物理实验变温装置

① 如图甲所示，是“”研究水沸腾时温度变化特点的装置图．（1）实验时，小雯向烧杯中倒入热水而不用冷水，

（1）液体从抄加热到沸腾需要的时间的长短与很多因素有关：水量的多少、水温的高低、火力的大小、是用酒精灯的外焰还是内焰加热等等，发现从开始加热到沸腾的这段时间过长；故在实验中，向烧杯内倒入热水，这样可以缩短将水加热至沸腾所需的时间；还可以采取的措施是：减小水的质量．
（2）a中气泡在上升过程中体积逐渐变大，所以是沸腾时的现象；b图中气泡在上升过程中体积逐渐减小，所以是沸腾前的现象．
（3）首先确定横轴和纵轴代表的物理量和相应的标度，然后确定对应点，最后描点连线做出图象，如下图；（4）从实验数据可以看出，水不断吸收热量，温度保持99℃不变，所以此时水的沸点是99℃，为了说明水沸腾过程中需要吸热，可以将酒精灯撤去，观察水能否继续沸腾即可．
故答案为：（1）缩短将水加热至沸腾所需的时间；减小水的质量；
（2）a；
（3）见下图：

（4）99；撤去酒精灯，观察水能否继续沸腾．

② 物理热学实验有哪些

一、探究水沸腾时温度变化的特点（观察水的沸腾）
实验器材：烧杯、铁架台、水、石棉网、温度计、钟表
实验操作的重点：水能否沸腾，沸腾时测量出温度值
实验结论：水在沸腾时，持续吸热但温度保持不变

相关探究问题：
1、在安装实验装置时，应当“从上到下”还是“从下到上”安装？
——应“从下到上”安装实验装置，减少调试装置的时间
2、为什么要使用石棉瓦？为什么要加盖？
——使烧杯均匀受热
加盖子的目的1是可以减少热量的损失，缩短实验时间，2是可以防止烧杯里的水蒸汽液化成小水滴附着在温度计上，影响读数。
3、如何缩短实验时间？
——1用少量的水（以可以完全浸没温度计的玻璃泡为准）2用初温高的水3给烧杯加盖子
4、如何得知沸腾过程温度不变，但需要继续吸热？
——移去酒精灯，水的沸腾就停止了，这就说明沸腾就要持续吸热
5、有时候移去酒精灯，我们发现烧杯内的水还会再沸腾一会儿后才停止沸腾，你觉得是什么原因？
——石棉瓦上还有残余的热量提供给烧杯内的水
6、如果发现水沸腾时温度不是100℃ ，而是98℃ ，能不能在记录表格中将它们改成100℃ ？你认为有哪些原因造成沸点没有达到100℃ ？
——不能，实验数据不能更改，应实事求是。
实验当时的气压低于标准大气压造成沸点降低。
二、探究固体熔化时温度随时间变化的规律
实验器材：烧杯、试管、铁架台、水、石棉瓦、温度计、钟表、搅拌器、碎冰、石蜡
实验结论：
晶体熔化时有固定的熔化温度，即熔点，而非晶体没有熔点．
晶体熔化时要吸收热量，但温度不变；
非晶体熔化时要吸热，物质先变软再变稠，然后再变稀，温度持续上升
注：本实验从教学进程的角度上来说，应该是在上一个“观察水的沸腾”实验之前，但因为这个实验乃是演示实验，不是课程标准里规定的“20个学生必做实验”之一，所以就排在后面了。“观察水的沸腾”是学生必做实验

相关探究问题：
（本实验中的很多探究问题和“观察水的沸腾”实验相重合，同时这两个实验在实验操作中，都非常关注“均匀受热”，可以说所做的种种操作目的都是为了“均匀受热”，这一点请同学们关注）
1、为什么要使用小颗粒固体进行实验？
——1是可使温度计的玻璃泡与固体充分接触；2小颗粒固体易均匀受热
2、为什么要使用“水浴法”对研究对象进行加热而不是直接将之在试管上加热？
——1是可使被加热的固体均匀受热；2是可使被加热的固体升温缓慢，便于观察温度变化规律
3、烧杯中水量的规定及试管插入水中的位置要求
——烧杯中的水量不宜太多，避免加热时间过长，高度要能够浸没试管中装有的固体，同时试管不能接触到烧杯底和烧杯壁

