影响热电动势输出的。致，是不会影响热电动势输出的。第三十页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置例例 采采用用镍镍铬铬-镍镍硅硅热热电电偶偶测测炉炉温温，热热端端为为800，冷冷端端为为50 ，仪表室为，仪表室为20 ，求炉温。，求炉温。解：先分别查表得：解：先分别查表得：E(800,0)=33.277mV，E(50,0)=2.022mV，E(20,0)=0.798mV。则不补偿时输入仪表的热电势为：则不补偿时输入仪表的热电势为：E(800,50)=33.2772.022=31.255mV(相当于相当于751)采用补偿导线后则
17、为：采用补偿导线后则为：E(800,20)=33.2770.798=32.479mV(相当于相当于781)第三十一页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置冷端补偿器冷端补偿器(电桥补偿法电桥补偿法)冷端补偿器是一个串联在热电偶测温电路中可以冷端补偿器是一个串联在热电偶测温电路中可以输出毫伏信号的直流不平衡电桥，它的特点是输出的输出毫伏信号的直流不平衡电桥，它的特点是输出的毫伏值随冷端温度而变化，从而达到冷端温度的自动毫伏值随冷端温度而变化，从而达到冷端温度的自动补偿。补偿。此类补偿方法多用于自动化温度测量仪器中，这种仪器此类补偿方法多用于自动化温度测量仪器中，这种仪器如果使用正常的话，可以直接
18、从仪器上读取温度值，而不必如果使用正常的话，可以直接从仪器上读取温度值，而不必进行校正。进行校正。第三十二页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置 热电偶的电势与温度为非线性关系；而电阻与温度的关系是线性热电偶的电势与温度为非线性关系；而电阻与温度的关系是线性的，故是近似关系。补偿原理见下图：图中的，故是近似关系。补偿原理见下图：图中R1与与R2阻值远大于其它阻值远大于其它电阻，使桥电阻，使桥路具有恒流性质，并使：路具有恒流性质，并使：I1=I2=0.5mA因此，其输出电压：因此，其输出电压：U=e+URCMUR5利用利用e与与URCM的相反变化来补的相反变化来补偿热电偶冷端温度的改变，自偿热
19、电偶冷端温度的改变，自动补偿的条件为：动补偿的条件为：e=I1RCMt第三十三页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（四）（四）电阻温度计电阻温度计 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。化的特性而设计的。大多数金属在温度升高大多数金属在温度升高1 C 时电阻将增加时电阻将增加0.40.6，即，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，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；重现性好；半导体电阻一般具有负的温度系数，每升高半导体电阻一般具有负的温度系数，每升高1 C，电阻
20、约减小，电阻约减小26。半导体的电阻灵敏度比金属高，但重现性较差，测温。半导体的电阻灵敏度比金属高，但重现性较差，测温范围窄；范围窄；第三十四页，本课件共有51页一、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。因此金属电阻温度计仍是使用最普遍的。目前由纯金属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。的应用。电阻温度计的实际测温一般不超过电阻温度计的实际测温一般不超过1000，在较低温度，在较低温度下，电阻温度计是下，电阻温度计是最准确、最灵敏和最稳定最准确、最灵敏和最稳定的温度计，如的温度计，如在在800以
21、下铂电阻温度计的灵敏度比热电偶的高一个数量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，热敏电阻温度计度计有铂电阻温度计，热敏电阻温度计(金属氧化物半导体金属氧化物半导体材料制成材料制成)。第三十五页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置 铂是一种贵金属。它的特点是铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好，性能可靠精度高，稳定性好，性能可靠，尤，尤其是其是耐氧化性能耐氧化性能很强。铂在很宽的温度范围内约很强。铂在很宽的温度范围内约1200 C以下都能以下都能保证上述特性。保证
