实验一恒温技术及粘度的测定.doc

实验一恒温技术与液体粘度的测定
一、实验目的
熟悉恒温槽的构造及各部件的作用,学会恒温槽的安装和使用方法;
了解贝克曼温度计的使用方法,测定恒温槽的灵敏度曲线;
学会使用乌氏粘度计测量液体的粘度。
二实验原理
恒温技术原理
温度对物理化学的各种参量和化学反应有着显著的影响,因此许多实验工作都要在某一恒温温度下进行。
恒温控制可分为两类,一类是利用物质的相变点温度来获得恒温,如冰水混合物(0℃)、液氮(℃)、沸点***(℃)、沸点萘(℃)等。另一类是利用电子调节器加以自动调节。在近代实验技术中普遍应用后者。其优点是温度可以任意选定,控温精度高。
图1-1 恒温水浴的控温示意图
本实验是应用电子继电器和电接点温度计共同完成控温目的的。如图1-1所示,电接点温度计(Tr)有两个电极,其中一个电极是可调电极,由上部伸入毛细管内,末端可由磁性螺旋杆随意调节;另一个电极为固定电极,它伸入温度计底部与水银柱相接。这样,将电接点温度计置于水浴中,利用磁性螺旋杆可将标铁调节到欲控制的温度上。当水浴中的液体温度升高时,水银柱上升,两极导通,反之则断开。两电极的通断又影响着电子继电器(虚线框部分)中通过线圈J的电流的大小。J的电流大时,则产生的磁力强,克服弹簧(S)的弹力而吸下开关K使加热器(H)导通工作,反之则停止加热。
恒温槽的灵敏度及其测定
恒温槽的灵敏度是衡量恒温槽恒温性能好坏的主要标志。灵敏度与水银接点温度计中毛细管的粗细,金属丝与水银接触处是否清洁,搅拌器的效果,加热器功率的大小,恒温槽的体积大小及其热量散失,继电器的灵敏度等诸多因素有关。
为了测定恒温槽的灵敏度,可在指定温度下,采用贝克曼温度计来测定恒温槽温度的微小变化,作出恒温槽温度T随时间t变化的曲线,如图1-1所示。图1-1曲线a表示恒温槽的灵敏度良好,温度的波动极微小;曲线b表示灵敏度较差,需要更换较灵敏的水银接点温度计;曲线c表示加热器的功率太大;曲线d表示加热器的功率太小。
图1-2 恒温槽的灵敏度曲线
若灵敏度曲线上的最高温度为,最低温度为,则恒温槽的灵敏度可表示为
(1-1)
℃分度的精密温度计指示的,以T表示,则恒温槽的温度以表示。
液体的粘度及其测定原理
粘度又称为内摩擦或粘(滞)性。粘度是流体内部阻碍其相对流动的一种特性。液体在管中流动时,液体在平行于其流动的方向上可以分成流动速度不同的各层,在任何相邻两层的接触面上就有与其流动的方向平行且方向相反的阻力,它被称之为内摩擦力或粘滞力。内摩擦力f与两液层速度之差成正比,而与两液层间的距离成反比,与两液层的接触面积A成正比,即:
(1-2)
式中η为比例系数,称为该物质的粘度系数,简称粘度。
测定液体粘度的仪器和方法主要可分为三类:
毛细管粘度计——由液体在毛细管里的流出时间计算粘度。
落球粘度计——由圆球在液体里的下落速度计算粘度。
扭力粘度计——由一转动物体在粘滞液体中所受的阻力求算粘度。
在测定低粘度液体及高分子物质的粘度时,以使用毛细管粘度计较为方便。
液体在毛细管粘度计中因重力作用而流出时,服从泊塞叶(Poiseull)公式:
(1-3)
式中为液体的粘度,为液体的密度,l为毛细管长度,r为毛细管半径,t为流出时间,h为流过毛