③ 恒温槽的温度波动性指标为多少

实验一 恒温槽恒温性能的测试

一、实验目的
1.了解恒温槽的构造及恒温原理，掌握恒温操作技术。
2.绘制恒温槽的灵敏度曲线，学会分析恒温槽的性能。


二、实验原理

许多物理化学量都与温度有关，要准确测量其数值，必须在恒温下进行。实验室最常用的是用恒温槽来控制温度维持恒温，它是以某种液体为介质的恒温装置，依靠温度控制器来自动调节其热平衡。

图1－1 恒温槽装置图

1－浴槽；2－电热丝；3－搅拌器；4－温度计；

5－接触温度计；6－温度控制器
恒温槽一般是由浴槽、搅拌器、加热器、接触温度计、温度控制器和温度计等部分组成，现分别介绍如下：（如图所示）实验开始时，先将搅拌器3启动，将实验目标温度调至所需恒温温度（例如25℃），若此时浴槽1内的水温低于25℃，则接触温度计5的两条引出线断路，则温度控制器6发出指令对加热器2通电加热，使浴槽1内的水温升高，当浴槽1内的水温达到25℃时，接触温度计5的两条引线导通，则温度控制器6发出指令对加热器2停止加热。以后当浴槽1内的水因对外散热使温度低于25℃时，则接触温度计5的两条引线再次断路，则加热器2重新工作。这样周而复始就可使介质的温度在一定范围内保持恒定。
由于这种温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后传热使介质温度上升并传递质温度上升并传递给接触温度计，使它的水银柱上升。由于传质、

传热都需要一定时间，因此，会出现温度传递的滞后现象。即当接触温度计的水

银触及钨丝时，实际上电热器附近的水温已超过了指定温度，因此，恒温槽温度

必高于指定温度。同理，降温时也会出现滞后现象。由此可知，恒温槽控制的温

图1-2 温度控制器的电路图
T-电源变压器；D1、D2、D3、D4-2AP3晶体二级管；J-121型灵敏继电器；
C1、C1-滤波电容；L1-工作指示氖炮；L2-电源指示灯炮。

度有一个波动范围，而不是控制在某一固定不变的温度，并且恒温槽内各处的温度也会因搅拌效果的优劣而不同。控制温度的波动范围越小，各处的温度越均匀，恒温槽的灵敏度越高。灵敏度是衡量恒温槽性能的主要标志，它除与感温元件、电子继电器有关外，还受搅拌器的效率、加热器的功率等因素的影响
恒温槽灵敏度的测定是在指定温度下，用较灵敏的温度计，如贝克曼温度计或精密温差测量仪，记录恒温槽温度随时间的变化，若最高温度为t1，最低温度为t2，则恒温槽的灵敏度tE为

灵敏度常以温度为纵坐标，以时间为横坐标，绘制成温度 - 时间曲线来表示。

图1-3 灵敏度曲线

在图1-3中曲线(a)表示恒温槽灵敏度较高；(b)表示加热器功率太大；(c)表示加热器功率太小或散热太快。(b)、(c)灵敏度较低。
为了提高恒温槽的灵敏度，在设计恒温槽时要注意以下几点：
1.恒温槽的容量要大些，其热容量越大越好。
2.尽可能加快电热器与接触温度计间传热的速率。为此要使：(1)感温元件的热容尽可能小，感温元件与电热器间距离要近一些；(2)搅拌效率要高。
3.作调节温度用的加热器功率要小些。

三、仪器与试剂

玻璃恒温水浴玻璃缸 1个

精密温差测量仪 1台

停表 1块

四、实验步骤

1.将蒸馏水注入浴槽至容积的2/3处，将接触温度计、搅拌器、电热器、温度计和精密电子温差测量仪的温度探头等安装好。
2.将恒温槽控制面板上的测量/设定开关打倒设定档，将温度设定为目标温度，如25℃。

3.将恒温槽控制面板上的测量/设定开关打倒测量挡，此时恒温槽的加热器开始工作。
4.测定恒温槽的灵敏度。待恒温槽温度恒定在30℃时的10 min后，按精密电子温差测量仪上的置零键置零，然后用手表每隔30秒记录一次贝克曼温度计的读数，测定30min。

