物理化學實驗思考題及參考答案

1、實驗七十恒溫水浴組裝及性能測試1.簡要回答恒溫水浴恒溫原理是什么？主要由哪些部件組成？它們的作用各是什么？答：恒溫水浴的恒溫原理是通過電子繼電器對加熱器自動調節(jié)來實現(xiàn)恒溫的目的。當恒溫水浴因熱量向外擴散等原因使體系溫度低于設定值時，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達到設定溫度時，又自動停止加熱。這樣周而復始，就可以使體系的溫度在一定范圍內保持恒定。恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來盛裝恒

2、溫介質；在要求恒定的溫度高于室溫時，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補償其向環(huán)境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內各部位溫度均勻；溫度計是用來測量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號變?yōu)殡娦盘柊l(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時，感溫元件發(fā)出信號，經(jīng)控制電路放大后，推動繼電器去開關加熱器。2.恒溫水浴控制的溫度是否是某一固定不

3、變的溫度？答：不是，恒溫水浴的溫度是在一定范圍內保持恒定。因為水浴的恒溫狀態(tài)是通過一系列部件的作用，相互配合而獲得的，因此不可避免的存在著不少滯后現(xiàn)象，如溫度傳遞、感溫元件、溫度控制器、加熱器等的滯后。所以恒溫水浴控制的溫度有一個波動范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度，并且恒溫水浴內各處的溫度也會因攪拌效果的優(yōu)劣而不同。4.什么是恒溫槽的靈敏度？如何測定？答：TS為設定溫度，T1為波動最低溫度，T2為波動最高溫度，則該恒溫水浴靈敏度為

4、：測定恒溫水浴靈敏度的方法是在設定溫度下，用精密溫差測量儀測定溫度隨時間的變化，繪制溫度時間曲線（即靈敏度曲線）分析其性能。5.恒溫槽內各處溫度是否相等？為什么？答：不相等，因為恒溫水浴各處散熱速率和加熱速率不可能完全一致。6.如何考核恒溫槽的工作質量？答：恒溫水浴的工作質量由兩方面考核：（1）平均溫度和指定溫度的差值越小越好。（2）控制溫度的波動范圍越小，各處的溫度越均勻，恒溫水浴的靈敏度越高。7.欲提高恒溫浴的靈敏度，可從哪些方面進

5、行改進？答：欲提高恒溫水浴的靈敏度，可從以下幾個方面進行改進：①恒溫水浴的熱容量要大，恒溫介質流動性要好，傳熱性能要好。②盡可能加快加熱器與感溫元件間傳熱的速度，使被加熱的液體能立即攪拌均勻并流經(jīng)感溫元件及時進行溫度控制。為此要使：感溫元件的熱容盡可能?。桓袦卦?、攪拌器與電加熱器間距離要近些；攪拌器效率要高。③作調節(jié)溫度用的加熱器要導熱良好，熱容量要小，功率要適宜。8.恒溫槽的主要部件有哪些，它們的作用各是什么？答：恒溫水浴主要組成部

6、件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來盛裝恒溫介質；在要求恒定的溫度高于室溫時，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補償其向環(huán)境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內各部位溫度均勻；溫度計是用來測量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號變?yōu)殡娦盘柊l(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時，感溫元件發(fā)出信號，經(jīng)控制電

7、路放大后，推動繼電器去開關加熱器。9.影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有那些？212TTS???3則：mQvlQ點火絲qV=kΔT(3)k為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^用已知燃燒熱的標準物質(如苯甲酸)放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則：k=(mQvlQ點火絲qv)ΔT(4)用同樣的方法把待測物質置于氧彈中燃燒，由溫度的升高和儀器的熱容，即可測定待測物質的恒容燃燒熱Qv，從(1)式計算恒壓燃燒熱Qp。實驗中常忽略qV的影響，因為氧彈中的N

8、2相對于高壓O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來的誤差可能會超過N2本身帶來的誤差，操作中可以采用高壓O2先排除氧彈中的N2，這樣既快捷又準確。先由苯甲酸的理論恒壓燃燒熱根據(jù)公式算出恒容燃燒熱，從而計算出儀器常數(shù)k，然后再測定恒容燃燒熱根據(jù)公式轉換的實際恒壓燃燒熱。2.在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意哪些事項？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意以下幾點：(1)氧氣瓶及其專用工具嚴禁與油脂接觸，操作人員不能穿用沾有各種油脂

9、或油污的工作服、手套以免引起燃燒。(2)氧氣鋼瓶應直立放置要固定，遠離火源，嚴禁陽光暴曬。(3)氧氣減壓閥要專用，安裝時螺扣要上緊。(4)開啟氣瓶時，操作者應站在側面，即不要面對減壓閥出口，以免氣流射傷人體。不許敲打氣瓶如何部位。(5)用完氣后先關閉氣瓶氣門，然后松掉氣體流量螺桿。如果不松掉調節(jié)螺桿，將使彈簧長期壓縮，就會疲勞失靈(6)氣體將用完時，氣瓶中的氣體殘余壓力一般不應小于幾個兆帕平方厘米，不得用完。(7)氣瓶必須進行定期技術檢

10、驗，有問題時要及時處理，不能帶病運行。(8)請仔細閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說明書，以得到更詳細的介紹。3.測定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發(fā)性的可燃液體情況又怎樣？答：均不能直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定，非揮發(fā)性或揮發(fā)性的可燃液體均應化裝入膠囊或玻璃小球內點燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。4.燃燒熱的測定實驗中，標定量熱計熱容后，測定試樣時忘記換鐵桶中的水對實驗有無影響？為何要嚴格控制樣品的稱量范圍

11、？答：有影響，因為熱容是溫度的函數(shù)，不同溫度下量熱計的熱容嚴格來講不等。樣品質量太少了溫差測量誤差較大，樣品質量太多了，不能保證燃燒完全。5.在燃燒熱的測定實驗中，為什么要測真實溫差？怎樣測定？答：在燃燒熱的測定實驗中，實驗成功的首要關鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。為了做到這一點，熱量計在設計制造上采取了幾種措施，例如：在熱量計外面設置一個套殼，此套殼

12、有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計又可分為主要包括恒溫式熱量計和絕熱式熱量計。另外，熱量計壁高度拋光，這是為了減少熱輻射。量熱計和套殼間設置一層擋屏，以減少空氣的對流。但是，熱量的散失仍然無法完全避免，這可以是由于環(huán)境向熱量計輻射熱量而使其溫度升高，也可以是由于熱量計向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低。因此，燃燒前后溫度的變化值不能直接準確測量，而必須經(jīng)過雷諾（Renolds）溫度校正圖進行校正。具體方法如下。當適量待測物質燃燒后使熱

13、量計中的水溫升高1.52.0℃。將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成abcd線（圖713）。圖中b點相當于開始燃燒之點，c點為觀測到的最高溫度讀數(shù)點，由于量熱計和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點所對應的溫度T1，c點對應的溫度T2，其平均溫度為T，經(jīng)過T點作橫坐標的平等線TO，與折線abcd相交于O點，然后過O點作垂直線AB，此線與ab線和cd線的延長線交于E，F(xiàn)兩點，則E點和F點所表示的溫度差即為欲求溫度