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1、上一内容下一内容回主目录 物理化学实验电子教案主讲：胡新根博士，教授联系电话：664485，13705884485祝大家学习愉快，天天进步！2024/8/25上一内容下一内容回主目录液体饱和蒸气压与温度的关系 液体饱和蒸气压与温度的关系2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验目的及要求1 学习动态法测定液体饱和蒸气压与温度的关系。2用等压计测定在不同温度下乙醇的饱和蒸气压。3使用克劳修斯克拉佩龙关系式计算水的汽化热。4掌握气压计、U型管压差计的使用方法和真空泵的使用。5学习Matlab处理实验数据。2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验原理 在一定温度下与液体处于平衡状态时蒸气的
2、压力在一定温度下与液体处于平衡状态时蒸气的压力称为该温度下液体的称为该温度下液体的饱和蒸气压饱和蒸气压。密闭于真空容器中。密闭于真空容器中的液体，在某一温度下有动能较大的分子从液相跑到的液体，在某一温度下有动能较大的分子从液相跑到气相，也有动能较小的分子由气相碰回液相。当二者气相，也有动能较小的分子由气相碰回液相。当二者的速率相等时，就达到了动态平衡，气相中的蒸气密的速率相等时，就达到了动态平衡，气相中的蒸气密度不再改变，因而有一定的饱和蒸气。度不再改变，因而有一定的饱和蒸气。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验原理 液液体体的的蒸蒸气气压压是是随随温温度度而而改改变变的的，当当温
3、温度度升升高高时时有有更更多多的的高高动动能能的的分分子子能能够够由由液液面面逸逸出出，因因而而蒸蒸气气压压增增大大。当当蒸蒸气气压压与与外外界界压压力力相相等等时时，液液体体便便沸沸腾腾。外外压压不不同同时时液液体体的的沸沸点点也也就就不不同同。我我们们把把外外压压为为1 1个个标标准准压压力力时时的的沸沸腾温度定义为液体的腾温度定义为液体的正常沸点正常沸点。液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压与与温温度度的的关关系系可可用用克克劳劳修修斯斯一一克克拉拉贝龙方程式表示；贝龙方程式表示； （3-13-1）2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验原理式中：式中：p p为液体在温度为液体在温度T
4、 T时的饱和蒸气压；时的饱和蒸气压；T T为绝对温度；为绝对温度；HH气气为液体摩尔气化热（为液体摩尔气化热（J.molJ.mol-1-1）；）；在温度较小的变化在温度较小的变化范围内，范围内，HH气气可视为常数，积分（可视为常数，积分（3 31 1）式可得：）式可得： （3-23-2）或或 （3-33-3）由由（3-3）式式可可知知，若若用用lgP对对1/T作作图图应应得得一一直直线线，斜率为斜率为；2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验原理测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种：测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种：1 1饱和气流法饱和气流法在在一一定定温温度度和和压压力力下下通
5、通过过一一定定体体积积巳巳被被待待测测液液体体所所饱饱和和的的气气流流，用用某某物物质质完完全全吸吸收收，然然后后称称量量吸吸收收物物质质增增加加的的重重量量，便便可可计计算算蒸蒸气气的的分分压压，这这个个分分压压就就是是该该温温度度下下被被测测液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压。此此法法一一般般适适用用于于蒸蒸气气压压比比较较小小的的液体。液体。2 2静态法静态法2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验原理 在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较
6、大的液体。的液体。3动态法动态法利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温度下的蒸测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。气压。这些方法中以静态法准确性较高，即使蒸气压只有这些方法中以静态法准确性较高，即使蒸气压只有1333Pa(10mmHg)左右也可测定。静态法以等位计的两左右也可测定。静态法以等位计的两2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验原理臂液面等高来观察平衡较灵敏。对较高温度下的蒸气压臂液面等高来观察平衡较灵敏。对较高温度下的蒸气压测定，由于温度难以控制而准确度较差。动态法
