專利名稱：溶解熱測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測定儀，特別涉及一種測定鹽在水中溶解熱的實(shí)驗(yàn)儀器。
背景技術(shù)：
一定量溶質(zhì)溶解時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)與溫度、壓力和溶劑的量有關(guān)，并隨溶劑量的增加而增大并趨近一常數(shù)。在25℃和101325Pa下1摩爾物質(zhì)溶解形成無限稀溶液時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)被稱為摩爾溶解熱。通常鹽類在水中溶解的摩爾比達(dá)1∶300時(shí)，溶解熱即趨于極值。
鹽在水中溶解過程可分為兩步，即晶格的破壞和離子的溶劑化。前者是吸熱過程，后者是放熱過程?？偟哪芰康檬Q定整個(gè)溶解過程是吸熱還是放熱，即決定熱焓ΔH是正值還是負(fù)值。
目前在實(shí)驗(yàn)中，尤其是大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常使用杜瓦瓶并配備溫度計(jì)、攪拌器和電熱器作為量熱計(jì)，且還須配備穩(wěn)壓電源、伏特計(jì)、安培計(jì)、秒表及配有鱷魚夾及接線叉的各類導(dǎo)線和固定各類儀器的鐵架臺等等。
杜瓦瓶須配上合適的軟木塞，在軟木塞上打五個(gè)孔，分別為加樣孔、溫度計(jì)插孔、U型玻璃管插孔和攪拌器插孔。
U型玻璃管中插入用小功率電阻絲繞制的加熱絲，兩端固定，并在U型玻璃管中加入硅油，通常使用直流穩(wěn)壓電源提供一個(gè)6V左右的相對穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電壓，組成一個(gè)加熱系統(tǒng)。
這種方法使用的技術(shù)設(shè)備陳舊，使得實(shí)驗(yàn)測定值與理論值有一定差距，甚至差距較大，導(dǎo)致教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果不理想。這其中包括軟木塞上打孔，其相對的位置不易打準(zhǔn)。經(jīng)常需要更換U型玻璃管或每次實(shí)驗(yàn)插入攪拌器時(shí)，彼此之間經(jīng)常產(chǎn)生不配套、不易固定的情況。
U型玻璃管中插入的用小功率電阻絲繞制的加熱絲，其加熱功率存在大小不一的問題，功率大小都會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的影響。且學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中易將加熱絲從玻璃管中拔出。
攪拌器相對于木塞上的孔不易定位，攪拌棒有時(shí)會與杜瓦瓶摩擦生熱。
加熱開始與手動計(jì)時(shí)之間所產(chǎn)生的誤差。
實(shí)驗(yàn)裝置中采用接線柱固定和鱷魚夾連接，存在大量的焊點(diǎn)和導(dǎo)線本身的電阻必然使電信號產(chǎn)生失真。
實(shí)驗(yàn)所需部件較多，非標(biāo)準(zhǔn)件較多，存在著誤差的疊加，對測試結(jié)果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的就是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，為人們提供一種適合于大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的測定鹽在水中溶解熱的新型溶解熱測定儀。
本實(shí)用新型包括溶解杯、加熱器、溫度計(jì)、攪拌器及控制器，溫度計(jì)、加熱器和攪拌器均是一端安裝在溶解杯的杯蓋上，另一端伸入杯體內(nèi)，控制器為加熱器和攪拌器提供工作電壓，控制加熱器和攪拌器的工作與否，并對加熱器的工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。
上述控制器由變壓器、整流濾波電路A、整流濾波電路B、調(diào)壓電路A、調(diào)壓電路B、控制電路A、控制電路B、計(jì)時(shí)器構(gòu)成，市電經(jīng)變壓器變壓后分兩路輸出，一路經(jīng)整流濾波電路A整流、濾波后，再經(jīng)調(diào)壓電路A調(diào)壓后為攪拌器提供工作電壓，第二路經(jīng)整流濾波電路B整流、濾波后，再經(jīng)調(diào)壓電路B調(diào)壓后為加熱器提供工作電壓；變壓器的另一路輸出經(jīng)整流濾波電路B整流、濾波后，輸出到控制電路A和B，控制電路A和B用于控制加熱器的工作與否，并通過計(jì)時(shí)器對加熱器的工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。
