物理化学实验电子教案市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

上一内容下一内容回主目录 物理化学试验电子教案主讲：胡新根博士，教授联络电话：664485，13705884485祝大家学习愉快，天天进步！/10/10第1页上一内容下一内容回主目录液体饱和蒸气压与温度关系 液体饱和蒸气压与温度关系/10/10第2页上一内容下一内容回主目录实验目及要求1 学习动态法测定液体饱和蒸气压与温度关系。2用等压计测定在不一样温度下乙醇饱和蒸气压。3使用克劳修斯克拉佩龙关系式计算水汽化热。4掌握气压计、U型管压差计使用方法和真空泵使用。5学习Matlab处理试验数据。/10/10第3页上一内容下一内容回主目录试验原理 在一定温度下与液体处于平衡状态时蒸气压力称在一定温度下与液体处于平衡状态时蒸气压力称为该温度下液体为该温度下液体饱和蒸气压饱和蒸气压。密闭于真空容器中液体，。密闭于真空容器中液体，在某一温度下有动能较大分子从液相跑到气相，也有在某一温度下有动能较大分子从液相跑到气相，也有动能较小分子由气相碰回液相。当二者速率相等时，动能较小分子由气相碰回液相。当二者速率相等时，就到达了动态平衡，气相中蒸气密度不再改变，因而就到达了动态平衡，气相中蒸气密度不再改变，因而有一定饱和蒸气。有一定饱和蒸气。/10/10第4页上一内容下一内容回主目录试验原理 液液体体蒸蒸气气压压是是随随温温度度而而改改变变，当当温温度度升升高高时时有有更更多多高高动动能能分分子子能能够够由由液液面面逸逸出出，因因而而蒸蒸气气压压增增大大。当当蒸蒸气气压压与与外外界界压压力力相相等等时时，液液体体便便沸沸腾腾。外外压压不不一一样样时时液液体体沸沸点点也也就就不不一一样样。我我们们把把外外压压为为1 1个个标标准准压压力力时时沸沸腾腾温温度度定定义为液体义为液体正常沸点正常沸点。液液体体饱饱和和蒸蒸气气压压与与温温度度关关系系可可用用克克劳劳修修斯斯一一克克拉拉贝贝龙龙方程式表示；方程式表示；（3-13-1）/10/10第5页上一内容下一内容回主目录试验原理式中：式中：p p为液体在温度为液体在温度T T时饱和蒸气压；时饱和蒸气压；T T为绝对温度；为绝对温度；HH气气为液体摩尔气化热（为液体摩尔气化热（J.molJ.mol-1-1）；）；在温度较小改变范在温度较小改变范围内，围内，HH气气可视为常数，积分（可视为常数，积分（3 31 1）式可得：）式可得：（3-23-2）或或 （3-33-3）由由（3-3）式式可可知知，若若用用lgP对对1/T作作图图应应得得一一直直线线，斜率为斜率为；/10/10第6页上一内容下一内容回主目录试验原理测定液体饱和蒸气压方法主要有以下三种：测定液体饱和蒸气压方法主要有以下三种：1 1饱和气流法饱和气流法在在一一定定温温度度和和压压力力下下经经过过一一定定体体积积巳巳被被待待测测液液体体所所饱饱和和气气流流，用用某某物物质质完完全全吸吸收收，然然后后称称量量吸吸收收物物质质增增加加重重量量，便便可可计计算算蒸蒸气气分分压压，这这个个分分压压就就是是该该温温度度下下被被测测液液体体饱饱和蒸气压。此法普通适合用于蒸气压比较小液体。和蒸气压。此法普通适合用于蒸气压比较小液体。2 2静态法静态法/10/10第7页上一内容下一内容回主目录试验原理 在某一温度下将被测液体放在一个密闭体系中，直在某一温度下将被测液体放在一个密闭体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法普通适合用于蒸气压比较大接测量其饱和蒸气压，此法普通适合用于蒸气压比较大液体。液体。3动态法动态法利用当液体蒸气压与外压相等时液体沸腾原理，测利用当液体蒸气压与外压相等时液体沸腾原理，测定液体在不一样外压时沸点就可求出不一样温度下蒸气定液体在不一样外压时沸点就可求出不一样温度下蒸气压。压。这些方法中以静态法准确性较高，即使蒸气压只有这些方法中以静态法准确性较高，即使蒸气压只有1333Pa(10mmHg)左右也可测定。静态法以等位计两左右也可测定。静态法以等位计两/10/10第8页上一内容下一内容回主目录试验原理臂液面等高来观察平衡较灵敏。对较高温度下蒸气压测臂液面等高来观察平衡较灵敏。对较高温度下蒸气压测定，因为温度难以控制而准确度较差。动态法优点是对定，因为温度难以控制而准确度较差。动态法优点是对温度控制要求不高，对于沸点低于温度控制要求不高，对于沸点低于100液体，如四氮液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可到达一定准化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可到达一定准确度。