5.同法测定另一温度（如30℃）下恒温槽的灵敏度和灵敏度曲线。
五、数据记录和处理
1、将实验测定的数据记录于表中：（室温： ℃ 压力： kPa）
2、以时间为横坐标，以温度为纵坐标，绘制温度-时间曲线；取最高点与最低点温度计算恒温槽的灵敏度tE。

六、讨论

1. 本实验的恒温装置属于常温区的装置，且恒温温度只能高于室温，所以不能用于低于室温的恒温要求，若需在低于室温下恒温则要另外配备其他元件。另外，本实验装置只能通过控温系统使恒温槽的温度升温达到所指定的温度并维持恒定。而不能通过温控系统使高于指定温度的恒温槽中水浴的温度降温达到所指定的温度。遇到这种情况只能通过自然降温的方式或向水浴中添加较低温度的蒸馏水办法来实现。
2. 本实验所使用的恒温槽是自组装的，实验室还经常使用一种由生产厂家组装好的恒温槽，称之为超级恒温槽。其恒温原理与基本构造与自组装的基本相同。不同之处在于超级恒温槽有循环水泵，能使恒温水循环流经待测体系，使待测体系得以恒温。值得注意的是，超级恒温槽中的用水同样应使用蒸馏水，以防对金属槽体的腐蚀破坏。

附实验报告参考格式：

实验一 恒温槽恒温性能测试

一、实验目的
通过恒温槽的构造了解恒温原理，掌握恒温调节的技术，并学会贝克曼温度计的使用方法和分析恒温槽的恒温性能。
二、实验原理
恒温槽是以某种液体为介质的恒温装置。依靠恒温控制器来自动调节其热平衡，当恒温槽因对外散热而使介质温度降低时，恒温控制器就使恒温槽内的加热器工作。待加热到设定温度时，它又使加热器停止加热，这样周而复始就可以使液体介质的温度在一定范围内保持恒定。

恒温槽的构造包括浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和恒温控制器。
恒温操作是通过调节感温元件（接触温度计）的“通”“断”实现继电器对加热器控制加热。
恒温槽控制的温度有一个波动范围，而不是控制在某一固定不变的温度，灵敏度是衡量恒温槽恒温性能的标志。

灵敏度为

其中、分别为贝克曼温度计的读数最高值与最低值。灵敏度曲线是以温度为纵坐标，以时间为横坐标，绘制的“温度—时间”曲线。
三、实验操作
1.将蒸馏水注入浴槽至容积的2/3处，将接触温度计、搅拌器、电热器、温度计和精密电子温差测量仪的温度探头等安装好。
2.将恒温槽控制面板上的测量/设定开关打倒设定档，将温度设定为25℃。

3.将恒温槽控制面板上的测量/设定开关打倒测量挡，此时恒温槽的加热器开始工作。
4.测定恒温槽的灵敏度。待恒温槽温度恒定在30℃时的10 min后，按精密电子温差测量仪上的置零键置零，然后用手表每隔2分钟记录一次贝克曼温度计的读数，测定60min。