22、上述特性。铂很容易提纯铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，可制，复现性好，有良好的工艺性，可制成很细的铂丝成很细的铂丝(0.02mm或更细或更细)或极薄的铂箔。与其它材料相比，或极薄的铂箔。与其它材料相比，铂铂有较高的电阻率有较高的电阻率，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。缺点是铂，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。缺点是铂的电阻温度系数比较小；价格贵。的电阻温度系数比较小；价格贵。在在0 C 以上以上，其电阻与温度的关系接近于直线，其电阻温度系数，其电阻与温度的关系接近于直线，其电阻温度系数A=3.9103/C。我国已采用。我国已采用IEC标准制作工业铂电阻。按标准制作工业铂电阻。按
23、IEC标标淮，使用温度已扩大到淮，使用温度已扩大到-200850 C，初始电阻有，初始电阻有100 和和50 两两种。种。第三十六页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（五）辐射高温计（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，并可测至器可远离热源，并可测至4000K的温度，但辐射测温的测量精的温度，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。密度不及热电偶，只有在热电偶不能使用的高温区
24、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。法最准确、最重要。第三十七页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（六）（六）蒸气压温度计蒸气压温度计 常用于室温下的低温测量，如氧蒸常用于
25、室温下的低温测量，如氧蒸气压温度计用于测量液氮的温度。测量气压温度计用于测量液氮的温度。测量时将温度计泡浸于待测物质中，此时泡时将温度计泡浸于待测物质中，此时泡内氧气凝成液态氧，泡内空间被饱和的内氧气凝成液态氧，泡内空间被饱和的氧蒸气充满，通过与泡相连的压力计可氧蒸气充满，通过与泡相连的压力计可以测出此时的氧饱和蒸气，根据此压力以测出此时的氧饱和蒸气，根据此压力值就可获得待测物质的温度。值就可获得待测物质的温度。第三十八页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（七）温差测量（七）温差测量1.贝克曼温度计贝克曼温度计 用于精密测量温度差值。它的温度测量范用于精密测量温度差值。它的温度测量范围与它
26、的最小分度有矛盾，很难两全其美，但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。其量程一般有一般更多关注其最小分度值。其量程一般有56度和度和1度两种，对应的最小分度值分别为度两种，对应的最小分度值分别为0.01度和度和0.002度，可读到度，可读到0.002度和度和0.0004度。度。为了便于读数，贝克曼温度计的刻度有两种为了便于读数，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，贝克曼温度计的于测温度上升值。严格说，贝
27、克曼温度计的读数也需要校正。读数也需要校正。上升式上升式贝克曼温度计贝克曼温度计贮汞槽贮汞槽毛细管毛细管刻度尺刻度尺水银球水银球刻度尺刻度尺第三十九页，本课件共有51页一、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物理化学实验所采用的贝克曼温度计是 SWC-型数字贝型数字贝克曼温度计，其特点是：克曼温度计，其特点是：具有具有0.001的高分辨率，长期稳定性好；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范
28、围均可达到50150，根据需要可以扩展到，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。操作简单，读数准确，消除了汞污染，安全可靠。第四十页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置SWC-型数字贝克曼温度计的使用方法：型数字贝克曼温度计的使用方法：准备工作。将仪器后面板电源线接入电准备工作。将仪器后面板电源线接入电网；检查探头编号网；检查探头编号(应与仪器后面板编号相应与仪器后面板编号相符符)，并与后面板上，并与后面板上“Rt”端子连接，测温端子连接，测温时探头应插入被测物中的深度约时探头应插入被测物中的深度约50mm，打，打开电源开关。开电源开关。测温。将温度测温