饱和气流法不但可测液体饱和蒸气压，亦可测定确度。饱和气流法不但可测液体饱和蒸气压，亦可测定固态易挥发物质，如碘蒸气压。它缺点是通常不易到达固态易挥发物质，如碘蒸气压。它缺点是通常不易到达真正饱和状态，所以实测值偏低。故这种方法通常只用真正饱和状态，所以实测值偏低。故这种方法通常只用来求溶液蒸气压相对降低。来求溶液蒸气压相对降低。由由图图解解法法求求得得直直线线斜斜率率即即可可由由此此得得到到液液体体摩摩尔尔气气化化热热（J.mol-1）：）：H气气=-2.303Rm(3-4)/10/10第9页上一内容下一内容回主目录仪器和试剂图图3-18 3-18 动态法液体饱和蒸气压测定装置动态法液体饱和蒸气压测定装置1-1-调压器，调压器，2-2-电热套，电热套，3-3-三颈瓶，三颈瓶，4-4-沸石，沸石，5-5-纱布，纱布，6-6-温度计，温度计，7-7-温度计，温度计，8-8-冷凝管，冷凝管，9-9-压差计，压差计，1010、1111、12-12-三通阀，三通阀，1313缓冲瓶，缓冲瓶，14-14-接抽气装置接抽气装置如图3-18装置一套，调压器（1kVA）1台，电热套（300-500W）1个，真空泵及附件1套。/10/10第10页上一内容下一内容回主目录试验步骤1 1准准确确读读取取试试验验时时大大气气压压，试试验验结结束束时时再再读读取取一一次次，取取平均值。平均值。2 2先先用用洗洗液液清清洗洗三三颈颈瓶瓶，再再用用自自来来水水冲冲洗洗，最最终终用用蒸蒸馏馏水水洗洗两两次次。瓶瓶内内加加约约1/21/2蒸蒸馏馏水水，加加入入少少许许沸沸石石。测测温温温温度度计计头头用用纱纱布布包包裹裹，部部分分浸浸入入水水中中。用用橡橡皮皮筋筋将将测测环环境境温温度度温温度度计计与与测测体体系系温温度度温温度度计计绑绑在在一一起起，但但要要能能移移动动，作露茎校正。作露茎校正。3 3系统检漏：开启真空泵，系统减压系统检漏：开启真空泵，系统减压400-500400-500mmHgmmHg后，后，关闭真空泵，关闭真空泵，5 5分钟后系统压力不发生改变，则属正常。分钟后系统压力不发生改变，则属正常。/10/10第11页上一内容下一内容回主目录试验步骤不不然然，检检验验各各连连接接处处是是否否漏漏气气，可可用用少少许许真真空空酯酯涂涂在在该处。该处。4 4测测定定水水在在不不一一样样外外压压下下沸沸腾腾温温度度：开开启启真真空空泵泵，让让体体系系压压力力低低于于环环境境压压力力约约300-400300-400mmHgmmHg左左右右。加加热热，让让水水平平稳稳地地沸沸腾腾，调调整整测测露露茎茎温温度度计计水水银银球球于于测测体体系系温温度度温温度度计计汞汞柱柱露露出出部部分分中中部部。隔隔2-32-3分分钟钟读读数数，两两次次读读数数基基本本没没有有改改变变时时,统统计计t t观观和和t t环环，同同时时统统计计压压差差计计读读数。数。降降低低体体系系与与环环境境压压差差约约20-3020-30mmHgmmHg，一一样样测测定定。直直到体系与环境无压差，测定不少于到体系与环境无压差，测定不少于1010次。次。/10/10第12页上一内容下一内容回主目录数据处理1 1数据统计数据统计被测液体被测液体 室温室温 大气压：开始读数大气压：开始读数 结束读数结束读数 平均值平均值 温度值温度值t观观t环环t校校1/Th左左h右右hplnp/10/10第13页上一内容下一内容回主目录数据处理2 2绘绘pTpT图图3 3用用Matlab绘绘制制lnp1/Tlnp1/T图图（操操作作方方法法见见附附录录2，p.118-119），），求求HH气化气化4 4求水正常沸点。求水正常沸点。本本试试验验也也能能够够测测定定其其它它各各种种纯纯液液体体，如如乙乙醇醇、丙丙酮等蒸气压和平均摩尔汽化热。酮等蒸气压和平均摩尔汽化热。/10/10第14页上一内容下一内容回主目录试验注意事项 1.1.整个试验过程中，应保持等位计整个试验过程中，应保持等位计I球液面上空气排净。球液面上空气排净。2.2.抽气速度要适当，必须预防等位计内液体沸腾过剧抽气速度要适当，必须预防等位计内液体沸腾过剧。3.3.因因为为蒸蒸气气压压和和温温度度相相关关，在在测测定定过过程程中中应应控控制制恒恒温温槽温度波动为槽温度波动为0.1。4.试验过程中需预防试验过程中需预防球内液体回流入球内液体回流入I球内，带入空球内，带入空气，影响试验结果。气，影响试验结果。/10/10第15页上一内容下一内容回主目录思索题1 1所所测测量量仪仪器器准准确确度度是是多多少少？预预计计最最终终气气化化热热有有效效数数字。字。2 2正常沸点与沸腾温度有什么不一样？