5.同法将温度设定为30℃测恒温槽的灵敏度和灵敏度曲线。
四、数据记录和处理
1、实验测定的数据记录于表1中：（室温：22.2℃ 压力：98.5kpa）

2．恒温槽的灵敏度
℃= 0.064℃
以上表中的时间为横坐标，贝克曼温度计读数为纵坐标，绘制恒温槽的灵敏度曲线如下图所示：

五、实验结果与讨论
从上面的灵敏度曲线可能看出，恒温槽的温度是在设定温度（30℃）上下波动，最大波动幅度小于±0.1℃，说明此恒温槽的恒温效果良好；感温元件灵敏；恒温槽的热容量与加热功率搭配合理；搅拌器、接触温度计与加热器之间的距离合适。
应当指出的是，本实验所绘制的灵敏度曲线只是粗略地反映了恒温槽温度的波动情况，因为在2分钟的测量间隔内，可能会发生接触温度计的“通”、“断”情况，这时贝克曼温度计读数将会发生变化。若测量间隔很短，且其他条件（搅拌速率、环境温度等）不变，则灵敏度曲线是很规则的、周期性变化的曲线。
本实验是以水作为恒温介质，控制温度范围0~90℃。对于其它的控制温度范围，应选用别的介质，经查阅文献（吕惠娟等：《物理化学实验》，吉林大学出版社，1999：18）可知，控温范围为-60~30℃，使用乙醇或乙醇水溶液；80~160℃，甘油；70~120℃，液体石蜡或硅油。另外，对于低于室温恒温的控制，应配上循环冷却装置（罗澄源等，物理化学（第二版），高等教育出版社，1991：256）。
通过本实验我们了解到，恒温控制原理在现实生活中的应用比比皆是，如电冰箱、空调、洗浴热水器和电饭褒等。所不同的是，它们所用的感温元件不同。

七、思考题

1、恒温槽主要由哪几个部分组成的？各部分的作用是什么？
答：恒温槽主要由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、温度控制器等部分组成的。各部分的作用如下：
浴槽：用来盛装恒温介质；加热器：通过电加热使介质的温度升高，以弥补热量的散失；搅拌器：通过机器搅拌保持浴槽内的介质各部分温度均匀；温度计：指示恒温槽的温度，恒温槽的温度高低一定要以此温度计为准；感温元件；设定恒温槽所需的恒温温度，常用接触温度计作为感温元件；温度控制器：通过感温元件发出的“通”、“断”指令，对加热器实施控制加热，常用继电器作温度控制器。

2、影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些？
答：影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：
（1）恒温介质：流动性好，传热性能好，则控温灵敏度高；
（2）加热器：功率适宜，热容量小，则控温灵敏度高；
（3）搅拌器：搅拌速率要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀；
（4）温度控制器：电磁吸引电键，电键发生机械作用的时间越短，断电时线圈中的铁心剩余磁性愈小，则控温灵敏度就越高；
（5）接触温度计：热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高；
（6）环境温度与设定温度的差值越小，控温效果越好。

3、欲提高恒温槽的控温精确度，应采取哪些措施？
答：为了提高恒温槽的控温精确度，在设计恒温槽时要注意以下几点：
（1）恒温槽的热容量要大些，传热介质的热容量越大越好。
（2）尽可能加快电热器与接触温度计之间传热的速率。为此要使：（1）感温元件的热容尽可能小，感温元件与电热器间距离要近一些；（2）搅拌器效果要高。
（3）作调节温度用的加热器功率要小些。

4、普通（玻璃浴槽）恒温槽与超级恒温槽的区别是什么？
答：普通（玻璃浴槽）恒温槽与超级恒温槽的恒温原理和基本构造大体相同。主要区别是：
（1）普通恒温槽的槽体是玻璃浴槽，因为透明，所以便于观察待测体系。
（2）超级恒温槽配有循环水泵，能使恒温水循环流经待测体系，使待测体系得以恒温。
（3）部分超级恒温槽配有冷水循环或致冷系统，可以通过温控系统使恒温槽的温度设置在低于室温下恒温，而普通恒温槽一般不具备这种功能

④ 如图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置．某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况．

（1）从结构上看，酵母菌含有细胞核，属于真核生物．在O₂充足的条件下回进行需氧呼吸答，在缺氧条件下进行无氧呼吸．
（2）分析表格实验步骤控制，A与B是对照实验，B试管加入石蜡油，铺满液面是制造无氧环境，A对应的是不加入石蜡油，活性干酵母是无关变量，无关变量应保持一致，因此B试管中应与A试管相同，加入10g活性干酵母．
（3）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，加入石蜡油铺满液面的目的是隔绝空气．
（4）本实验的自变量是有无氧气，因变量是保温桶内的温度．
（5）因为有氧条件下比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此假说成立时，装置A、B温度大小关系是A＞B，若假设不成立，则装置A、B温度大小关系是B＞A（或A=B）．
故答案为：
（1）真核无氧
（2）①不加入石蜡油②加入10g活性干酵母
（3）去除氧气 隔绝空气
（4）有无氧气保温桶内的温度
（5）A＞B 假设成立 B＞A（或A=B） 假设不成立