《物理化学实验》讲义高文华编汕头大学理学院化学系2008年-
《物理化学实验》讲义 高文华 编 汕头大学理学院化学系 2008 年 I
目髪录物理化学实验实验一恒温水浴的组装及性能测试实验二燃烧热的测定6实验三纯液体饱和蒸气压的测定19实验四完全互溶双液系的平衡相图.24实验五金属相图绘制29.35实验六凝固点降低法测分子量实验七电导及其应用39实验八原电池电动势的测定及应用.44.50实验九旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验十电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数.55实验十一最大泡压法测定溶液的表面张力.59实验十二粘度法测定高聚物的分子量.68实验十三电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度....74.77实验十四毛细管电泳测定苯甲酸衍生物的消度实验十五量子化学计算.85II
目 录 物理化学实验 . 1 实验一 恒温水浴的组装及性能测试 .1 实验二 燃烧热的测定 .6 实验三 纯液体饱和蒸气压的测定 .19 实验四 完全互溶双液系的平衡相图 .24 实验五 金属相图绘制 .29 实验六 凝固点降低法测分子量 .35 实验七 电导及其应用 .39 实验八 原电池电动势的测定及应用 .44 实验九 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 .50 实验十 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数.55 实验十一 最大泡压法测定溶液的表面张力 .59 实验十二 粘度法测定高聚物的分子量 .68 实验十三 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度.74 实验十四 毛细管电泳测定苯甲酸衍生物的淌度.77 实验十五 量子化学计算 .85 II
物理化学实验实验一恒温水浴的组装及性能测试一、实验目的1.了解恒温水浴的性能测试方法2.掌握简易恒温水浴的组装方法及其控温原理二、实验原理许多物理化学数据的测定，必须在恒定温度下进行。欲控制被研究体系的某一温度，通常采取两种办法：一是利用物质的相变点温度来实现。如液氯（-195.9℃）、干冰（0℃）、干冰-丙酮（-78.5℃）、沸点水（100℃）、沸点萘（218.0℃）、沸点硫（444.6℃）、Na2S010H032.38℃）等等。这些物质处于相平衡时，温度恒定而构成一个恒温介质浴，将需要恒温的测定对象置于该介质浴中，就可以获得一个高度稳定的恒温条件。另一种是利用电子调节系统，对加热器或致冷器的工作状态进行自动调节，使被控对象处于设定的温度之下。本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控温装置。它通过电子继电器对加热器自动调节，来实现恒温目的。当恒温浴因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时，继电器迫使加热器工作。到体系再次达到设定温度时，又自动停止加热。这样周而复始，就可以使体系温度在一定范围内保持恒定。普通恒温水浴的结构是由浴槽、温度计、搅拌器、加热器、接触温度计（或称导电表）和继电器等部分组成（图2）。为了测定其灵敏度，还包括贝克曼温度计或热敏温度计一支。恒温水浴的工作原理简述如下：（一）、浴槽槽包括容器和液体介质。如果要求设定的温度与室温相差不太大，通常可用20dm的圆形玻璃缸作容器。若设定的温度较高（或较低），则应对整个槽体保温，以减小热量传递速度，提高恒温精度。恒温水浴以蒸馏水为工作介质。如对装置稍作改动并选用其它合适液体作为工作介质，则上述恒温可在较大的温度范围内使用。（二）、温度计1