正常沸点与沸腾温度有什么不一样？3 3如如气气压压计计读读数数为为barbar，压压差差计计读读数数为为mmHgmmHg，数数据据怎怎样换算？样换算？4 4本试验方法能否用于测定溶液本试验方法能否用于测定溶液蒸气压，为何？蒸气压，为何？/10/10第16页上一内容下一内容回主目录附录1 温度计校正 温温度度计计种种类类很很多多，其其中中水水银银温温度度计计是是最最惯惯用用。它它测测温温原原理理是是基基于于不不一一样样温温度度时时水水银银体体积积改改变变不不一一样样来来反反应应温温度度改改变变。它它优优点点是是结结构构简简单单、使使用用方方便便、价价格格廉廉价价、测测温温范范围围广广，普普通通适适合合用用于于-35-350 0C-360C-3600 0C C。如如以以特特制制硬硬质质玻玻璃璃制制成成，内内充充NeNe或或ArAr等等惰惰性性气气体体，可可使使测测温温范范围围扩扩大大到到7507500 0C C。当当水水银银中中加加入入TlTl后后，可可测测低低温温到到-60-600 0C C。但但水水银银温温度度计计在在长长久久使使用用后后玻玻璃璃性性质质会会发发生生改改变变。同同时时，温温度度计计读读数数是是整整体体浸浸入入被被测测体体系系时时刻刻度度，当当温温度度计计各各部部分分所所处处温温度度不不一一样样时时，读读数数也也不不能能正正确确反反应应被被测测体体系系真真实实温度。所以，使用温度计必须进行校正。温度。所以，使用温度计必须进行校正。/10/10第17页上一内容下一内容回主目录附录1 温度计校正1 1零点校正零点校正：惯用水冰点校正，或用一套标准温度计校正。：惯用水冰点校正，或用一套标准温度计校正。2 2露露茎茎校校正正：所所谓谓露露茎茎是是指指温温度度计计未未浸浸入入被被测测体体系系部部分分。因因为为其其所处环境温度不一样，所表示值需要进行校正。所处环境温度不一样，所表示值需要进行校正。t=kl(t t=kl(t观观-t t环环)（3-173-17）k=0.000157k=0.000157是是水水银银对对玻玻棒棒相相对对膨膨胀胀系系数数；t t观观是是测测量量温温度度计计读读数数；t t环环是是附附在在测测量量温温度度计计上上辅辅助助温温度度计计读读数数；l l是是测测量量温温度度计计水水银银柱柱露露在空气中部分刻度长度。在空气中部分刻度长度。t t校校=t t观观+t t （3-183-18）/10/10第18页上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据试验获取以下数据：试验获取以下数据：室温室温 t t0 0 露茎起点露茎起点 L L0 0试验开始时气压计读数试验开始时气压计读数 p1p1（cbarcbar）试验结束时气压计读数试验结束时气压计读数 p2p2（cbarcbar）观察温度观察温度t(t(摄氏度摄氏度)左汞高左汞高pl(mmHg)pl(mmHg)右汞高右汞高pr(mmHg)pr(mmHg)为为处处理理简简单单起起见见，将将后后3 3项项数数据据以以文文本本形形式式单单独独存存为为一一个个文文件件，如如s001.txts001.txt，存于指定目录，如存于指定目录，如c:studentc:student。在在MATLABMATLAB中以下操作中以下操作,对数据进行预处理。对数据进行预处理。load c:students001.txt%load c:students001.txt%调入原始数据调入原始数据/10/10第19页上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据t0=25;t0=25;%环环境境温温度度（整整个个过过程程中中t0t0并并不不是是常常数数，但但改改变变不不大大，可可用用平平均值）均值）L0=30;%L0=30;%露茎起点读数露茎起点读数P1=98.7;%P1=98.7;%输入开始时气压计读数输入开始时气压计读数P2=97.6;%P2=97.6;%输入结束时气压计读数输入结束时气压计读数P0=(p1+p2)/2;%P0=(p1+p2)/2;%计算气压平均值计算气压平均值t=s001(:,1);%t=s001(:,1);%观察温度数据转存于向量观察温度数据转存于向量t t中中pl=s001(:,2);%pl=s001(:,2);%左汞高数据存于向量左汞高数据存于向量plpl中中pr=s001(:,3);%pr=s001(:,3);%右汞高数据存于向量右汞高数据存于向量prpr中中T=t+(t-t0)*(t-L0)*0.000157;%T=t+(t-t0)*(t-L0)*0.000157;%计算温度计算温度/10/10第20页上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据P=P0./101.325-(pr-pl)./760;%P=P0./101.325-(pr-pl)./760;%计算压力计算压力以以上上是是温温度度和和蒸蒸气气压压值值经经过过用用MATLABMATLAB预预处处理理，以以下下画画出出测测定定数数据据与与拟拟合合直直线线对对照图，同时计算出水气化热。