29、。将温度/温差按钮置于温差按钮置于“温度温度”位位置，同时将测量置，同时将测量/保持按钮置于保持按钮置于“测量测量”处。处。测温差。将温度测温差。将温度/温差按钮置于温差按钮置于“温差温差”位置，同时将测量位置，同时将测量/保持按钮置于保持按钮置于“测量测量”位置，再按被测物的实际温位置，再按被测物的实际温度调节度调节“基温选择基温选择”，使读数的绝对值尽可能小。，使读数的绝对值尽可能小。第四十一页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置2.电阻法温差测量电阻法温差测量 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
30、、时间常数小、体积小以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。作为温差测量探头的。3.热电势温差测量热电势温差测量 主要以主要以“热电堆热电堆”为测量元件。几十对到上千对热电偶构成为测量元件。几十对到上千对热电偶构成的的“热电堆热电堆”测量精度大增，甚至可以检测到百万分之一度测量精度大增，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，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。所以用于有
31、限容器中就受到限制。第四十二页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（八）恒温装置（八）恒温装置1.恒温方法恒温方法 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对体系输入/输出热量，通常是通过恒温槽或控温仪来实现输出热量，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，其恒温精度可能优控制的加热装置，因此，在
32、室温条件下，其恒温精度可能优于于 0.001；但是在不采用多重恒温套的情况下，在；但是在不采用多重恒温套的情况下，在1000以以上恒温精度要上恒温精度要0.5也是很困难的。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，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。并能获得很好的恒温精度。第四十三页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置2.常温控制常温控制 从室温到从室温到300之间的温度控制为常温控制。有恒温箱、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真空干燥箱、水浴箱、恒温槽等。其中使用最多的
33、是恒温槽，所用介质可根据不同的温度要求选用水（室温槽，所用介质可根据不同的温度要求选用水（室温 95），油脂（熔点），油脂（熔点200），盐（熔点），盐（熔点数百度）。使用植物数百度）。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，油系列性质稳定，但价格昂贵。但价格昂贵。恒温槽由浴槽、温度控制器、恒温槽由浴槽、温度控制器、继电器、加热器、搅拌器和温度继电器、加热器、搅拌器和温度计组成。计组成。第四十四页，本课件共有51页一、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。浴槽温度低于恒定带有
34、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。即停止加热。可见，温度控制器是恒温槽的感觉中枢。第四十五页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（1）浴槽）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。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）加热器 常用电阻丝加热棒。对于容积为常用电阻丝加热棒。对于容积为20L的水浴槽，一般采用功的水浴槽，一般采用功率约为率约为1kW的加热器。为提高控温精度，可以
35、通过调压器调节的加热器。为提高控温精度，可以通过调压器调节其加热功率。其加热功率。（3）水银温度计）水银温度计 供测定浴槽实际温度用，常用分度为供测定浴槽实际温度用，常用分度为1/10的温度计。的温度计。（4）搅拌器）搅拌器 其作用是促使浴槽内温度均匀。其作用是促使浴槽内温度均匀。第四十六页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置（5）温度控制器）温度控制器 水银接点水银接点(导电导电)温度计温度计结构类似于一般水银温度计，但其上下两段均有标尺结构类似于一般水银温度计，但其上下两段均有标尺(5和和6)，上标尺由标铁，上标尺由标铁3指示温度，它焊接了一根钨指示温度，它焊接了一根钨(或铂或铂)丝丝4