物理化学实验 实验一 恒温水浴的组装及性能测试 一、实验目的 1.了解恒温水浴的性能测试方法 2.掌握简易恒温水浴的组装方法及其控温原理 二、实验原理 许多物理化学数据的测定，必须在恒定温度下进行。欲控制被研究体系的某 一温度，通常采取两种办法：一是利用物质的相变点温度来实现。如液氯（-195.9 ℃）、干冰（0℃）、干冰-丙酮（-78.5℃）、沸点水（100℃）、沸点萘（218.0℃）、 沸点硫（444.6℃）、Na2SO4.10H2O 32.38℃）等等。 这些物质处于相平衡时，温度恒定而构成一个恒温介质浴，将需要恒温的 测定对象置于该介质浴中，就可以获得一个高度稳定的恒温条件。另一种是利用 电子调节系统，对加热器或致冷器的 工作状态进行自动调节，使被控对象处于 设定的温度之下。本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控温装置。它通过电子 继电器对加热器自动调节，来实现恒温目的。当恒温浴因热量向外扩散等原因使 体系温度低于设定值时，继电器迫使加热器工作。到体系再次达到设定温度时， 又自动停止加热。这样周而复始，就可以使体系温度在一定范围内保持恒定。 普通恒温水浴的结构是由浴槽、温度计、搅拌器、加热器、接触温度计（或 称导电表）和继电器等部分组成（图 2）。为了测定其灵敏度，还包括贝克曼温 度计或热敏温度计一支。 恒温水浴的工作原理简述如下： （一）、浴槽 槽包括容器和液体介质。如果要求设定的温度与室温相差不太大，通常可用 20dm3 的圆形玻璃缸作容器。若设定的温度较高（或较低），则应对整个槽体保 温，以减小热量传递速度，提高恒温精度。 恒温水浴以蒸馏水为工作介质。如对装置稍作改动并选用其它合适液体作为 工作介质，则上述恒温可在较大的温度范围内使用。 （二）、温度计 1
观察恒温浴的温度可选用分度值为0.1℃的水银温度计，而测量恒温浴的灵敏度时应采用贝克曼温度计。温度计的安装位置应尽量靠近被测系统。所用的水银温度计读数都应加以校正。水银温度计的校正和贝克曼温度计的使用方法，请参阅技术和仪器部分。（三）、搅拌器搅拌器以小型电动机带动，其功率可选40W，用变速器或变压器来调节搅拌速度。搅拌器一般应安装在加热器附近，使热量迅速传递，以使槽内各部位温度均匀。（四）、加热器在要求设定温度比室温高的情况下，必须不断供给热量以及补偿水浴向环境散失的热量。电加热器的选择原则是热容量小、导热性能好、功率适当。如果容量为20dm的浴槽，要求恒温在20-30℃之间，可选用200-300W的电加热器。室温过低时，则应选用较大功率或采用两组加热器。（五）、接触温度计接触温度计又称水银电导表。水银球上部焊有金属丝，温度计上半部有另一金属丝，两者通过引出线接到继电器的信号反馈端。接触温度计的顶部有一磁性螺旋调节帽，用来调节金属丝触点的高低。同时，从温度计调节指示螺母在标尺上的位置可以估读出大致的控制设定温度值。浴槽温度升高时，水银膨胀并上升至触点，继电器内线圈通电产生磁场，加热线路弹簧片跳开，加热器停止加热。随后溶槽热量向外扩散，使温度下降，水银收缩并与接触点脱离，继电器的电磁效应消失，弹簧片弹回，而接通加热器回路，系统温度又开始回升。这样接触温度计反复工作，而使系统温度得到控制。可以说它是恒温浴的中枢，对恒温起着关键作用。（六）、继电器继电器必须与加热器和接触温度计相连，才能起到控温作用。实验常用的继电器有电子管继电器和晶体管继电器（图1）。它是利用晶体管工作在截止区以及饱和区呈现的开关特制成的。其工作过程是：当接触温度计的触点T.断开时，E.通过R给锗三级管BG的基极注入正向电流Ib，使BG饱和导通，继电器的触点K闭合，接通加热电源。当被控对象的温度升至设定温度时，T接通，BG的基极和发射极被短路，便BG截止，触点K断开，停止加热。当线圈中的电流突然变小时，会感生出一个教高的反电动势，二极管D的作用是将它短路，避免晶体管被击穿。必须注意，晶体管继电器不能在高温下工作，因此不能用于烘箱等高温场合。综上所述，恒温条件是通过一系列原件的动作来获得的，因此不可避免的存在着不少滞后现象，如温度传递、感温原件、继电器、加热器等的滞后。因此，装配时出对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应注意各元件在恒温槽中的布2