7、的优点测定，由于温度难以控制而准确度较差。动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低于是对温度的控制要求不高，对于沸点低于100的液体，的液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可达到如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可达到一定的精确度。饱和气流法不仅可测液体的饱和蒸气压，一定的精确度。饱和气流法不仅可测液体的饱和蒸气压，亦可测定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是亦可测定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。故这通常不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。故这种方法通常只用来求溶液蒸气压的相对降低。种方法通常只用来求溶液蒸
8、气压的相对降低。由由图图解解法法求求得得直直线线的的斜斜率率即即可可由由此此得得到到液液体体的的摩摩尔尔气气化化热（热（J.mol-1）：）：H气气=-2.303Rm(3-4)2024/8/25上一内容下一内容回主目录仪器和试剂图图3-18 3-18 动态法液体饱和蒸气压测定装置动态法液体饱和蒸气压测定装置1-1-调压器，调压器，2-2-电热套，电热套，3-3-三颈瓶，三颈瓶，4-4-沸石，沸石，5-5-纱布，纱布，6-6-温度计，温度计，7-7-温度计，温度计，8-8-冷凝管，冷凝管，9-9-压差计，压差计，1010、1111、12-12-三通阀，三通阀，1313缓冲瓶，缓冲瓶，14-14-
9、接抽气装置接抽气装置如图3-18装置一套，调压器（1kVA）1台，电热套（300-500W）1个，真空泵及附件1套。2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验步骤1 1准准确确读读取取实实验验时时的的大大气气压压，实实验验结结束束时时再再读读取取一一次次，取平均值。取平均值。2 2先先用用洗洗液液清清洗洗三三颈颈瓶瓶，再再用用自自来来水水冲冲洗洗，最最后后用用蒸蒸馏馏水水洗洗两两次次。瓶瓶内内加加约约1/21/2的的蒸蒸馏馏水水，加加入入少少许许沸沸石石。测测温温的的温温度度计计头头用用纱纱布布包包裹裹，部部分分浸浸入入水水中中。用用橡橡皮皮筋筋将将测测环环境境温温度度的的温温度度计计与与
10、测测体体系系温温度度的的温温度度计计绑绑在在一一起起，但但要能移动，作露茎校正。要能移动，作露茎校正。3 3系统检漏：启动真空泵，系统减压系统检漏：启动真空泵，系统减压400-500400-500mmHgmmHg后，后，关闭真空泵，关闭真空泵，5 5分钟后系统压力不发生变化，则属正常。分钟后系统压力不发生变化，则属正常。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录实验步骤否否则则，检检查查各各连连接接处处是是否否漏漏气气，可可用用少少许许真真空空酯酯涂涂在在该处。该处。4 4测测定定水水在在不不同同外外压压下下沸沸腾腾的的温温度度：启启动动真真空空泵泵，让让体体系系压压力力低低于于环环境境压压
11、力力约约300-400300-400mmHgmmHg左左右右。加加热热，让让水水平平稳稳地地沸沸腾腾，调调整整测测露露茎茎的的温温度度计计水水银银球球于于测测体体系系温温度度的的温温度度计计汞汞柱柱露露出出部部分分的的中中部部。隔隔2-32-3分分钟钟读读数数，两两次次读读数数基基本本没没有有变变化化时时, ,记记录录t t观观和和t t环环，同同时时记记录录压压差计的读数。差计的读数。 降降低低体体系系与与环环境境的的压压差差约约20-3020-30mmHgmmHg，同同样样测测定定。直到体系与环境无压差，测定不少于直到体系与环境无压差，测定不少于1010次。次。2024/8/25上一内容下
12、一内容回主目录数据处理1 1数据记录数据记录被测液体被测液体 室温室温 大气压：开始读数大气压：开始读数 结束读数结束读数 平均值平均值 温度值温度值t观观t环环t校校1/Th左左h右右hplnp2024/8/25上一内容下一内容回主目录数据处理2 2绘绘pTpT图图3 3用用Matlab绘绘制制lnp1/Tlnp1/T图图（操操作作方方法法见见附附录录2，p.118-119），），求求HH气化气化4 4求水的正常沸点。求水的正常沸点。本本实实验验也也可可以以测测定定其其他他各各种种纯纯液液体体，如如乙乙醇醇、丙丙酮等的蒸气压和平均摩尔汽化热。酮等的蒸气压和平均摩尔汽化热。2024/8/25上
13、一内容下一内容回主目录实验注意事项 1.1.整整个个实实验验过过程程中中，应应保保持持等等位位计计I球球液液面面上上的的空空气气排排净。净。 2.2.抽抽气气的的速速度度要要合合适适，必必须须防防止止等等位位计计内内的的液液体体沸沸腾腾过剧过剧。 3.3.因因为为蒸蒸气气压压和和温温度度有有关关，在在测测定定过过程程中中应应控控制制恒恒温温槽的温度波动为槽的温度波动为0.1。4.实验过程中需防止实验过程中需防止球内的液体回流入球内的液体回流入I球内，带入球内，带入空气，影响实验结果。空气，影响实验结果。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录思考题1 1所所测测量量仪仪器器的的精精确确度度