照图，同时计算出水气化热。T1=1./(273.15+T);%T1=1./(273.15+T);%计算计算1/1/T Tp1=log(P);%p1=log(P);%计算计算ln(p)ln(p)c=polyfit(T1,p1,1)%c=polyfit(T1,p1,1)%计算拟合系数（计算拟合系数（c(1)c(1)为斜率，为斜率，c(2)c(2)为截距）为截距）p2=polyval(c,T1);%p2=polyval(c,T1);%计算计算ln(p)ln(p)拟合值拟合值/10/10第21页上一内容下一内容回主目录附录2 用Matlab处理数据plot(T1,p2,T1,p1,+);%画出拟合直线和用“+”标出测定数数据据title(title(水饱和蒸气压与温度关系水饱和蒸气压与温度关系);%);%图标题图标题xlabel(1/T);%xlabel(1/T);%横轴横轴ylabel(ln(p);%ylabel(ln(p);%纵轴纵轴legend(legend(拟合结果拟合结果,试验值试验值);%);%图例图例grid on;%grid on;%加网格线加网格线DH=-c(1)*8.314%DH=-c(1)*8.314%输出水气化热输出水气化热/10/10第22页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量 压力是用来描述体系状态一个主要参数。许多物理、压力是用来描述体系状态一个主要参数。许多物理、化学性质，比如熔点、沸点、蒸气压几乎都与压力相化学性质，比如熔点、沸点、蒸气压几乎都与压力相关。在化学热力学和化学动力学研究中，压力也是一关。在化学热力学和化学动力学研究中，压力也是一个很主要原因。所以，压力测量含有主要意义。个很主要原因。所以，压力测量含有主要意义。就物理化学试验来说，压力应用范围高至气体钢就物理化学试验来说，压力应用范围高至气体钢瓶压力，低至真空系统真空度。压力通常可分为高压、瓶压力，低至真空系统真空度。压力通常可分为高压、中压、常压和负压。压力范围不一样，测量方法不一中压、常压和负压。压力范围不一样，测量方法不一样，准确度要求不一样，所使用单位也各有不一样传样，准确度要求不一样，所使用单位也各有不一样传统习惯。统习惯。/10/10第23页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量一、压力表示方法一、压力表示方法 压力是指均匀垂直作用于单位面积上力，也可把压力是指均匀垂直作用于单位面积上力，也可把它叫作压力强度，或简称压强。国际单位制（它叫作压力强度，或简称压强。国际单位制（SISI）用用帕斯卡作为通用压力单位，以帕斯卡作为通用压力单位，以PaPa或帕表示。看成用于或帕表示。看成用于1 1m m2 2(平方米平方米)面积上力为面积上力为1 1N(N(牛顿牛顿)时就是时就是1 1Pa(Pa(帕斯卡帕斯卡):):/10/10第24页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量压力有不一样单位，它们之间换算关系见附录。压力有不一样单位，它们之间换算关系见附录。压力测量中还有绝对压力、表压和真空度术语（见压力测量中还有绝对压力、表压和真空度术语（见 图图3-233-23）。）。在压力高于大气压时在压力高于大气压时:绝对压绝对压=大气压大气压+表压表压 或或 表压表压=绝对压绝对压-大气压大气压在压力低于大气压时候在压力低于大气压时候:绝对压绝对压=大气压大气压-真空度真空度 或或 真空度真空度=大气压大气压-绝对压绝对压/10/10第25页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量二、惯用测压仪表二、惯用测压仪表 1.1.液柱式压力计液柱式压力计 液柱式压力计是物理化学试验中用得最多压力计。液柱式压力计是物理化学试验中用得最多压力计。它结构简单、使用方便，能测量微小压力差，测量准它结构简单、使用方便，能测量微小压力差，测量准确度比较高，且制作轻易，价格低廉，不过测量范围确度比较高，且制作轻易，价格低廉，不过测量范围不大，示值与工作液密度相关。它结构不牢靠，耐压不大，示值与工作液密度相关。