观察恒温浴的温度可选用分度值为 0.1℃的水银温度计，而测量恒温浴的灵 敏度时应采用贝克曼温度计。温度计的安装位置应尽量靠近被测系统。所用的水 银温度计读数都应加以校正。水银温度计的校正和贝克曼温度计的使用方法，请 参阅技术和仪器部分。 （三）、搅拌器 搅拌器以小型电动机带动，其功率可选 40W，用变速器或变压器来调节搅拌 速度。搅拌器一般应安装在加热器附近，使热量迅速传递，以使槽内各部位温度 均匀。 （四）、加热器 在要求设定温度比室温高的情况下，必须不断供给热量以及补偿水浴向环境 散失的热量。电加热器的选择原则是热容量小、导热性能好、功率适当。如果容 量为 20dm3 的浴槽，要求恒温在 20-30℃之间，可选用 200-300W的电加热器。室 温过低时，则应选用较大功率或采用两组加热器。 （五）、接触温度计 接触温度计又称水银电导表。水银球上部焊有金属丝，温度计上半部有另一 金属丝，两者通过引出线接到继电器的信号反馈端。接触温度计的顶部有一磁性 螺旋调节帽，用来调节金属丝触点的高低。同时，从温度计调节指示螺母在标尺 上的位置可以估读出大致的控制设定温度值。浴槽温度升高时，水银膨胀并上升 至触点，继电器内线圈通电产生磁场，加热线路弹簧片跳开，加热器停止加热。 随后溶槽热量向外扩散，使温度下降，水银收缩并与接触点脱离，继电器的电磁 效应消失，弹簧片弹回，而接通加热器回路，系统温度又开始回升。这样接触温 度计反复工作，而使系统温度得到控制。可以说它是恒温浴的中枢，对恒温起着 关键作用。 （六）、继电器 继电器必须与加热器和接触温度计相连，才能起到控温作用。实验常用的继 电器有电子管继电器和晶体管继电器（图 1）。它是利用晶体管工作在截止区以 及饱和区呈现的开关特制成的。其工作过程是：当接触温度计的触点Tr断开时， Ec通过Rk给锗三级管BG的基极注入正向电流Ib，使BG饱和导通，继电器的触点K闭 合，接通加热电源。当被控对象的温度升至设定温度时，Tr接通，BG的基极和发 射极被短路，使BG截止，触点K断开，停止加热。当J线圈中的电流突然变小时， 会感生出一个教高的反电动势，二极管D的作用是将它短路，避免晶体管被击穿。 必须注意，晶体管继电器不能在高温下工作，因此不能用于烘箱等高温场合。 综上所述，恒温条件是通过一系列原件的动作来获得的，因此不可避免的存 在着不少滞后现象，如温度传递、感温原件、继电器、加热器等的滞后。因此， 装配时出对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应注意各元件在恒温槽中的布 2
局是否合理。通常，恒温槽内温度波动越小，即各区域温度越均匀，恒温槽灵敏度越高。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个主要标志。恒温槽的温度控制装置属于“通“断”类型，当加热器接通后，恒温介质温度上升，热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。但热量的传递需要时间，因此常出现温度传递的滞后，往往是加热器附近介质的温度超过设定温度，所以恒温槽的温度超过设定温度。同理，降温时也会出现滞后现象。由此可知，恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。因此、衡量恒温水浴的品质好坏，可以用恒温水浴灵敏度来度量。通常以实测的最高温度值与最低温度值之差的一半数值来表示其灵敏度。即控温效果可以用灵敏度t表示：At=±h-22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。从图3可以看出：曲线(a)表示恒温槽灵敏度较高；(b)表示恒温槽灵敏度较差；(c)表示加热器功率太大；(d)表示加热器功率太小或散热太快。影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：THAAAAAAAAAA(a)(c)AAAS"(b)(d)图3控温灵敏度曲线三、试剂和仪器玻璃缸，加热器，水银温度计，贝克曼温度计，水银接触温度计，继电器，搅拌器，秒表等。四、实验步骤（一）准备工作：按示意图安装恒温水浴3
