温度测量和控制技术1

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1、温度实验技术温度是表征体系中物质内部大量分子、原子平均动能的一个宏观物理量。物体内部分子、原子平均动能的增加或减少，表现为物体温度的升高或降低，因此准确测量和控制温度，在科学实验中十分重要。什么是温度？温标定义：温度的数值表示法。确立一种温标，需要确定以下三点：1）测量物质的选择2）固定点的选择3）温度值的划分合适的温标应该具有宽广的适用范围，能严格重复，最好与测温物质的本性无关。开尔文1848年建议应用热力学温标。常见温标之一：热力学温标建立在卡诺循环基础上，与测温物质无关固定点：水的三相点（273.16

2、K）温度值的划分：1K是水的三相点热力学温度的1/273.16用T表示，单位K热力学温标是一种纯理想温标理想气体温标pVm=RT国际温标1990国际温标(ITS-90)表1（P11）常见温标之二：摄氏温标使用较早，应用方便固定点：在标准压力下，水的冰点为0℃，沸点为100℃温度值的划分：在以上两点之间100等分用t表示，单位℃t-T之间的对应关系：t=T-273.15常见温标之三：华氏温标德国物理学家华伦海特提出固定点：标准大气压下，水的冰点为32℉，沸点为212℉温度值的划分：在以上两点间180等分用tF

3、表示，单位℉tF-t之间的对应关系：tF=(9t/5)+32温度计原理：测量的物理性质都与温度成函数关系而又能严格复现，根据这些特性设计并制作成各类温度计。如体积，长度，压力，电阻，温差电势，频率和辐射波长等。按测量方式分类：接触式和非接触式1）接触式温度计测温属性举例测温范围/℃液体膨胀温度计液柱高度玻璃-水银温度计-30--300热电偶热电势铂铑-铂热电偶-110--1500热电阻温度计电阻铂电阻温度计-260--1100蒸气压温度计蒸气压氧蒸气压温度计低温2）非接触式温度计：光电温度计、光学高温计、红

4、外光电温度计按用途分类：温度测量和温差测量玻璃-水银温度计构造：玻璃，水银。量程：0—100℃，200℃，250℃，300℃，最大可达800℃（石英玻璃）；最小温度区间：2℃，1℃，0.5℃，0.2℃，0.1℃等。注意事项：a易破碎b等平衡c防粘附d平视e校正玻璃-水银温度计的校准(1)读数校正零点校正——以纯物质的熔点或沸点作为标准进行校正定点校正——以标准水银温度计为标准，与待校正的温度计同时测定某一体系的温度，将对应值一一记录，做出校正曲线(2)露茎校正：玻璃-水银温度计的露茎校正t测为温度计的读数值

5、；t环为另一支辅助温度计读出；n为露出待测体系外部的水银柱长度，以温度差值表示。k为水银相对于玻璃的膨胀系数，使用摄氏度时，k=0.00016露茎校正——水银温度计如不能全部浸没在被测体系中，则因露出部分与体系温度不同，必然存在读数误差，因此必须进行校正。温差温度计：贝克曼温度计测量体系温度范围在-20～150℃内的微小温差变化；一般只有5℃量程；最小刻度为0.01℃，用放大镜可以读准到0.002℃，测量精度较高。温差温度计：精密温差测量仪代替贝克曼温度计用来测量微小温度差的仪器是精密温差测量仪。测量原理为

6、：温度传感器将温度信号转换成电压信号，经过多极放大器后传至显示器；常见型号的主要技术指标：准确度±0.02℃～±0.001℃，测量温差的范围-20～＋80℃。热电偶温度计热电偶是目前工业测温中最常用的传感器，这是由于它具有以下优点：灵敏度高，可达10-4℃；测温范围广，在-270～2800℃范围内有相应产品可供选用；结构简单，使用维修方便，可作为自动控温检测器等。热电偶温度计的工作原理接触电势ε：取决于两种不同材料的性质；温差电势E：E=f(ε，∆T）=f(∆T）=f(T1）温度的控制恒温控制可分为两类：利

7、用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制；利用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。恒温槽的结构浴槽及恒温介质；加热器；搅拌器；继电器；普通温度计；电接点温度计。贝克曼温度计恒温槽——恒温介质的选择根据恒温范围，可以选用不同的恒温介质：-60～30℃用乙醇或乙醇水溶液；0～90℃用水；80～160℃用甘油或甘油水溶液；70～300℃用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。恒温槽恒温效果的评价方法恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。控温效果可以用灵敏

8、度Δt表示：Δt=±（t1－t2)/2式中t1为恒温过程中水浴的最高温度；t2为恒温过程中水浴的最低温度。恒温槽恒温效果的评价方法(a)表示恒温槽灵敏度较高；(c)表示加热器功率太大；(b)表示恒温槽灵敏度较差；(d)表示加热器功率太小或散热太快。恒温箱和马弗炉思考问题1）常见温度计的种类及其测量范围和精度2）温度计的校正方法3）贝克曼温度计的用途及其使用方法4）恒温槽的组成和使用方法5）常见的控温装置Thank