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1、恒温槽的装配与性能的测定【摘 要】本实验通过测定恒温槽恒在不同条件下 (不同加热电压) 温度随时间的波动情况， 分析影响 恒温槽灵敏度的因素，并在实验过程中初步掌握恒温槽的装配及恒温原理。【 Abstract 】In this experiment, we choose different conditions (difference in heat voltage) toexamine the fluctuate of the temperature of the thermostat , in order to analyzedthe factors taking effect on th
2、e sensitivity of the thermostat and grasp its theoryand the method to operate this equipment.【关 键 词】恒温槽 加热电压 灵敏度【 Keywords 】thermostat heat voltage sensitivity【前 言】在许多物理化学实验中，待测数据如折射率、粘度、电导、蒸汽压等都与温度有关，这些实 验都要在恒温条件下进行， 通常用恒温槽设备来控制温度， 目前恒温槽主要靠恒温控制器控 制电加热器工作，温度都是相对的稳定， 多少总有一定的波动。所以在实验过程中，恒温槽 的灵敏度很重要， 测
3、量恒温槽的灵敏度对分析实验结果， 以及对恒温槽的改进都有着重要的 意义。 本实验就是通过电磁继电器控恒温槽灵敏度的测量，并进行讨论， 来研究恒温槽的改进。【实验过程】实验原理恒温槽通过电子及电器对加热器自动调节，当恒温槽因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时，继电器控制加热器工作，到体系再次达到设定值时， 又自动停止加热。 加热过程中通过搅拌器使热量均匀。恒温控制器在控温的同时，精确地反映了被控温部位的温度值。图1-1即是一恒温装置。它由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、恒 温控制器等组成。图1-1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
4、控制器7-贝克曼温度计实验仪器仪器名称型号产地电子继电器6402 型(220V 50 10A)通州市沪通实验仪器厂精密电子温差测量仪JDW 3F南京大学应用物理研究所增力电动搅拌器JJ- 1(40W)江苏金坛市环宇科学仪器厂调压变压器TDGC-1/0.5天津市东风电器厂恒温槽装置实验步骤1、2、置零打自己的测量通道，进行测量，并不时的用ORIGIN 作图，当图显示将电脑主机及相关电源插座通电，熟悉各部件功能（已经装配好） 使用恒温槽内置的恒温控制器,将温度调为 30 C ,将电子温差测量仪定的规律时即可停止测量；3、将恒温装置换为由电子继电器控制的恒温装置，将温度仍调为30 C,并不时的用进行
5、测量,电压调为 175V ,并将电子温差测量仪置零打开自己的测量通道,ORIGIN 作图,当图显示一定的规律时即可停止测量；4、同步骤注意要将电压调为 100V ）；5、同步骤注意要将水循环装置打开） ；6、同步骤注意要将水循环装置打开） ；7、同步骤注意要将水循环装置打开） ；8、将所有数据上传并拷贝下来,进行处理分析。四、实验结果精密电子温差测量仪每秒钟记录 4 个数据,在处理实验数据的过程中由于个别点误差 较大,在作图的过程中已除去。30C ,温度变化 -时间曲线如下：1、恒温槽内置恒温控制器（无循环水）CC)图一、恒温槽内置恒温控制器（有循环水）30C下温度差（C）-时间（0.25 ）
6、 s关系图0-1500个点时仪器升温，温度差不稳定，取1500之后计算，则 由origin读图知最高温度t1=0.075 C,最低温度 t2=0.066 CT= （ t1-t2 ） /2= 0.0045 C循环周期t=68s分析：升温过程结束后，恒温槽内的温度始终在30 C边细微变化，变化的数值较小。可以看出恒温槽内置恒温控制器灵敏度很高，恒温效果好。2、继电器恒温控制器（无循环水） 30 C电压175V，温度变化-时间曲线如下:0.00 -G 051DDO200030005DCKJ图二、继电器恒温控制器（无循环水）30C 电压175V下温度差（C）-时间（0.25 ） s 关系图由origi
7、n读图知最高温度t1=0.235 C,最低温度 t2=-0.024 CT= （ t1-t2 ） /2= 0.1295 C循环周期t=474s分析：恒温槽通过电子及电器对加热器自动调节，当恒温槽因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时，继电器控制加热器工作，到体系再次达到设定值时，又自动停止加热。加热过程中通过搅拌器使热量均匀。恒温控制器在控温的同时，精确地反映了被控温部位的温度值。3、继电器恒温控制器（无循环水）30 C电压100V，温度变化-时间曲线如下：-過底羞kUF图三、继电器恒温控制器（无循环水）30C电压100V温度差（C）-时间（0.25 ） s关系图由origin读图知最高温度