14、是是多多少少？估估计计最最后后气气化化热热的的有有效数字。效数字。2 2正常沸点与沸腾温度有什么不同？正常沸点与沸腾温度有什么不同？3 3如如气气压压计计读读数数为为barbar，压压差差计计读读数数为为mmHgmmHg，数数据据如如何换算？何换算？4 4本实验方法能否用于测定溶液的本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？蒸气压，为什么？2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录1 温度计的校正 温温度度计计的的种种类类很很多多，其其中中水水银银温温度度计计是是最最常常用用的的。它它的的测测温温原原理理是是基基于于不不同同温温度度时时水水银银的的体体积积变变化化不不同同来来反反应应温温
15、度度的的变变化化。它它的的优优点点是是结结构构简简单单、使使用用方方便便、价价格格便便宜宜、测测温温范范围围广广，一一般般适适用用于于-35-350 0C-360C-3600 0C C。如如以以特特制制的的硬硬质质玻玻璃璃制制成成，内内充充NeNe或或ArAr等等惰惰性性气气体体，可可使使测测温温范范围围扩扩大大到到7507500 0C C。当当水水银银中中加加入入TlTl后后，可可测测低低温温到到- -60600 0C C。但但水水银银温温度度计计在在长长期期使使用用后后玻玻璃璃的的性性质质会会发发生生改改变变。同同时时，温温度度计计的的读读数数是是整整体体浸浸入入被被测测体体系系时时刻刻度
16、度的的，当当温温度度计计各各部部分分所所处处的的温温度度不不同同时时，读读数数也也不不能能正正确确反反映映被被测测体体系系的的真真实实温温度度。因因此此，使使用用温温度度计计必必须须进进行行校校正。正。2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录1 温度计的校正1 1零点校正零点校正：常用水的冰点校正，或用一套标准温度计校正。：常用水的冰点校正，或用一套标准温度计校正。2 2露露茎茎校校正正：所所谓谓露露茎茎是是指指温温度度计计未未浸浸入入被被测测体体系系的的部部分分。由由于于其所处的环境温度的不同，所示值需要进行校正。其所处的环境温度的不同，所示值需要进行校正。 t=kl(t t=kl(t
17、观观- -t t环环) ) （3-173-17）k=0.000157k=0.000157是是水水银银对对玻玻棒棒的的相相对对膨膨胀胀系系数数；t t观观是是测测量量温温度度计计的的读读数数；t t环环是是附附在在测测量量温温度度计计上上的的辅辅助助温温度度计计的的读读数数；l l是是测测量量温温度度计计水银柱露在空气中的部分的刻度长度。水银柱露在空气中的部分的刻度长度。 t t校校= = t t观观+ +t t （3-183-18）2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据实验获取如下数据：实验获取如下数据：室温室温 t t0 0 露茎起点露茎起点 L L0 0实
18、验开始时气压计读数实验开始时气压计读数 p1p1（cbarcbar）实验结束时气压计读数实验结束时气压计读数 p2p2（cbarcbar）观测温度观测温度t(t(摄氏度摄氏度) ) 左汞高左汞高pl(mmHg) pl(mmHg) 右汞高右汞高pr(mmHg) pr(mmHg) 为为处处理理简简单单起起见见，将将后后3 3项项的的数数据据以以文文本本形形式式单单独独存存为为一一个个文文件件，如如s001.txts001.txt，存于指定目录，如存于指定目录，如c:studentc:student。在在MATLABMATLAB中如下操作中如下操作, ,对数据进行预处理。对数据进行预处理。 load
19、 c:students001.txt %load c:students001.txt %调入原始数据调入原始数据2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据t0=25; t0=25; % %环环境境温温度度（整整个个过过程程中中t0t0并并不不是是常常数数，但但变变化化不不大大，可可用用平平均值）均值）L0=30; %L0=30; %露茎起点读数露茎起点读数P1=98.7; %P1=98.7; %输入开始时气压计读数输入开始时气压计读数P2=97.6; %P2=97.6; %输入结束时气压计读数输入结束时气压计读数P0=(p1+p2)/2; %P0=(p1+p2)/
