恒温槽的调节和液体粘度、密度的测定ppt课件.ppt

8.6恒温槽的调节和液体粘度、密度的测定（1）恒温槽的工作原理
在科学研究中，许多待测的数据如折射率、粘度、电导、蒸汽压、电动势、化学反应速率常数、电离平衡常数等都与温度有关，这些实验都必须在恒温的条件下进行。实验室中通常用恒温槽来准确控制温度、维持恒温。常用的水浴恒温槽主要由汞定温计、电子继电器、电加热器、搅拌器、精密温度计组成。图3-接触温度计
的构造图
1-调节帽
2-调节固定螺丝
3-磁铁
4-螺杆引出线
4’-水银槽引出线
5-标铁
6-触针
7-刻度板
8-螺丝杆
9-水银槽。通过调节汞定温计上的磁帽，可以控制汞定温计内触丝的位置，即汞定温计内水银的最高膨胀位置。当水浴温度偏低、汞定温计内水银未膨胀及触丝时，汞定温计的引线间未连通，这时电子继电器内的加热器开关打开，对水体进行加热，汞定温计内水银随之膨胀。当水银膨胀到与触丝相接时，汞定温计的引线间接通，这时通过电子继电器关闭加热器，温度不再上升。由于槽温比室温高，恒温槽散热降温，一旦水银收缩至与触丝脱离，电子继电器会立即作出反应使加热器加热。通过灵敏的间歇加热方式，可以维持恒温槽内温度基本恒定。恒温槽的工作质量与以下因素有关：
1）搅拌器、加热器、定温计的位置分布；
2）搅拌器的功率；
3）电子继电器的工作灵敏度；
4）电子继电器内加热器开关的机械灵敏度；
5）汞定温计水银与触丝的接触灵敏度；
6）加热器的功率；若加热器功率太大，则余热的影响很大。粘度是指液体对流动所表现的阻力，源自于流动着的液体层之间存在着切向的内部摩擦力。当相距ds的两个液层以不同速度流动时，产生的流速梯度为dv/ds。维持流速所需的力为：
f’=η·A·（dv/ds）A为接触面积。
如果f=f’/A，则f=η·（dv/ds）
η称为液体的粘度系数，简称粘度。
粘度系数的单位为帕斯卡秒(Pa·S)。
测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落球法。泊肃叶(Poiseuille)得出液体流经毛细管的速度与粘度系数之间存在如下关系式:

式中，η为液体的粘度；ρ为液体的密度；L为毛细管的长度；r为毛细管的半径；t为流出的时间；h为流过毛细管液体的平均液柱高度；V为流经毛细管的液体体积；m为毛细管末端校正的参数(一般在r/L<<1时，可以取m=1)。
对于某一只指定的粘度计和固定的液体量而言，

式中，B<1。当流出的时间t在大于100s时，该项可以从略，则
用奥式粘度计测粘度η
若两种液体在同一只粘度计中测定，在毛细管半径r、加入液体体积V、温度、液位差h等条件相同的情况下，有

当已知标准液体的粘度η1、两种液体的密度ρ1、ρ2，测定两种液体的流出时间t1和t2，即可算出η2。奥氏粘度计的使用方法
（1）洗涤粘度计烘干。
(2)调节恒温槽到指定温度。
(3)用移液管取10mL样品放入粘度计中，然后将粘度计垂直固定在恒温槽中，恒温10分钟。
(4)用吸耳球将样品抽吸至C球中部，取下吸耳球，此时溶液顺毛细管而流下，用秒表测定液体流经刻度m1至m2所需的时间。重复同样操作，测定3次，每次的时间相差不超过0.3sec。
(5)倒出粘度计中的样品，用热风吹干，再取10mL蒸馏水放入粘度计中，测定流经时间t2。（1）测定过程中粘度计上面的球体要没入恒温水中，保证抽吸时液体温度恒定。
（2）毛细管粘度计的毛细管内径选择，可根据所测物质的粘度而定。内径太细，容易堵塞。内径太粗，流出时间太短，测量误差太大。一般选择测水时流经毛细管的时间在120s左右为宜。
（3）应用对比法测定粘度的前提是加入标准物及被测物的体积应相同，h、L、r和温度相同，实验中注意保持这些条件的恒定。
（4）粘度计一定要垂直地置于恒温槽中，倾斜会造成液位差变化，引起测量误差，同时会使液体流经时间t变大。（3）液体密度测定原理
将比重瓶洗静，烘干。连瓶塞在分析天平上称量，得空瓶质量g1。然后将蒸馏水注入瓶内，盖上瓶塞，置于恒温槽中恒温15min。用滤纸将超过刻线的液体吸去，控制液面刚好在刻线上。从恒温槽中取出比重瓶，小心的用干布或滤纸檫干外表水，称重，记为g2。则比重瓶中装水质量m1=g2-g1。
倒出比重瓶中的水，用少量乙醇淌洗两次，用吸耳球打气吹干。按上法测定在温度、体积一定的条件下比重瓶中所装液体样品的质量m2。通过对比可知：
ρ2=ρ1m2/m1。
其中ρ1为水在该温度下的密度。三、实验仪器和试剂
1．仪器
超级恒温槽
0~50℃精密温度计
烧杯（2000mL）
锥形瓶（250mL）
吸量管（10mL）
奥式粘度计
比重瓶秒表
2．试剂
无水乙醇（AR）
10%NaCl水溶液四、实验步骤五、结果与分析（2）恒温过程样品温度的变化规律。注释：
[1]实验过程中，先测乙醇的粘度和密度，再测水的，仪器烘干更为快捷。
[2]水和乙醇的密度查附录。思