8、t1=0.000 C,最低温度 t2=-0.099 CT= （ t1-t2 ） /2= 0.0495 C循环周期t=205s分析：相比于175V电压，100V电压下恒温槽温度波动小，恒温效果佳4、恒温槽内置恒温控制器（有循环水）30 C，温度变化-时间曲线如下:0 1R -Q 1S-0 12-0 1D-U.U8 -1106- 04 -0 00 -0.02 -*01000 2000300040005000时间 1 0.25s图四、恒温槽内置恒温控制器（有循环水）30C温度差（C）-时间（0.25 ） s关系图前1000个点是升温状态，取 1000之后的点由origin读图知最高温度t仁0.160
9、 C,最低温度 t2=0.051 CT= （ t1-t2 ） /2= 0.0545 C循环周期t=96s相比于恒温槽内置恒温控制器（无循环水）30C下恒温槽温度波动大，恒温效果差，说明使用恒温槽自带恒温器时，循环水（温度低于30C）会影响恒温槽恒温精确度。5、继电器恒温控制器（有循环水）30 C电压175V，温度变化-时间曲线如下:ss4O ? o OO 4宀S5一一相对呂笺0?0 -10 15 -0 10 -0 050.10 i|i|i|w|i|i|i010002000300040005000时间（0.25s）图五、继电器恒温控制器（有循环水）30C电压175V下温度差（C）-时间（0.25
10、 ） s关系图由origin读图知最高温度t1=0.165 C,最低温度 t2=-0.06 CT= （ t1-t2 ） /2= 0.1125 C循环周期t=210s分析：相比于恒温槽内置恒温控制器 （有循环水）30C下恒温槽温度波动大， 恒温效果差， 说明继电器恒温控制器（有循环水）不如恒温槽自带恒温器精度高。6、继电器恒温控制器（有循环水）30 C电压100V，温度变化-时间曲线如下：Q 500150Q 2DW 25W3 TOO一“0 25s：图六、继电器恒温控制器（有循环水）30C 电压100V下温度差（C）-时间（0.25 ） s 关系图由origin读图知最高温度t1=0.0433 C
11、,最低温度t2=-0.0437 CT= （ t1-t2 ） /2= 0.0435 C循环周期t=136s分析：相比于继电器恒温控制器（无循环水）30C电压175V精度较高，说明使用外接继电器控制时，电压低效果好。总结：0 25 -0 200.15 -0.100.05 -0.00!-0.05 -010 -010002000300040005000时间图七、六种情况下温度差（C）-时间（0.25 ） s关系图 恒温槽内置恒温控制器（有循环水）3or继电器恒温控制器（有循环水）30r电压175V继由器恒温控制器（有循环水）3FC电压100V 恒温槽内置恒温控制器（无循环水）30C 继电器恒温控制器（
12、无循环水）30r电压175V继电器恒温控制器（无循环水）30flc电压ioov从图中可以明显看出， 用近似平衡加热电压维持恒温状态，恒温槽的灵敏度比采用自动控温装置要高得多。 继电器恒温 继电器恒温 继电器恒温 继电器恒温 控制器（无控制器（无恒温槽内置 恒温控制器（有循环水）30 C控制器（有 循环水） 30 C电压175V控制器（有 循环水）30 C电压100V恒温槽内置 恒温控制器（无循环水）30 C循环水）30 C电压175V循环水）30 C电压100V最高温度C）0.16000.16500.04330.07500.23500.0000最低温度（C）0.0510-0.0600-0.04
13、370.0660-0.0240-0.0990T (C)0.05450.11250.04350.00450.12950.0495循环周期（s）9621013668474205各种情况下的相关数据从以上数据，可得出结论：1、有循环水与无循坏水的区别： 从理论上分析循环水的加入会使水浴的散热速率加大,会减少水浴的循环时间。从实验数据上看，除第一、三组对比不符合以外，其他几组都满足。2、 电压的差别：理论上，电压低加热速度慢，循环周期小，灵敏度也越小，将实验二 与三对比、实验五与六对比，发现满足此规律；3、给定的恒温装置与自组装的恒温装置的比较：很明显自组装的恒温装置不论是灵敏度还是循环周期都没有给定
14、的恒温装置好，说明精密仪器在制造技术上是很有讲究的，不是单纯的知道原理用一些廉价的配件就可以实现相同的效果的。4、使某一体系能维持在高于室温的恒温状态，有三种方法：1 ）环境一体系间理想的静态绝热；2）环境一体系间近似的动态绝热， 当体系不断向环境散发热量时，环境以另外的形式连续的向体系供给相等的热量；3 ）实验中采用的自动控温装置。三种方法各有优缺点，第一种方法原理最为简单，但很难实现；第二种方法从上图可看出，温度波动范围明显比自动控温装置要小，但是，一旦外界因素发生改变（如室温降低），平衡很容易被打破，因此在外界条件变化剧烈时，不能适用；第三种方法虽然从灵敏度上分析不如第二种，但能克服第二装配那个方法的缺点，可随环境变化实现自动控温，因此在一定误差允许范围内，使用第三种方法更为方便有效。【感想】本实验实际上采用了控制变量法。物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变