20、2; %计算气压平均值计算气压平均值t=s001(:,1); %t=s001(:,1); %观察温度数据转存于向量观察温度数据转存于向量t t中中pl=s001(:,2); %pl=s001(:,2); %左汞高数据存于向量左汞高数据存于向量plpl中中pr=s001(:,3); %pr=s001(:,3); %右汞高数据存于向量右汞高数据存于向量prpr中中T=t+(t-t0)*(t-L0)*0.000157; %T=t+(t-t0)*(t-L0)*0.000157; %计算温度计算温度2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据P=P0./101.325-(pr
21、-pl)./760; %P=P0./101.325-(pr-pl)./760; %计算压力计算压力以以上上是是温温度度和和蒸蒸气气压压的的值值通通过过用用MATLABMATLAB的的预预处处理理，以以下下画画出出测测定定数数据据与与拟拟合合直直线的对照图，同时计算出水的气化热。线的对照图，同时计算出水的气化热。T1=1./(273.15+T); %T1=1./(273.15+T); %计算计算1/1/T Tp1=log(P); %p1=log(P); %计算计算ln(p)ln(p)c=polyfit(T1,p1,1) %c=polyfit(T1,p1,1) %计算拟合系数（计算拟合系数（c(1
22、)c(1)为斜率，为斜率，c(2)c(2)为截距）为截距）p2=polyval(c,T1); %p2=polyval(c,T1); %计算计算ln(p)ln(p)的拟合值的拟合值2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据plot(T1,p2,T1,p1,+); %画出拟合的直线和用“+”标出测定的数据数据title(title(水的饱和蒸气压与温度的关系水的饱和蒸气压与温度的关系); %); %图标题图标题xlabel(1/T); %xlabel(1/T); %横轴横轴ylabel(ln(p); %ylabel(ln(p); %纵轴纵轴legend(legend(
23、拟合结果拟合结果,实验值实验值); %); %图例图例grid on; %grid on; %加网格线加网格线DH=-c(1)*8.314 %DH=-c(1)*8.314 %输出水的气化热输出水的气化热2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量 压力是用来描述体系状态的一个重要参数。许多物压力是用来描述体系状态的一个重要参数。许多物理、化学性质，例如熔点、沸点、蒸气压几乎都与压理、化学性质，例如熔点、沸点、蒸气压几乎都与压力有关。在化学热力学和化学动力学研究中，压力也力有关。在化学热力学和化学动力学研究中，压力也是一个很重要的因素。因此，压力的测量具有重要的是一个很重要的因素。
24、因此，压力的测量具有重要的意义。意义。就物理化学实验来说，压力的应用范围高至气体就物理化学实验来说，压力的应用范围高至气体钢瓶的压力，低至真空系统的真空度。压力通常可分钢瓶的压力，低至真空系统的真空度。压力通常可分为高压、中压、常压和负压。压力范围不同，测量方为高压、中压、常压和负压。压力范围不同，测量方法不一样，精确度要求不同，所使用的单位也各有不法不一样，精确度要求不同，所使用的单位也各有不同的传统习惯。同的传统习惯。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量一、压力的表示方法一、压力的表示方法 压力是指均匀垂直作用于单位面积上的力，也可压力是指均匀垂直作用于单位面积上的
25、力，也可把它叫作压力强度，或简称压强。国际单位制（把它叫作压力强度，或简称压强。国际单位制（SISI）用帕斯卡作为通用的压力单位，以用帕斯卡作为通用的压力单位，以PaPa或帕表示。当作或帕表示。当作用于用于1 1m m2 2( (平方米平方米) )面积上的力为面积上的力为1 1N(N(牛顿牛顿) )时就是时就是1 1Pa(Pa(帕帕斯卡斯卡):):2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量压力有不同的单位，它们之间的换算关系见附录。压力有不同的单位，它们之间的换算关系见附录。压力测量中还有绝对压力、表压和真空度的术语（见压力测量中还有绝对压力、表压和真空度的术语（见 图图3-2
26、33-23）。）。在压力高于大气压的时在压力高于大气压的时: :绝对压绝对压= =大气压大气压+ +表压表压 或或 表压表压= =绝对压绝对压- -大气压大气压在压力低于大气压的时候在压力低于大气压的时候: :绝对压绝对压= =大气压大气压- -真空度真空度 或或 真空度真空度= =大气压大气压- -绝对压绝对压2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量二、常用测压仪表二、常用测压仪表 1.1.液柱式压力计液柱式压力计 液柱式压力计是物理化学实验中用得最多的压力计。液柱式压力计是物理化学实验中用得最多的压力计。它构造简单、使用方便，能测量微小压力差，测量准它构造简单、使用方便，