36、，钨丝下，钨丝下端所处的位置与标铁端所处的位置与标铁3所指示的温度相同。通过温度计顶所指示的温度相同。通过温度计顶部调节帽内的一块磁铁旋转来调节钨丝上下位置，当标部调节帽内的一块磁铁旋转来调节钨丝上下位置，当标铁铁3所指示的温度被调到需要控制的温度时，钨丝下端位置所指示的温度被调到需要控制的温度时，钨丝下端位置就确定了，通电加热使水银球内的水银膨胀，毛细管中水就确定了，通电加热使水银球内的水银膨胀，毛细管中水银上升，当升高到钨丝下端位置与钨丝一接触，温度控制银上升，当升高到钨丝下端位置与钨丝一接触，温度控制器电路接通，使继电器工作，加热回路断开，加热停止；器电路接通，使继电器工作，加热回路断开
37、，加热停止；当温度降低使毛细管中水银与钨丝下端断开时，继电器线当温度降低使毛细管中水银与钨丝下端断开时，继电器线圈电流断开，加热回路被接通，加热器又开始工作。圈电流断开，加热回路被接通，加热器又开始工作。11调节帽；调节帽；22电极电极引出线；引出线；33标铁；标铁；44钨丝；钨丝；55上标尺；上标尺；66下标尺下标尺第四十七页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置 智能数字恒温控制器智能数字恒温控制器 采用数字信号处理技术，利用微处理器对温度传感的信号进行采用数字信号处理技术，利用微处理器对温度传感的信号进行线形补偿，测量准确可靠，操作方便。线形补偿，测量准确可靠，操作方便。（6）继电器）继
38、电器 常用的继电器有电子管和晶体管两类，它常用的继电器有电子管和晶体管两类，它是自动控温的关键设备。没达到温度时，汞柱是自动控温的关键设备。没达到温度时，汞柱与铂丝之间断路，回路与铂丝之间断路，回路中没有电流。衔铁中没有电流。衔铁 4由弹簧由弹簧5拉住与拉住与A点接触，从而在回路点接触，从而在回路中有电中有电流通过电热棒进行加热。当达到温度时，汞柱流通过电热棒进行加热。当达到温度时，汞柱与铂丝接触，回路与铂丝接触，回路中的电流使线圈中的电流使线圈 6 产生磁产生磁性将衔铁性将衔铁 4 吸起，回路吸起，回路断路。如此循环往复断路。如此循环往复就可使浴槽内的介质控制在要求的温度。就可使浴槽内的介质
39、控制在要求的温度。第四十八页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置 在上述的控温过程中，电热棒只处于两种可能的状态，加热或停在上述的控温过程中，电热棒只处于两种可能的状态，加热或停止，这种控温属于二位控制作用。实际上恒温槽的温度是在一定范围止，这种控温属于二位控制作用。实际上恒温槽的温度是在一定范围内波动的。因为内波动的。因为控温精度与加热器的功率、环控温精度与加热器的功率、环境温度、温度控制器及继电器境温度、温度控制器及继电器的灵敏度、搅拌的快慢等诸多的灵敏度、搅拌的快慢等诸多因素都有关。因素都有关。右图表示了因加热功率不右图表示了因加热功率不同而导致恒温精度变化的情况。同而导致恒温精度变化
40、的情况。第四十九页，本课件共有51页一、温度计和恒温装置3.高温控制高温控制 由于控温仪的质量、高温炉的材料与结构、工作环境等因素由于控温仪的质量、高温炉的材料与结构、工作环境等因素的影响，高温恒温的精度一般约为的影响，高温恒温的精度一般约为12，而且炉内的恒温区也，而且炉内的恒温区也不会很长，在不会很长，在1000K左右时，炉管直径左右时，炉管直径3厘米左右的管状炉内部的恒温区厘米左右的管状炉内部的恒温区一般只有几到十几厘米。一般只有几到十几厘米。高温控制一般采用调流式自动控温手段。就是对负载（电阻丝）的电高温控制一般采用调流式自动控温手段。就是对负载（电阻丝）的电流进行自动调整，当炉温接近
41、指定温度时，电流逐步减小；高于指定温度流进行自动调整，当炉温接近指定温度时，电流逐步减小；高于指定温度时，电流为零，这种控温方式又称为时，电流为零，这种控温方式又称为PID温度控制。温度控制。P比例调节，加比例调节，加热电流与偏差信号呈正比；热电流与偏差信号呈正比；I积分调节，加热电流与偏差信号及偏积分调节，加热电流与偏差信号及偏差存在时间有关；差存在时间有关；D微分调节，加热电流正比于偏差对时间的导数；将微分调节，加热电流正比于偏差对时间的导数；将三种调节方式结合，可实现精密控温，这种调节是通过可控硅电路实现的。三种调节方式结合，可实现精密控温，这种调节是通过可控硅电路实现的。第五十页，本课件共有51页2023/3/1感感谢谢大大家家观观看看第五十一页，本课件共有51页