它结构不牢靠，耐压程度较差。现简单介绍一下程度较差。现简单介绍一下U U型压力计。型压力计。液柱式液柱式U U型压力计由两端开口垂直型压力计由两端开口垂直U U型玻璃管及垂型玻璃管及垂直放置刻度标尺所组成。管内部盛有适量工作液直放置刻度标尺所组成。管内部盛有适量工作液 /10/10第26页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量体作为指示液。图体作为指示液。图3-63-6中中U U型管两支管分别连接于两个型管两支管分别连接于两个测压口。因为气体密度远小于工作液密度，所以，由测压口。因为气体密度远小于工作液密度，所以，由液面差液面差hh及工作液密度及工作液密度、重力加速度重力加速度g g能够得到下能够得到下式式:/10/10第27页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-22 3-22 绝对压、表压与真空度关系绝对压、表压与真空度关系 图图3-23 3-23 U U型压差计型压差计 /10/10第28页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量U U型压力计可用来测量型压力计可用来测量:(1)(1)两气体压力差两气体压力差;(2)(2)气体表压（气体表压（p p1 1为测量气压，为测量气压，p p2 2为大气压）为大气压）;(3)(3)气体绝对压力（令气体绝对压力（令p p2 2为真空，为真空，p p1 1所表示即为绝对压力）所表示即为绝对压力）;(4)(4)气体真空度（气体真空度（p p1 1通大气，通大气，p p2 2为负压，可测其真空度）。为负压，可测其真空度）。图图3-7 3-7 斜管式压差计斜管式压差计在在测测量量微微小小压压差差时时，可可采采取取斜斜管管式式U U型型压压差差计计，如如图图3-243-24所所表表示示。设斜管与水平所成角度为设斜管与水平所成角度为a a，则：则：/10/10第29页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-24 3-24 斜管式压差计斜管式压差计 p1-p2=hg=lg sin a。工作液体选择应为不与体系物质工作液体选择应为不与体系物质发生反应，也不互溶，且沸点较高物发生反应，也不互溶，且沸点较高物质。在试验测定一定压差下，液体密质。在试验测定一定压差下，液体密度越小，液面差度越小，液面差hh越大，灵敏度越高。越大，灵敏度越高。惯用液体是汞，其次是水。因为汞密惯用液体是汞，其次是水。因为汞密度大，在压差小场所，能够考虑密度度大，在压差小场所，能够考虑密度小物质。汞蒸气对人有毒，可在汞液小物质。汞蒸气对人有毒，可在汞液面上加隔离液，如石蜡油、甘油、盐面上加隔离液，如石蜡油、甘油、盐水等。水等。/10/10第30页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量 液体密度是与温度相关，在温度较高或压差较大时，液体密度是与温度相关，在温度较高或压差较大时，要进行温度校正。在不考虑标尺线性膨胀系数情况下要进行温度校正。在不考虑标尺线性膨胀系数情况下可采取以下公式：可采取以下公式：hh0 0=h=ht t(1-0.00018t/)(1-0.00018t/)hh0 0为标准密度下为标准密度下hh，hht t为工作温度下为工作温度下hh。2.2.弹性式压力计弹性式压力计利用弹性元件弹性力来测量压力，是测压仪表中相利用弹性元件弹性力来测量压力，是测压仪表中相当主要一个形式。因为弹性元件结构和材料不一样，当主要一个形式。因为弹性元件结构和材料不一样，它们含有各不相同弹性位移与被测压力关它们含有各不相同弹性位移与被测压力关/10/10第31页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量系。物化试验室中接触较多为单管弹簧管式压力计。这物化试验室中接触较多为单管弹簧管式压力计。这种压力计压力由弹簧管固定端进入，经过弹簧管自由端种压力计压力由弹簧管固定端进入，经过弹簧管自由端位移带动指针运动，指示压力值。如图位移带动指针运动，指示压力值。如图3-253-25所表示。所表示。图图3-25 3-25 弹簧管压力计弹簧管压力计1.1.金属弹簧管金属弹簧管;2.;2.指针指针;3-;3-连杆连杆;4.;4.扇型齿轮扇型齿轮;5.;5.弹簧弹簧;6-;6-底底座座;7.;7.测压接头测压接头;8.;8.小齿轮小齿轮;9.;9.外壳。外壳。必须正确地选取压力表，不一样类型压力必须正确地选取压力表，不一样类型压力表在不一样场所使用。