27、能测量微小压力差，测量准确度比较高，且制作容易，价格低廉，但是测量范围确度比较高，且制作容易，价格低廉，但是测量范围不大，示值与工作液密度有关。它的结构不牢固，耐不大，示值与工作液密度有关。它的结构不牢固，耐压程度较差。现简单介绍一下压程度较差。现简单介绍一下U U型压力计。型压力计。液柱式液柱式U U型压力计由两端开口的垂直型压力计由两端开口的垂直U U型玻璃管及型玻璃管及垂直放置的刻度标尺所构成。管内部盛有适量工作液垂直放置的刻度标尺所构成。管内部盛有适量工作液 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量体作为指示液。图体作为指示液。图3-63-6中中U U型管的两支管分别
28、连接于两型管的两支管分别连接于两个测压口。因为气体的密度远小于工作液的密度，因个测压口。因为气体的密度远小于工作液的密度，因此，由液面差此，由液面差hh及工作液的密度及工作液的密度、重力加速度重力加速度g g可可以得到下式以得到下式: :2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-22 3-22 绝对压、表压与真空度的关系绝对压、表压与真空度的关系 图图3-23 3-23 U U型压差计型压差计 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量U U型压力计可用来测量型压力计可用来测量: :(1)(1)两气体压力差两气体压力差; ;(2)(2)气体的表压（气体的
29、表压（p p1 1为测量气压，为测量气压，p p2 2为大气压）为大气压）; ;(3)(3)气体的绝对压力（令气体的绝对压力（令p p2 2为真空，为真空，p p1 1所示即为绝对压力）所示即为绝对压力）; ;(4)(4)气体的真空度（气体的真空度（p p1 1通大气，通大气，p p2 2为负压，可测其真空度）。为负压，可测其真空度）。图图3-7 3-7 斜管式压差计斜管式压差计在在测测量量微微小小压压差差时时，可可采采用用斜斜管管式式U U型型压压差差计计，如如图图3-243-24所所示示。设斜管与水平所成的角度为设斜管与水平所成的角度为a a，则：则：2024/8/25上一内容下一内容回主
30、目录附录3 压力测量图图3-24 3-24 斜管式压差计斜管式压差计 p1-p2 = hg =lg sin a。 工作液体的选择应为不与体系的工作液体的选择应为不与体系的物质发生反应，也不互溶，且沸点较物质发生反应，也不互溶，且沸点较高的物质。在实验测定的一定压差下，高的物质。在实验测定的一定压差下，液体的密度越小，液面差液体的密度越小，液面差hh越大，灵越大，灵敏度越高。常用的液体是汞，其次是敏度越高。常用的液体是汞，其次是水。由于汞的密度大，在压差小的场水。由于汞的密度大，在压差小的场合，可以考虑密度小的物质。汞蒸气合，可以考虑密度小的物质。汞蒸气对人有毒，可在汞的液面上加隔离液，对人有毒
31、，可在汞的液面上加隔离液，如石蜡油、甘油、盐水等。如石蜡油、甘油、盐水等。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量 液体的密度是与温度有关的，在温度较高或压差较液体的密度是与温度有关的，在温度较高或压差较大时，要进行温度的校正。在不考虑标尺的线性膨胀大时，要进行温度的校正。在不考虑标尺的线性膨胀系数的情况下可采用如下公式：系数的情况下可采用如下公式：hh0 0 =h =ht t(1-0.00018t/)(1-0.00018t/)hh0 0为标准密度下的为标准密度下的hh，hht t为工作温度下的为工作温度下的hh。2.2.弹性式压力计弹性式压力计利用弹性元件的弹性力来测量压
32、力，是测压仪表中利用弹性元件的弹性力来测量压力，是测压仪表中相当重要的一种形式。由于弹性元件的结构和材料不相当重要的一种形式。由于弹性元件的结构和材料不同，它们具有各不相同的弹性位移与被测压力的关同，它们具有各不相同的弹性位移与被测压力的关2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量系。物化实验室中接触较多的为单管弹簧管式压力计。物化实验室中接触较多的为单管弹簧管式压力计。这种压力计的压力由弹簧管固定端进入，通过弹簧管自这种压力计的压力由弹簧管固定端进入，通过弹簧管自由端的位移带动指针运动，指示压力值。如图由端的位移带动指针运动，指示压力值。如图3-253-25所示。所示。 图图
33、3-25 3-25 弹簧管压力计弹簧管压力计1.1.金属弹簧管金属弹簧管;2.;2.指针指针;3-;3-连杆连杆;4.;4.扇型齿轮扇型齿轮;5.;5.弹簧弹簧;6-;6-底底座座;7.;7.测压接头测压接头;8.;8.小齿轮小齿轮;9.;9.外壳。外壳。 必须正确地选用压力表，不同类型的压力必须正确地选用压力表，不同类型的压力表在不同的场合使用。注意被测体系中的物质表在不同的场合使用。注意被测体系中的物质和工作环境对仪表是否有特殊的要求。例如：和工作环境对仪表是否有特殊的要求。例如：普通压力表的弹簧管多采用普通压力表的弹簧管多采用铜合金，而氨用压铜合金，而氨用压2024/8/25上一内容下一