局是否合理。通常，恒温槽内温度波动越小，即各区域温度越均匀，恒温槽灵敏 度越高。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个主要标志。 恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后，恒温介质温度 上升，热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。但热量的传递需要时间，因此 常出现温度传递的滞后，往往是加热器附近介质的温度超过设定温度，所以恒温 槽的温度超过设定温度。同理，降温时也会出现滞后现象。由此可知，恒温槽控 制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。因此、衡量恒温 水浴的品质好坏，可以用恒温水浴灵敏度来度量。通常以实测的最高温度值与最 低温度值之差的一半数值来表示其灵敏度。 即控温效果可以用灵敏度 Δt 表示： 2 21 tt t − ±=Δ 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。 从图 3 可以看出：曲线(a)表示恒温槽灵敏度较高；(b)表示恒温槽灵敏度较差； (c)表示加热器功率太大；(d)表示加热器功率太小或散热太快。影响恒温槽灵敏 度的因素很多，大体有： 图 3 控温灵敏度曲线 三、试剂和仪器 玻璃缸,加热器,水银温度计,贝克曼温度计,水银接触温度计,继电器,搅拌器,秒 表等。 四、实验步骤 （一）准备工作： 按示意图安装恒温水浴 3
34B220V温度接地扫热火线楼1号住（红色楼线住）图1继电器接线图图2恒温槽装置示意图1-浴槽：2-加热器：3-搅拌器：4-温度计5-电接点温度计：6-继电器：7-贝克曼温度计（二）测试工作：1、调节恒温水浴到设定温度（30℃）。旋开水银接触温度计上磁缸锁定螺丝并旋转，使该计指示铁上沿稍低于设定温度。2、开启继电器、搅拌器，开始加热（红灯亮），由普通水银温度计观察水浴温度变化。若继电器绿灯亮则停止加热，快速观察温度计温度示值，若恰好为设定温度则旋紧磁缸螺丝，水浴已调好。3、如果温度低于设定温度则稍旋磁缸，使指示铁上调（此时红灯亮再次加热），再观察绿灯亮时的温度示数，直至达到设定温度）。4、若温度高于设定温度，则指示铁下调观察再次加热的温度，直至设定温度。5、当温度水浴的温度在设定值上下波动时，热平衡后，每分钟或30秒记录一次温度示值。6、在恒温槽中取5个点（图4），分别测定各个点的温度的温度波动。7、将温度调到40℃，再重复6。8、列表、画图分析。4
图 1 继电器接线图 图 2 恒温槽装置示意图 1-浴槽；2-加热 接点温度计； 6-继电器；7-贝克曼温度计 银接触温度计上磁缸锁定螺丝并旋转，使该计指示铁上沿稍低于设定 快速观察温度计温度示值,若恰好为设定温 (此时红灯亮再次加热)， 的温度在设定值上下波动时，热平衡后，每分钟或 30 秒记录一次 别测定各个点的温度的温度波动。 重复 6。 列表、画图分析。 器；3-搅拌器；4-温度计 5-电 （二）测试工作： 1、调节恒温水浴到设定温度(30℃)。 旋开水 温度。 2、开启继电器、搅拌器，开始加热(红灯亮)，由普通水银温度计观察水浴温度 变化。若继电器绿灯亮则停止加热， 度则旋紧磁缸螺丝,水浴已调好。 3、如果温度低于设定温度则稍旋磁缸，使指示铁上调 再观察绿灯亮时的温度示数,直至达到设定温度)。 4、若温度高于设定温度，则指示铁下调观察再次加热的温度，直至设定温度。 5、当温度水浴 温度示值。 6、在恒温槽中取 5 个点（图 4），分 7、将温度调到 40℃，再 8、 4
五、数据处理1、绘制恒温水浴的（温度与时间）灵敏度曲线，并从曲线中确定其灵敏度。2、据测得的灵敏度曲线，对组装的恒温水浴性能进行评价。评注启示一、恒温浴的灵敏度又称恒温浴的精度，其数值愈小表示该恒温浴性能愈好。灵敏度与采用的工作介质、感温元件、搅拌速率、加热器功率大小、继电器的物理性能等因素均有关系。。恒温介质流动性好，传热性能好，控温灵敏度就高：。加热器功率要适宜，热容量要小，控温灵敏度就高：搅拌器搅拌速度要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀：·继电器电磁吸引电键，后者发生机械作用的时间愈短，断电时线圈中的铁芯剩磁愈小，控温灵敏度就高；电接点温度计热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高；。环境温度与设定温度的差值越小，控温效果越好。二、关于工作介质的选择，要根据恒温范围而定。提问思考一、影响恒温浴灵敏度的因素主要有哪些？试作简要分析。二、欲提高恒温浴的控温精度（或灵敏度），应采取些什么措施？A→BDCE图4测量点示意图5