注意被测体系中物质和表在不一样场所使用。注意被测体系中物质和工作环境对仪表是否有特殊要求。比如：普通工作环境对仪表是否有特殊要求。比如：普通压力表弹簧管多采取压力表弹簧管多采取铜合金，而氨用压铜合金，而氨用压/10/10第32页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量力表（氨表）弹簧管采取碳钢，因为氨对铜腐蚀极强。又如氧强力表（氨表）弹簧管采取碳钢，因为氨对铜腐蚀极强。又如氧强氧化性，所以氧表是禁油，在校验、使用、保管中都必须注意。氧化性，所以氧表是禁油，在校验、使用、保管中都必须注意。使用弹性式压力计时应注意以下几点使用弹性式压力计时应注意以下几点:(1)(1)合理选择压力表量程。为了确保足够测量精度，选择量程应在合理选择压力表量程。为了确保足够测量精度，选择量程应在仪表分度标尺仪表分度标尺12123434范围内。范围内。(2)(2)使用时环境温度不得超出使用时环境温度不得超出3535，如超出应给予温度修正。如超出应给予温度修正。（3)3)测量压力时，压力表指针不应有跳动和停滞现象。测量压力时，压力表指针不应有跳动和停滞现象。(4)(4)对压力表应定时进行校验。对压力表应定时进行校验。/10/10第33页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量3.3.数字式低真空压力测试仪数字式低真空压力测试仪 数字式低真空压力测试仪是利用压阻式压力传感器数字式低真空压力测试仪是利用压阻式压力传感器原理测定试验系统与大气压之间压差仪器。它可取代传原理测定试验系统与大气压之间压差仪器。它可取代传统统U U型水银压力计，无汞污染现象，对环境保护和人类健型水银压力计，无汞污染现象，对环境保护和人类健康有极大好处。该仪器测压接口在仪器后面板上。使用康有极大好处。该仪器测压接口在仪器后面板上。使用时，先将仪器按要求连接在试验系统上（注意试验系统时，先将仪器按要求连接在试验系统上（注意试验系统不能漏气），再打开电源预热不能漏气），再打开电源预热1010min;min;然后选择测量单位，然后选择测量单位，调整旋钮，使数字显示为零调整旋钮，使数字显示为零;最终开动真空泵，仪器上显最终开动真空泵，仪器上显示数字即为试验系统与大气压之间压差值。示数字即为试验系统与大气压之间压差值。/10/10第34页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量三、气压计三、气压计 测量环境大气压力仪器称为气压计。气压计种类很多，试验室测量环境大气压力仪器称为气压计。气压计种类很多，试验室惯用是福廷式气压计。惯用是福廷式气压计。福廷式气压计结构如图福廷式气压计结构如图3 32626所表示。它外部是一黄铜管，管所表示。它外部是一黄铜管，管顶端有悬环，用以悬挂在试验室适当位置。气压计内部是一根一顶端有悬环，用以悬挂在试验室适当位置。气压计内部是一根一端封闭装有水银长玻璃管。玻璃管封闭一端向上，管中汞面上部端封闭装有水银长玻璃管。玻璃管封闭一端向上，管中汞面上部为真空，管下端插在水银槽内。水银槽底部是一羚羊皮袋，下端为真空，管下端插在水银槽内。水银槽底部是一羚羊皮袋，下端由螺旋支持，转动此螺旋可调整槽内水银面高低。水银槽顶盖上由螺旋支持，转动此螺旋可调整槽内水银面高低。水银槽顶盖上有一倒置象牙针，其针尖是黄铜标尺刻度零点。此黄铜标尺上附有一倒置象牙针，其针尖是黄铜标尺刻度零点。此黄铜标尺上附有游标尺，转动游标调整螺旋，可使游标尺上下游动。有游标尺，转动游标调整螺旋，可使游标尺上下游动。/10/10第35页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-9 3-9 福廷式气压计福廷式气压计1.玻璃管玻璃管2.2.黄铜标尺黄铜标尺3.3.游标尺游标尺4.4.调调整整螺螺栓栓5.5.黄黄铜铜管管6.6.象象牙牙7.7.汞汞槽槽8.8.羚羚羊羊皮皮袋袋9.9.调整汞面螺栓调整汞面螺栓10.10.气孔气孔11.11.温度计温度计/10/10第36页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量1.1.福廷式气压计使用方法福廷式气压计使用方法:(1)(1)慢慢旋转螺旋，调整水银槽内水银面高度，使槽慢慢旋转螺旋，调整水银槽内水银面高度，使槽内水银面升高。利用水银槽面反光，注视水银面与象牙尖空隙，内水银面升高。利用水银槽面反光，注视水银面与象牙尖空隙，直至水银面直至水银面影像象牙尖影像象牙尖与象牙尖刚才接触，然后用手轻轻扣一下与象牙尖刚才接触，然后用手轻轻扣一下铜管上面，使玻璃管上部水银面凸面正常。