34、内容回主目录附录3 压力测量力表（氨表）的弹簧管采用碳钢的，因为氨对铜的腐蚀极强。又力表（氨表）的弹簧管采用碳钢的，因为氨对铜的腐蚀极强。又如氧的强氧化性，所以氧表是禁油的，在校验、使用、保管中都如氧的强氧化性，所以氧表是禁油的，在校验、使用、保管中都必须注意。必须注意。使用弹性式压力计时应注意以下几点使用弹性式压力计时应注意以下几点: :(1)(1)合理选择压力表量程。为了保证足够的测量精度，选择的量程合理选择压力表量程。为了保证足够的测量精度，选择的量程应在仪表分度标尺的应在仪表分度标尺的12123434范围内。范围内。(2)(2)使用时环境温度不得超过使用时环境温度不得超过3535，如超
35、过应给予温度修正。如超过应给予温度修正。（3)3)测量压力时，压力表指针不应有跳动和停滞现象。测量压力时，压力表指针不应有跳动和停滞现象。(4)(4)对压力表应定期进行校验。对压力表应定期进行校验。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量3.3.数字式低真空压力测试仪数字式低真空压力测试仪 数字式低真空压力测试仪是运用压阻式压力传感器数字式低真空压力测试仪是运用压阻式压力传感器原理测定实验系统与大气压之间压差的仪器。它可取代原理测定实验系统与大气压之间压差的仪器。它可取代传统的传统的U U型水银压力计，无汞污染现象，对环境保护和人型水银压力计，无汞污染现象，对环境保护和人类
36、健康有极大的好处。该仪器的测压接口在仪器后的面类健康有极大的好处。该仪器的测压接口在仪器后的面板上。使用时，先将仪器按要求连接在实验系统上（注板上。使用时，先将仪器按要求连接在实验系统上（注意实验系统不能漏气），再打开电源预热意实验系统不能漏气），再打开电源预热1010min;min;然后选然后选择测量单位，调节旋钮，使数字显示为零择测量单位，调节旋钮，使数字显示为零;最后开动真空最后开动真空泵，仪器上显示的数字即为实验系统与大气压之间的压泵，仪器上显示的数字即为实验系统与大气压之间的压差值。差值。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量三、气压计三、气压计 测量环境大气压
37、力的仪器称为气压计。气压计的种类很多，实测量环境大气压力的仪器称为气压计。气压计的种类很多，实验室常用的是福廷式气压计。验室常用的是福廷式气压计。 福廷式气压计的构造如图福廷式气压计的构造如图3 32626所示。它的外部是一黄铜管，所示。它的外部是一黄铜管，管的顶端有悬环，用以悬挂在实验室的适当位置。气压计内部是管的顶端有悬环，用以悬挂在实验室的适当位置。气压计内部是一根一端封闭的装有水银的长玻璃管。玻璃管封闭的一端向上，一根一端封闭的装有水银的长玻璃管。玻璃管封闭的一端向上，管中汞面的上部为真空，管下端插在水银槽内。水银槽底部是一管中汞面的上部为真空，管下端插在水银槽内。水银槽底部是一羚羊皮
38、袋，下端由螺旋支持，转动此螺旋可调节槽内水银面的高羚羊皮袋，下端由螺旋支持，转动此螺旋可调节槽内水银面的高低。水银槽的顶盖上有一倒置的象牙针，其针尖是黄铜标尺刻度低。水银槽的顶盖上有一倒置的象牙针，其针尖是黄铜标尺刻度的零点。此黄铜标尺上附有游标尺，转动游标调节螺旋，可使游的零点。此黄铜标尺上附有游标尺，转动游标调节螺旋，可使游标尺上下游动。标尺上下游动。2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-9 3-9 福廷式气压计福廷式气压计1. .玻璃管玻璃管2.2.黄铜标尺黄铜标尺3 .3 .游标尺游标尺4.4.调调节节螺螺栓栓5.5.黄黄铜铜管管6.6.象象牙牙7.7.汞汞
39、槽槽8.8.羚羚羊羊皮皮袋袋9.9.调节汞面的螺栓调节汞面的螺栓10.10.气孔气孔11.11.温度计温度计2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量1.1.福廷式气压计的使用方法福廷式气压计的使用方法: :(1)(1)慢慢旋转螺旋，调节水银槽内水银面的高度，使慢慢旋转螺旋，调节水银槽内水银面的高度，使槽内水银面升高。利用水银槽面反光，注视水银面与象牙尖的空槽内水银面升高。利用水银槽面反光，注视水银面与象牙尖的空隙，直至水银面隙，直至水银面的影像象牙尖的影像象牙尖与象牙尖刚刚接触，然后用手轻轻与象牙尖刚刚接触，然后用手轻轻扣一下铜管上面，使玻璃管上部水银面凸面正常。稍等几秒钟，
40、扣一下铜管上面，使玻璃管上部水银面凸面正常。稍等几秒钟，待象牙针尖与水面的接触无变动为止。待象牙针尖与水面的接触无变动为止。(2)(2)调节游标尺调节游标尺转动气压计旁的螺旋，使游标尺升起，并使下沿略高于水银面。转动气压计旁的螺旋，使游标尺升起，并使下沿略高于水银面。然后慢慢调节游标，直到游标尺底边及其后边金属片的底边同时然后慢慢调节游标，直到游标尺底边及其后边金属片的底边同时与水银面凸面顶端相切。这时观察者眼睛的位置应和游标尺前后与水银面凸面顶端相切。这时观察者眼睛的位置应和游标尺前后两个底边的边缘在同一水平线上。两个底边的边缘在同一水平线上。 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录