本實(shí)用新型采用一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理、體積小、外形美觀、操作簡單，其測定的實(shí)驗(yàn)數(shù)值與文獻(xiàn)值一致，準(zhǔn)確度、精密度高，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好。


圖1為本實(shí)用新型的示意圖。
圖2為本實(shí)用新型控制箱面板的示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的溶解杯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型控制器的原理方框圖。
圖5為本實(shí)用新型控制器的電原理圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
參見圖1-圖3，本實(shí)用新型由溶解杯1、加熱器3、溫度計(jì)4、攪拌器5、控制器、可伸縮拉桿6及底座構(gòu)成。控制器安裝在控制箱7內(nèi)，溶解杯1、可伸縮拉桿6及控制箱7均固定在底座8上。溶解杯1的杯體采用雙層不銹鋼真空保溫結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面噴塑，這樣可增加保溫效果，降低熱損。溶解杯1的杯蓋與可伸縮拉桿6相連，可隨拉桿升、降和旋轉(zhuǎn)，成為可提升旋轉(zhuǎn)杯蓋，從而便于加樣和清洗。
為便于安裝加熱器3、溫度計(jì)4和攪拌器5，杯蓋上設(shè)有三個(gè)位距合理的小孔。加熱器3、攪拌器5由銅制鍍鎳管制成。攪拌器電機(jī)采用無級調(diào)速電機(jī)，封裝在杯蓋內(nèi)，即安全又防水?dāng)嚢桦姍C(jī)。
參見圖2和圖3，本實(shí)用新型的控制器由變壓器、整流濾波電路A、整流濾波電路B、調(diào)壓電路A、調(diào)壓電路B、控制電路A、控制電路B、計(jì)時(shí)器構(gòu)成，市電經(jīng)變壓器降壓后分兩路輸出，一路經(jīng)整流濾波電路A整流、濾波后，再經(jīng)調(diào)壓電路A調(diào)壓后為攪拌器提供工作電壓，第二路經(jīng)整流濾波電路B整流、濾波后，再經(jīng)調(diào)壓電路B調(diào)壓后為加熱器提供工作電壓；變壓器的另一路輸出經(jīng)整流濾波電路2整流、濾波后，輸出到控制電路，通過控制電路控制加熱器3的工作與否，并通過計(jì)時(shí)器對加熱器3的工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。
本實(shí)用新型的變壓器采用隔離變壓器，交流220V電源經(jīng)過隔離變壓器降壓后，一路經(jīng)由二極管D1-D4和濾波電路C1組成的整流濾波電路整流、濾波后分成兩路，第一路經(jīng)由開關(guān)K、電位器W1(開關(guān)K和電位器W同軸)、電容C2和三端可調(diào)集成電路IC3(LM317)組成調(diào)壓電路A調(diào)壓后供攪拌器的電機(jī)M使用，前述調(diào)壓電路A通過調(diào)整電位器的阻值來調(diào)壓。
第二路經(jīng)由互鎖開關(guān)K1、電位器W2、三端可調(diào)集成電路IC4(LM317)組成的調(diào)壓電路B調(diào)壓后，供給加熱器3作預(yù)調(diào)加熱準(zhǔn)備工作。為了便于調(diào)壓，調(diào)壓電路B中接有電流表(A)和電壓表(V)。按下K1調(diào)整W2，通過電流表(A)和電壓表(V)調(diào)節(jié)、監(jiān)控與記錄實(shí)驗(yàn)所需要的電流與電壓值，以完成實(shí)驗(yàn)前的預(yù)調(diào)準(zhǔn)備工作。
交流220V電源經(jīng)過隔離變壓器降壓后的另一路經(jīng)由二極管D5-D8及濾波電容C3組成的整流濾波電路B整流濾波后分為兩路，一路供給由互鎖開關(guān)K4(雙刀)、R1、C4、R4、C6、J1、G1和IC1組成的控制電路A，其中R1、C4組成一個(gè)短暫的延時(shí)電路。IC1、R4、G1、J1組成一個(gè)0、1轉(zhuǎn)換開關(guān)電路。另一路供給由互鎖開關(guān)K5、IC2、C5、R2、R5、C7、G2和J2組成的控制電路B，其中R2、C5組成一個(gè)短暫的延時(shí)電路，IC2、R5、G2和J2組成一個(gè)0、1轉(zhuǎn)換開關(guān)電路。