稍等几秒钟，待象牙铜管上面，使玻璃管上部水银面凸面正常。稍等几秒钟，待象牙针尖与水面接触无变动为止。针尖与水面接触无变动为止。(2)(2)调整游标尺调整游标尺转动气压计旁螺旋，使游标尺升起，并使下沿略高于水银面。然转动气压计旁螺旋，使游标尺升起，并使下沿略高于水银面。然后慢慢调整游标，直到游标尺底边及其后边金属片底边同时与水后慢慢调整游标，直到游标尺底边及其后边金属片底边同时与水银面凸面顶端相切。这时观察者眼睛位置应和游标尺前后两个底银面凸面顶端相切。这时观察者眼睛位置应和游标尺前后两个底边边缘在同一水平线上。边边缘在同一水平线上。/10/10第37页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量(3)(3)读取汞柱高度读取汞柱高度当游标尺零线与黄铜标尺中某一刻度线恰好重合时，则黄铜标尺当游标尺零线与黄铜标尺中某一刻度线恰好重合时，则黄铜标尺上该刻度数值便是大气压值，不须使用游标尺。当游标尺零线不上该刻度数值便是大气压值，不须使用游标尺。当游标尺零线不与黄铜标尺上任何一刻度重合时，那么游标尺零线所对标尺上刻与黄铜标尺上任何一刻度重合时，那么游标尺零线所对标尺上刻度，则是大气压值整数部分（度，则是大气压值整数部分（mmmm）。）。再从游标尺上找出一根恰好再从游标尺上找出一根恰好与标尺上刻度相重合刻度线，则游标尺上刻度线数值便是气压值与标尺上刻度相重合刻度线，则游标尺上刻度线数值便是气压值小数部分。小数部分。(4)(4)整理工作整理工作记下读数后，将气压计底部螺旋向下移动，使水银面离开象牙针记下读数后，将气压计底部螺旋向下移动，使水银面离开象牙针尖。记下气压计温度及所附卡片上气压计仪器误差值，然后进行尖。记下气压计温度及所附卡片上气压计仪器误差值，然后进行校正。校正。/10/10第38页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量2.2.气压计读数校正气压计读数校正水银气压计刻度是以温度为水银气压计刻度是以温度为00，纬度为，纬度为4545海平面高度为标准。海平面高度为标准。若不符合上述要求时，从气压计上直接读出数值，除进行仪器误差若不符合上述要求时，从气压计上直接读出数值，除进行仪器误差校正外，在精密工作中还必须进行温度、纬度及海拔高度校正。校正外，在精密工作中还必须进行温度、纬度及海拔高度校正。(1)(1)仪器误差校正仪器误差校正因为仪器本身制造不准确而造成读数上误差称因为仪器本身制造不准确而造成读数上误差称“仪器误差仪器误差”。仪器。仪器出厂时都附有仪器误差校正卡片，应首先加上此项校正。出厂时都附有仪器误差校正卡片，应首先加上此项校正。(2)(2)温度影响校正温度影响校正/10/10第39页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量因为温度改变，水银密度也随之改变，因而会影响水因为温度改变，水银密度也随之改变，因而会影响水银柱高度。同时因为铜管本身热胀冷缩，也会影响刻银柱高度。同时因为铜管本身热胀冷缩，也会影响刻度准确性。当温度升高时，前者引发偏高，后者引发度准确性。当温度升高时，前者引发偏高，后者引发偏低。因为水银膨胀系数较铜管大，所以当温度高于偏低。因为水银膨胀系数较铜管大，所以当温度高于0 0 时，经仪器校正后气压值应减去温度校正值时，经仪器校正后气压值应减去温度校正值;当温度当温度低于低于0 0 时，要加上温度校正值。气压计温度校正公时，要加上温度校正值。气压计温度校正公式以下式以下:/10/10第40页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量式中式中:p p为气压计读数（为气压计读数（mmHgmmHg）;t;t为气压计温度（）为气压计温度（）;为水银柱在温度为为水银柱在温度为0 035 35 之间平均体膨胀系数之间平均体膨胀系数（=0.0001818=0.0001818）;为黄铜线膨胀系数为黄铜线膨胀系数(=0.0000184);(=0.0000184);p p0 0为读数校正到为读数校正到0 0 时气压值（时气压值（mmHgmmHg）。）。显然，温度校正显然，温度校正值即为值即为 。其数值列有数据表，实际校正时，读。其数值列有数据表，实际校正时，读取取p,tp,t后可经过计算求得。后可经过计算求得。(3)3)海拔高度及纬度校正海拔高度及纬度校正重力加速度（重力加速度（g g）随海拔高度及纬度不一样而异，致使水银随海拔高度及纬度不一样而异，致使水银重量受到影响，从而造成气压计读数误差。其校正方法是重量受到影响，从而造成气压计读数误差。