41、3 压力测量(3)(3)读取汞柱高度读取汞柱高度当游标尺的零线与黄铜标尺中某一刻度线恰好重合时，则黄铜标当游标尺的零线与黄铜标尺中某一刻度线恰好重合时，则黄铜标尺上该刻度的数值便是大气压值，不须使用游标尺。当游标尺的尺上该刻度的数值便是大气压值，不须使用游标尺。当游标尺的零线不与黄铜标尺上任何一刻度重合时，那么游标尺零线所对标零线不与黄铜标尺上任何一刻度重合时，那么游标尺零线所对标尺上的刻度，则是大气压值的整数部分（尺上的刻度，则是大气压值的整数部分（mmmm）。）。再从游标尺上找再从游标尺上找出一根恰好与标尺上的刻度相重合的刻度线，则游标尺上刻度线出一根恰好与标尺上的刻度相重合的刻度线，则游
42、标尺上刻度线的数值便是气压值的小数部分。的数值便是气压值的小数部分。(4)(4)整理工作整理工作记下读数后，将气压计底部螺旋向下移动，使水银面离开象牙针记下读数后，将气压计底部螺旋向下移动，使水银面离开象牙针尖。记下气压计的温度及所附卡片上气压计的仪器误差值，然后尖。记下气压计的温度及所附卡片上气压计的仪器误差值，然后进行校正。进行校正。2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量2.2.气压计读数的校正气压计读数的校正水银气压计的刻度是以温度为水银气压计的刻度是以温度为00，纬度为，纬度为4545的海平面高度为标的海平面高度为标准的。若不符合上述规定时，从气压计上直接读出的数值
43、，除进行准的。若不符合上述规定时，从气压计上直接读出的数值，除进行仪器误差校正外，在精密的工作中还必须进行温度、纬度及海拔高仪器误差校正外，在精密的工作中还必须进行温度、纬度及海拔高度的校正。度的校正。(1)(1)仪器误差的校正仪器误差的校正由于仪器本身制造的不精确而造成读数上的误差称由于仪器本身制造的不精确而造成读数上的误差称“仪器误差仪器误差”。仪器出厂时都附有仪器误差的校正卡片，应首先加上此项校正。仪器出厂时都附有仪器误差的校正卡片，应首先加上此项校正。(2)(2)温度影响的校正温度影响的校正2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量由于温度的改变，水银密度也随之改变，因
44、而会影响由于温度的改变，水银密度也随之改变，因而会影响水银柱的高度。同时由于铜管本身的热胀冷缩，也会水银柱的高度。同时由于铜管本身的热胀冷缩，也会影响刻度的准确性。当温度升高时，前者引起偏高，影响刻度的准确性。当温度升高时，前者引起偏高，后者引起偏低。由于水银的膨胀系数较铜管的大，因后者引起偏低。由于水银的膨胀系数较铜管的大，因此当温度高于此当温度高于0 0 时，经仪器校正后的气压值应减去时，经仪器校正后的气压值应减去温度校正值温度校正值; ;当温度低于当温度低于0 0 时，要加上温度校正值。时，要加上温度校正值。气压计的温度校正公式如下气压计的温度校正公式如下: :2024/8/25上一内容
45、下一内容回主目录附录3 压力测量式中式中: : p p为气压计读数（为气压计读数（mmHgmmHg）; t; t为气压计的温度为气压计的温度（）（）; ; 为水银柱在温度为为水银柱在温度为0 035 35 之间的平均体膨胀系之间的平均体膨胀系数（数（=0.0001818=0.0001818）; ; 为黄铜的线膨胀系数为黄铜的线膨胀系数(=0.0000184);(=0.0000184);p p0 0为读数校正到为读数校正到0 0 时的气压值时的气压值（mmHgmmHg）。）。显然，温度校正值即为显然，温度校正值即为 。其数值列。其数值列有数据表，实际校正时，读取有数据表，实际校正时，读取p,tp
46、,t后可通过计算求得。后可通过计算求得。(3)3)海拔高度及纬度的校正海拔高度及纬度的校正重力加速度（重力加速度（g g）随海拔高度及纬度不同而异，致使水银的随海拔高度及纬度不同而异，致使水银的重量受到影响，从而导致气压计读数的误差。其校正办法是重量受到影响，从而导致气压计读数的误差。其校正办法是: :经经温度校正后的气压值再乘以温度校正后的气压值再乘以 2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量(4)(4)其它如水银蒸气压的校正、毛细管效应的校正等，因其它如水银蒸气压的校正、毛细管效应的校正等，因校正值极小，一般都不考虑。校正值极小，一般都不考虑。3.3.使用时注意事项使用时
47、注意事项(1)(1)调节螺旋时动作要缓慢，不可旋转过急。调节螺旋时动作要缓慢，不可旋转过急。(2)(2)在调节游标尺与汞柱凸面相切时，应使眼睛的位置与在调节游标尺与汞柱凸面相切时，应使眼睛的位置与游标尺前后下沿在同一水平线上，然后再调到与水银柱游标尺前后下沿在同一水平线上，然后再调到与水银柱凸面相切。凸面相切。(3)(3)发现槽内水银不清洁时，要及时更换水银。发现槽内水银不清洁时，要及时更换水银。2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量四、真空的获得四、真空的获得 真空是指压力小于一个大气压的气态空间。真空状态下气体的稀薄程度，常真空是指压力小于一个大气压的气态空间。真空状态
