物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題及參考答案

1、實(shí)驗(yàn)七十恒溫水浴組裝及性能測(cè)試1.簡(jiǎn)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(guò)電子繼電器對(duì)加熱器自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒溫的目的。當(dāng)恒溫水浴因熱量向外擴(kuò)散等原因使體系溫度低于設(shè)定值時(shí)，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，又自動(dòng)停止加熱。這樣周而復(fù)始，就可以使體系的溫度在一定范圍內(nèi)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(jì)、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來(lái)盛裝恒

2、溫介質(zhì)；在要求恒定的溫度高于室溫時(shí)，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補(bǔ)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(nèi)各部位溫度均勻；溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)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(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)發(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調(diào)節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當(dāng)恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時(shí)，感溫元件發(fā)出信號(hào)，經(jīng)控制電路放大后，推動(dòng)繼電器去開(kāi)關(guān)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(nèi)保持恒定。因?yàn)樗〉暮銣貭顟B(tài)是通過(guò)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(gè)波動(dòng)范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度，并且恒溫水浴內(nèi)各處的溫度也會(huì)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(cè)定？答：TS為設(shè)定溫度，T1為波動(dòng)最低溫度，T2為波動(dòng)最高溫度，則該恒溫水浴靈敏度為

4、：測(cè)定恒溫水浴靈敏度的方法是在設(shè)定溫度下，用精密溫差測(cè)量?jī)x測(cè)定溫度隨時(shí)間的變化，繪制溫度時(shí)間曲線（即靈敏度曲線）分析其性能。5.恒溫槽內(nèi)各處溫度是否相等？為什么？答：不相等，因?yàn)楹銣厮「魈幧崴俾屎图訜崴俾什豢赡芡耆恢隆?.如何考核恒溫槽的工作質(zhì)量？答：恒溫水浴的工作質(zhì)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(dòng)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(jìn)

5、行改進(jìn)？答：欲提高恒溫水浴的靈敏度，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：①恒溫水浴的熱容量要大，恒溫介質(zhì)流動(dòng)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(shí)進(jìn)行溫度控制。為此要使：感溫元件的熱容盡可能小；感溫元件、攪拌器與電加熱器間距離要近些；攪拌器效率要高。③作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器要導(dǎo)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(jì)、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來(lái)盛裝恒溫介質(zhì)；在要求恒定的溫度高于室溫時(shí)，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補(bǔ)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(nèi)各部位溫度均勻；溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)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(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)發(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調(diào)節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當(dāng)恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時(shí)，感溫元件發(fā)出信號(hào)，經(jīng)控制電

7、路放大后，推動(dòng)繼電器去開(kāi)關(guān)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(diǎn)火絲qV=kΔT(3)k為儀器常數(shù)。可以通過(guò)用已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，測(cè)出燃燒前后溫度變化，則：k=(mQvlQ點(diǎn)火絲qv)ΔT(4)用同樣的方法把待測(cè)物質(zhì)置于氧彈中燃燒，由溫度的升高和儀器的熱容，即可測(cè)定待測(cè)物質(zhì)的恒容燃燒熱Qv，從(1)式計(jì)算恒壓燃燒熱Qp。實(shí)驗(yàn)中常忽略qV的影響，因?yàn)檠鯊椫械腘

8、2相對(duì)于高壓O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來(lái)的誤差可能會(huì)超過(guò)N2本身帶來(lái)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(zhǔn)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(jì)算出儀器常數(shù)k，然后再測(cè)定恒容燃燒熱根據(jù)公式轉(zhuǎn)換的實(shí)際恒壓燃燒熱。2.在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)氧氣瓶及其專用工具嚴(yán)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(yīng)直立放置要固定，遠(yuǎn)離火源，嚴(yán)禁陽(yáng)光暴曬。(3)氧氣減壓閥要專用，安裝時(shí)螺扣要上緊。(4)開(kāi)啟氣瓶時(shí)，操作者應(yīng)站在側(cè)面，即不要面對(duì)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(guān)閉氣瓶氣門(mén)，然后松掉氣體流量螺桿。如果不松掉調(diào)節(jié)螺桿，將使彈簧長(zhǎng)期壓縮，就會(huì)疲勞失靈(6)氣體將用完時(shí)，氣瓶中的氣體殘余壓力一般不應(yīng)小于幾個(gè)兆帕平方厘米，不得用完。(7)氣瓶必須進(jìn)行定期技術(shù)檢

10、驗(yàn)，有問(wèn)題時(shí)要及時(shí)處理，不能帶病運(yùn)行。(8)請(qǐng)仔細(xì)閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說(shuō)明書(shū)，以得到更詳細(xì)的介紹。3.測(cè)定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時(shí)，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測(cè)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(cè)定，非揮發(fā)性或揮發(fā)性的可燃液體均應(yīng)化裝入膠囊或玻璃小球內(nèi)點(diǎn)燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。4.燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)定量熱計(jì)熱容后，測(cè)定試樣時(shí)忘記換鐵桶中的水對(duì)實(shí)驗(yàn)有無(wú)影響？為何要嚴(yán)格控制樣品的稱量范圍

11、？答：有影響，因?yàn)闊崛菔菧囟鹊暮瘮?shù)，不同溫度下量熱計(jì)的熱容嚴(yán)格來(lái)講不等。樣品質(zhì)量太少了溫差測(cè)量誤差較大，樣品質(zhì)量太多了，不能保證燃燒完全。5.在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，為什么要測(cè)真實(shí)溫差？怎樣測(cè)定？答：在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)成功的首要關(guān)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(jì)本身及其介質(zhì)，而幾乎不與周?chē)h(huán)境發(fā)生熱交換。為了做到這一點(diǎn)，熱量計(jì)在設(shè)計(jì)制造上采取了幾種措施，例如：在熱量計(jì)外面設(shè)置一個(gè)套殼，此套殼

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

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