五、数据处理 1、绘制恒温水浴的（温度与时间）灵敏度曲线，并从曲线中确定其灵敏度。 2、据测得的灵敏度曲线，对组装的恒温水浴性能进行评价。 温浴的精度，其数值愈小表示该恒温浴性能愈好。 灵敏 度与采用的工作介质、感温元件、搅拌速率、加热器功率大小、继电器的 物理 要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀； 时线圈中的铁芯剩磁愈 小， z 电接点温度计热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高； 介质的选择，要根据恒温范围而定。 B D C 图 4 测量点示意图 评注启示 一 、 恒温浴的灵敏度又称恒 性能等因素均有关系。 z 恒温介质流动性好，传热性能好，控温灵敏度就高； z 加热器功率要适宜，热容量要小，控温灵敏度就高； z 搅拌器搅拌速度 z 继电器电磁吸引电键，后者发生机械作用的时间愈短，断电 控温灵敏度就高； z 环境温度与设定温度的差值越小，控温效果越好。 二、关于工作 提问思考 一、影响恒温浴灵敏度的因素主要有哪些？试作简要分析。 二、欲提高恒温浴的控温精度（或灵敏度），应采取些什么措施？ A E 5
实验二燃烧热的测定一、实验目的1、用氧弹热量计测定萘的燃烧热2、明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别3、了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术4、学会雷诺图解法校正温度改变值二、预习要求1.明确燃烧热的定义。2.了解氧弹式量热计的基本原理和使用方法。3.熟悉贝克曼温度计或热敏电阻温度计的调节和使用。4.了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法。三、实验原理当产物的温度与反应物的温度相同，在反应过程中只做体积功而不做其它功时，化学反应吸收或放出的热量，称为此过程的热效应，通常亦称为“反应热”。热化学中定义：在指定温度和压力下，一摩尔物质完全燃烧成指定产物的熔变，称为该物质在此温度下的摩尔燃烧恰，记作4cHm。通常，C、H等元素的燃烧产物分别为CO2(g)、H,O(1)等。由于上述条件下4H=p，因此4cHm也就是该物质燃烧反应的等压热效应Qp。在实际测量中，燃烧反应常在恒容条件下进行（如在弹式量热计中进行），这样直接测得的是反应的恒容热效应Ov（即燃烧反应的摩尔燃烧内能变AcUm）。若反应系统中的气体物质均可视为理想气体，根据热力学推导，4cHm和4cUm的关系为：(1)A,H, -AU,+RTZ()-式中，T为反应温度(K);AcHm为摩尔燃烧恰(J-mor");AcUm为摩尔燃烧内能变(J-mol")；vB(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。产物取正值，反应物取负值。通过实验测得Qv值，根据上式就可计算出p，即燃烧恰的值4cHm。测量热效应的仪器称作量热计，量热计的种类很多，本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧烩的测定。在盛有定量水的容器中，放入内装有W克样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器，引起温度上升。设系统（包括内水桶，6