48、下气体的稀薄程度，常以压强值表示，习惯上称作真空度。不同的真空状态，意味着该空间具有不同以压强值表示，习惯上称作真空度。不同的真空状态，意味着该空间具有不同的分子密度。的分子密度。 在现行的国际单位制（在现行的国际单位制（SISI）中，真空度的单位与压强的单位均为帕斯卡中，真空度的单位与压强的单位均为帕斯卡（PascaPasca），），简称帕，符号为简称帕，符号为PaPa。 在物理化学实验中，通常按真空度的获得和测量方法的不同，将真空区域划在物理化学实验中，通常按真空度的获得和测量方法的不同，将真空区域划分为分为: :粗真空粗真空(101325(101325PaPa1333Pa);1333Pa
49、);低真空低真空(1333(1333PaPa0.1333Pa);0.1333Pa);高真空高真空(0.1333(0.1333PaPa1.333101.33310-6-6Pa)Pa)；超高真空超高真空( 1.33310( 1.33310-6-6Pa )Pa )。为了获得真空，为了获得真空，就必须设法将气体分子从容器中抽出。凡是能从容器中抽出气体，使气体压力就必须设法将气体分子从容器中抽出。凡是能从容器中抽出气体，使气体压力降低的装置，均可称为真空泵。如水流泵、机械真空泵、油泵、扩散泵、吸附降低的装置，均可称为真空泵。如水流泵、机械真空泵、油泵、扩散泵、吸附泵、钛泵等等。泵、钛泵等等。2024/8
50、/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-27 3-27 旋片式真空泵旋片式真空泵1.1.进进气气嘴嘴;2.;2.旋旋片片弹弹簧簧;3.;3.旋旋片片;4.;4.转转子子;5.;5.泵泵体体;6.;6.油箱;7.真空泵油;8-排气嘴。 实验室常用的真空泵为旋片式真空泵，实验室常用的真空泵为旋片式真空泵，如图如图3-273-27所示。它主要由泵体和偏心所示。它主要由泵体和偏心转子组成。经过精密加工的转子组成。经过精密加工的偏心转子偏心转子下面安装有带弹簧的滑片，由电动机下面安装有带弹簧的滑片，由电动机带动，偏心转子紧贴泵腔壁旋转。滑带动，偏心转子紧贴泵腔壁旋转。滑片靠弹簧的压力也紧贴
51、泵腔壁。滑片片靠弹簧的压力也紧贴泵腔壁。滑片在泵腔中连续运转，使泵腔被滑片分在泵腔中连续运转，使泵腔被滑片分成的两个不同的容积呈周期性的扩大成的两个不同的容积呈周期性的扩大和缩小。气体从进气嘴进入，被压缩和缩小。气体从进气嘴进入，被压缩后经过排气阀排出泵体外。如此循环后经过排气阀排出泵体外。如此循环往复，将系统内的压力减小。往复，将系统内的压力减小。2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量旋片式机械泵的整个机件浸在真空油中，这种油的蒸旋片式机械泵的整个机件浸在真空油中，这种油的蒸气压很低，既可起润滑作用，又可起封闭微小的漏气气压很低，既可起润滑作用，又可起封闭微小的漏气和冷却
52、机件的作用。和冷却机件的作用。在使用机械泵时应注意以下几点在使用机械泵时应注意以下几点: :1.1.机械泵不能直接抽含可凝性气体的蒸气、挥发性液机械泵不能直接抽含可凝性气体的蒸气、挥发性液体等。因为这些气体进入泵后会破坏泵油的品质，降体等。因为这些气体进入泵后会破坏泵油的品质，降低了油在泵内的密封和润滑作用，甚至会导致泵的机低了油在泵内的密封和润滑作用，甚至会导致泵的机件生锈。因而必须在可凝气体进泵前先通过纯化装置。件生锈。因而必须在可凝气体进泵前先通过纯化装置。例如，用无水氯化钙、五氧化二磷、分子筛等吸收水例如，用无水氯化钙、五氧化二磷、分子筛等吸收水分分; ;用石蜡吸收有机蒸气用石蜡吸收有
53、机蒸气; ;用活性炭或硅胶吸收其它蒸用活性炭或硅胶吸收其它蒸气等。气等。2024/8/25上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量2.2.机械泵不能用来抽含腐蚀性成分的气体。如含氯化氢、氯气、机械泵不能用来抽含腐蚀性成分的气体。如含氯化氢、氯气、二氧化氮等的气体。因这类气体能迅速侵蚀泵中精密加工的机二氧化氮等的气体。因这类气体能迅速侵蚀泵中精密加工的机件表面，使泵漏气，不能达到所要求的真空度。遇到这种情况件表面，使泵漏气，不能达到所要求的真空度。遇到这种情况时，应当使气体在进泵前先通过装有氢氧化钠固体的吸收瓶，时，应当使气体在进泵前先通过装有氢氧化钠固体的吸收瓶，以除去有害气体。以除去有害气体
54、。3.3.机械泵由电动机带动。使用时应注意电动机的电压。若是三机械泵由电动机带动。使用时应注意电动机的电压。若是三相电动机带动的泵，第一次使用时特别要注意三相电动机旋转相电动机带动的泵，第一次使用时特别要注意三相电动机旋转方向是否正确。正常运转时不应有摩擦、金属碰击等异声。运方向是否正确。正常运转时不应有摩擦、金属碰击等异声。运转时电动机温度不能超过转时电动机温度不能超过5050度度6060度。度。4.4.机械泵的进气口前应安装一个三通活塞。停止抽气时应使机机械泵的进气口前应安装一个三通活塞。停止抽气时应使机械泵与抽空系统隔开而与大气相通，然后再关闭电源。这样既械泵与抽空系统隔开而与大气相通，然后再关闭电源。这样既可保持系统的真空度，又避免泵油倒吸。可保持系统的真空度，又避免泵油倒吸。2024/8/25素材和资料部分来自素材和资料部分来自网络，如有帮助请下载网络，如有帮助请下载!