其校正方法是:经温经温度校正后气压值再乘以度校正后气压值再乘以 /10/10第41页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量(4)(4)其它如水银蒸气压校正、毛细管效应校正等，因校正其它如水银蒸气压校正、毛细管效应校正等，因校正值极小，普通都不考虑。值极小，普通都不考虑。3.3.使用时注意事项使用时注意事项(1)(1)调整螺旋时动作要迟缓，不可旋转过急。调整螺旋时动作要迟缓，不可旋转过急。(2)(2)在调整游标尺与汞柱凸面相切时，应使眼睛位置与游在调整游标尺与汞柱凸面相切时，应使眼睛位置与游标尺前后下沿在同一水平线上，然后再调到与水银柱凸标尺前后下沿在同一水平线上，然后再调到与水银柱凸面相切。面相切。(3)(3)发觉槽内水银不清洁时，要及时更换水银。发觉槽内水银不清洁时，要及时更换水银。/10/10第42页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量四、真空取得四、真空取得 真空是指压力小于一个大气压气态空间。真空状态下气体稀薄程度，常以压真空是指压力小于一个大气压气态空间。真空状态下气体稀薄程度，常以压强值表示，习惯上称作真空度。不一样真空状态，意味着该空间含有不一样分强值表示，习惯上称作真空度。不一样真空状态，意味着该空间含有不一样分子密度。子密度。在现行国际单位制（在现行国际单位制（SISI）中，真空度单位与压强单位均为帕斯卡（中，真空度单位与压强单位均为帕斯卡（PascaPasca），），简称帕，符号为简称帕，符号为PaPa。在物理化学试验中，通常按真空度取得和测量方法不一样，将真空区域划分在物理化学试验中，通常按真空度取得和测量方法不一样，将真空区域划分为为:粗真空粗真空(101325(101325PaPa1333Pa);1333Pa);低真空低真空(1333(1333PaPa0.1333Pa);0.1333Pa);高真空高真空(0.1333(0.1333PaPa1.333101.33310-6-6Pa)Pa)；超高真空超高真空(1.33310(1.33310-6-6Pa)Pa)。为了取得真空，就必须设法为了取得真空，就必须设法将气体分子从容器中抽出。凡是能从容器中抽出气体，使气体压力降低装置，将气体分子从容器中抽出。凡是能从容器中抽出气体，使气体压力降低装置，均可称为真空泵。如水流泵、机械真空泵、油泵、扩散泵、吸附泵、钛泵等等。均可称为真空泵。如水流泵、机械真空泵、油泵、扩散泵、吸附泵、钛泵等等。/10/10第43页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量图图3-27 3-27 旋片式真空泵旋片式真空泵1.1.进进气气嘴嘴;2.;2.旋旋片片弹弹簧簧;3.;3.旋旋片片;4.;4.转转子子;5.;5.泵泵体体;6.;6.油箱;7.真空泵油;8-排气嘴。试验室惯用真空泵为旋片式真空泵，试验室惯用真空泵为旋片式真空泵，如图如图3-273-27所表示。它主要由泵体和偏所表示。它主要由泵体和偏心转子组成。经过精密加工心转子组成。经过精密加工偏心转子偏心转子下面安装有带弹簧滑片，由电动机带下面安装有带弹簧滑片，由电动机带动，偏心转子紧贴泵腔壁旋转。滑片动，偏心转子紧贴泵腔壁旋转。滑片靠弹簧压力也紧贴泵腔壁。滑片在泵靠弹簧压力也紧贴泵腔壁。滑片在泵腔中连续运转，使泵腔被滑片分成两腔中连续运转，使泵腔被滑片分成两个不一样容积呈周期性扩大和缩小。个不一样容积呈周期性扩大和缩小。气体从进气嘴进入，被压缩后经过排气体从进气嘴进入，被压缩后经过排气阀排出泵体外。如此循环往复，将气阀排出泵体外。如此循环往复，将系统内压力减小。系统内压力减小。/10/10第44页上一内容下一内容回主目录附录3 压力测量旋片式机械泵整个机件浸在真空油中，这种油蒸气压旋片式机械泵整个机件浸在真空油中，这种油蒸气压很低，既可起润滑作用，又可起封闭微小漏气和冷却很低，既可起润滑作用，又可起封闭微小漏气和冷却机件作用。机件作用。在使用机械泵时应注意以下几点在使用机械泵时应注意以下几点:1.1.机械泵不能直接抽含可凝性气体蒸气、挥发性液体机械泵不能直接抽含可凝性气体蒸气、挥发性液体等。因为这些气体进入泵后会破坏泵油品质，降低了等。因为这些气体进入泵后会破坏泵油品质，降低了油在泵内密封和润滑作用，甚至会造成泵机件生锈。油在泵内密封和润滑作用，甚至会造成泵机件生锈。因而必须在可凝气体进泵前先经过纯化装置。比如，因而必须在可凝气体进泵前先经过纯化装置。比如，用无水氯化钙、五氧化二磷、分子筛等吸收水分用无水氯化钙、五氧化二磷、分子筛等吸收水分;用石用石蜡吸收有机蒸气蜡吸收有机蒸气;用活性炭或