实验二 燃烧热的测定 一、实验目的 1、用氧弹热量计测定萘的燃烧热 2、明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别 3、了解热量计中主要部分的作用,掌握氧弹热量计的实验技术 4、学会雷诺图解法校正温度改变值 二、预习要求 1.明确燃烧热的定义。 2.了解氧弹式量热计的基本原理和使用方法。 3.熟悉贝克曼温度计或热敏电阻温度计的调节和使用。 4.了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法。 三、实验原理 当产物的温度与反应物的温度相同，在反应过程中只做体积功而不做其它功 时，化学反应吸收或放出的热量，称为此过程的热效应，通常亦称为“反应热”。 热化学中定义:在指定温度和压力下，一摩尔物质完全燃烧成指定产物的焓变， 称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焓，记作ΔCHm。通常，C、H等元素的燃烧产 物分别为CO2(g)、H2O(l)等。由于上述条件下ΔH=Qp，因此ΔCHm也就是该物质燃 烧反应的等压热效应Qp。 在实际测量中，燃烧反应常在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行)，这 样直接测得的是反应的恒容热效应QV（即燃烧反应的摩尔燃烧内能变ΔCUm）。 若反应系统中的气体物质均可视为理想气体，根据热力学推导，ΔCHm和ΔCUm的 关系为: (1) 式中，T为反应温度(K);ΔCHm为摩尔燃烧焓(J·mol-1);ΔCUm为摩尔燃烧内能变 (J·mol-1)；vB(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。产物取正值，反应 物取负值。 B 通过实验测得QV值，根据上式就可计算出Qp，即燃烧焓的值ΔCHm。 测量热 效应的仪器称作量热计，量热计的种类很多，本实验是用氧弹式量热计进行萘的 燃烧焓的测定。 在盛有定量水的容器中，放入内装有W克样品和氧气的密闭氧弹，然后使样 品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器，引起温度上升。设系统（包括内水桶， 6
氧弹、测温器件，搅拌器和水）的热容为C（量热计每升高1K所需的热量），燃烧前及燃烧后的温度分别为T、T2，则此样品的摩尔燃烧内能变为A,=-_c( -T)(2)界式中，4cUm为样品的摩尔燃烧内能变(Jmol");M为样品的摩尔质量(g·mor");W为样品的质量（g);C为仪器的热容(J·K-")，也称能当量或水当量。仪器热容的求法是用已知燃烧焰的物质（如本实验用苯甲酸），放在量热计中燃烧，测其始、末温度，按上式即可求出C。在较精确的实验中，燃丝等的燃烧热校正都应予考虑。冷印术图1绝热式氧弹量热计1.内筒搅拌器；2.外筒贝克曼温度计；3.氧弹；4.外筒搅拌筒；5.外筒搅拌电机；6.外筒放水龙头；7.外筒搅拌器；8.外筒加热极板；9.外壳；10.外筒；11.水帽；12.内筒贝克曼温度计；13.内筒：A.外筒热敏电阻：B.内筒热敏电阻。氧弹式量热计有两类：一类称绝热式氧弹量热计，装置中有温度控制系统，在实验过程中，环境与实验体系的温度始终相同或始终略低0.3℃，热损失可以降低到极微小程度，因而，可以直接测出初温和最高温度：另一类为环境恒温量热计，量热计的最外层是温度恒定的水夹套，实验体系与环境之间有热交换，因此需由温度一时间曲线（即雷诺曲线)确定初温和最高温度。下面分别叙述这二类量热计的原理和实验方法。1
氧弹、测温器件，搅拌器和水）的热容为C（量热计每升高 1K所需的热量）， 燃烧前及燃烧后的温度分别为T1、T2，则此样品的摩尔燃烧内能变为: (2) 式中，ΔCUm为样品的摩尔燃烧内能变(J·mol-1);M为样品的摩尔质量(g·mol-1);W为 样品的质量(g);C为仪器的热容(J·K-1)，也称能当量或水当量。 仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质(如本实验用苯甲酸)，放在量热计中 燃烧，测其始、末温度，按上式即可求出 C。 在较精确的实验中，燃丝等的燃烧热校正都应予考虑。 图 1 绝热式氧弹量热计 1.内筒搅拌器;2.外筒贝克曼温度计;3.氧弹;4.外筒搅拌筒;5.外筒搅拌电机;6.外筒放水龙头;7.外筒搅拌器;8.外 筒加热极板;9.外壳;10.外筒;11.水帽;12.内筒贝克曼温度计;13.内筒； A.外筒热敏电阻；B.内筒热敏电阻。 氧弹式量热计有两类:一类称绝热式氧弹量热计，装置中有温度控制系统， 在实验过程中，环境与实验体系的温度始终相同或始终略低 0.3℃，热损失可以 降低到极微小程度，因而，可以直接测出初温和最高温度;另一类为环境恒温量 热计，量热计的最外层是温度恒定的水夹套，实验体系与环境之间有热交换，因 此需由温度—时间曲线(即雷诺曲线)确定初温和最高温度。下面分别叙述这二类 量热计的原理和实验方法。 7
I.绝热式氧弹量热计一、结构原理绝热式氧弹量热计的结构如图1所示仪器的外筒和水帽，即量热系统的环境，充满含Na2SO4的蒸馏水，中部装有冷却水管，底部装有加热极板二块和搅拌器。内筒放在外筒内空间的有机玻璃架上(见图1)。内筒和外筒各自插有一支铂电阻感温元件（见图1中A和B），和另外两只性能稳定的固定电阻构成电桥桥路，并利用电位器调节电桥平衡，当内筒和外筒温度一致时，电桥处于平衡状态，无信号输出，加热极板不加热当内筒温度高于外筒时，电桥不再平衡，因而有信号输出，经放大器放大后，使触发电路产生脉冲电流，可控硅导通，加热极板使之通电，使外筒温度升高；当外筒温度高于内筒时，电桥信号受抑制，可控硅不导通，加热极板停止通电，多余的热量被冷却水带走，直至内筒和外筒温度一致。这样由于自动控制，使外筒温度变化始终跟踪着内筒温度的变化，从而达到绝热的目的。二、仪器药品1.仪器绝热式氧弹量热计1套；氧气钢瓶1只；氧气表1只；压片机1套；贝克曼温度计2只；水银温度计（0℃～50℃，最小分度为0.1℃）1只；万用电表1只；台称1只；分析天平1台；三角烧瓶(250mL）2只；滴定管（碱式）1只；容量瓶(2000mL、250mL)各1只；活扳手1只；不锈钢镊子1只。2.药品苯甲酸；萘；燃烧丝；棉线；NaOH溶液（0.1000moldm）；酚。三、实验步骤1.仪器热容的测定测定燃烧恰要用仪器的热容，但每套仪器的热容都不同，必须预先测定。仪器的热容量在数值上等于量热体系温度升高1K所需的热量。测定仪器热容的方法，是用已知燃烧炝值的苯甲酸在氧弹内燃烧，放出热量，使量热体系温度升高4T，则仪器的热容量C为4UE-MC=-4T仪器热容量的测定步骤如下8
Ⅰ.绝热式氧弹量热计 一、结构原理 绝热式氧弹量热计的结构如图 1 所示 仪器的外筒和水帽，即量热系统的环境，充满含Na2SO4的蒸馏水，中部装 有冷却水管，底部装有加热极板二块和搅拌器。内筒放在外筒内空间的有机玻璃 架上(见图 1)。内筒和外筒各自插有一支铂电阻感温元件（见图 1 中A和B)，和 另外两只性能稳定的固定电阻构成电桥桥路，并利用电位器调节电桥平衡，当内 筒和外筒温度一致时，电桥处于平衡状态，无信号输出，加热极板不加热;当内 筒温度高于外筒时，电桥不再平衡，因而有信号输出，经放大器放大后，使触发 电路产生脉冲电流，可控硅导通，加热极板使之通电，使外筒温度升高;当外筒 温度高于内筒时，电桥信号受抑制，可控硅不导通，加热极板停止通电，多余的 热量被冷却水带走，直至内筒和外筒温度一致。这样由于自动控制，使外筒温度 变化始终跟踪着内筒温度的变化，从而达到绝热的目的。 二、仪器药品 1.仪器 绝热式氧弹量热计 1 套; 氧气钢瓶 1 只; 氧气表 1 只; 压片机 1 套; 贝克曼 温度计 2 只;水银温度计（0℃～50℃，最小分度为 0.1℃）1 只; 万用电表 1 只; 台 称 1 只; 分析天平 1 台; 三角烧瓶(250mL)2 只; 滴定管(碱式)1 只; 容量瓶 (2000mL、250mL)各 1 只; 活扳手 1 只;不锈钢镊子 1 只。 2.药品 苯甲酸; 萘; 燃烧丝; 棉线; NaOH溶液(0.1000mol·dm-3); 酚酞。 三、实验步骤 1.仪器热容的测定 测定燃烧焓要用仪器的热容，但每套仪器的热容都不同，必须预先测定。仪 器的热容量在数值上等于量热体系温度升高 1K 所需的热量。测定仪器热容的方 法，是用已知燃烧焓值的苯甲酸在氧弹内燃烧，放出热量，使量热体系温度升高 ΔT，则仪器的热容量 C 为: 仪器热容量的测定步骤如下: 8