互鎖開關(guān)K4按下后，一刀使加熱器3按預(yù)調(diào)好的數(shù)值工作，另一刀供IC1得電后，為與計(jì)時(shí)器相連的J1的常開觸點(diǎn)KJ1提供開關(guān)信號，使計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，加熱和計(jì)時(shí)同步進(jìn)行。
互鎖開關(guān)K5按下后，使IC2得電，為與計(jì)時(shí)器相連的J2的常開觸點(diǎn)KJ2提供開關(guān)信號，使計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，同時(shí)通過與其互鎖的K1切斷加熱器的電源，使加熱器停止加熱，毫秒級的計(jì)時(shí)器同時(shí)保存實(shí)驗(yàn)所用時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由互鎖開關(guān)K6進(jìn)行計(jì)時(shí)器復(fù)位(清零)，按下互鎖開關(guān)K2使儀器復(fù)位，待下一組實(shí)驗(yàn)使用。
上述K1～K6是互鎖聯(lián)動開關(guān)。
前述控制器安裝在控制箱內(nèi)，其中的電流表和電壓表均安裝在控制箱的面板上，該面板上還設(shè)有與互鎖聯(lián)動開關(guān)K1～K6及電位器W1和W2對應(yīng)的按鈕或旋鈕，具體的對應(yīng)關(guān)系是K1為預(yù)調(diào)按鈕，K2復(fù)位按鈕、K3為計(jì)時(shí)按鈕，在需要的時(shí)候按下K3可以使計(jì)時(shí)器單獨(dú)工作，K4為加熱、計(jì)時(shí)按鈕、K5停止(加熱和計(jì)時(shí))按鈕、K6為計(jì)時(shí)器清零按鈕，W1為攪拌速度旋鈕，W2為電壓電流調(diào)節(jié)旋鈕。
下面以測量KNO3的溶解熱為例，具體描述一下本實(shí)用新型的工作步驟1、將儀器和交流220V電源連接，閉合K0來開啟電源，予熱數(shù)分鐘。
2、拉開伸縮拉桿，提升旋轉(zhuǎn)杯蓋，在不銹鋼真空保溫杯中加入300ml蒸餾水。壓下拉桿，使杯蓋與杯體合縫成為一個(gè)整體。
3、按下控制箱控制面板上的“預(yù)調(diào)”按鈕，旋轉(zhuǎn)電壓電流調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)電壓與電流(根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，加熱管阻抗一定，電壓電流呈正比關(guān)系，因而是聯(lián)動的)，使電壓值約為2.5V，電流值約為0.5A，準(zhǔn)確讀數(shù)。按下“復(fù)位”按鈕，此時(shí)穩(wěn)壓穩(wěn)流電源已調(diào)節(jié)就緒，在以后的實(shí)驗(yàn)過程中就不能再動電壓電流調(diào)節(jié)旋鈕了。
4、將溫度計(jì)從杯蓋上的測溫孔插入，并調(diào)節(jié)攪拌速度旋鈕得到合適的攪拌速度。
5、在溫度計(jì)溫度變化均勻后，記錄溫度計(jì)讀數(shù)。此后每隔1min讀1次，5min后(即讀第6次讀數(shù)時(shí))將在分析天平上精確秤量的KNO3粉末從雙層不銹鋼真空保溫杯杯蓋上的加料孔中小心加入，蓋上塞子。同時(shí)按下“計(jì)時(shí)”按鈕。繼續(xù)每隔1min記錄溫度1次。
6、在KNO3溶解時(shí)溶液溫度下降，溶解完畢后又開始回升。在溫度變化達(dá)到均勻后的第5min按下“加熱”按鈕，使電熱器通電。繼續(xù)1min記錄溫度1次。
7、當(dāng)量熱計(jì)內(nèi)的水溫上升到同加KNO3前相近時(shí)，按下“停止”按鈕，加熱器停止加熱。待溫度變化均勻后，繼續(xù)讀取5次溫度數(shù)據(jù)。
8、記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按下“清零”按鈕，計(jì)時(shí)器清零。
9、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉總電源開關(guān)。拉起杯蓋，用洗瓶沖洗攪拌器和加熱器。倒去杯中液體并用清水洗凈。
權(quán)利要求1.一種溶解熱測定儀，其特征在于包括溶解杯、加熱器、溫度計(jì)、攪拌器及控制器，溫度計(jì)、加熱器和攪拌器均是一端安裝在溶解杯的杯蓋上，另一端伸入杯體內(nèi)，控制器為加熱器和攪拌器提供工作電壓，控制加熱器和攪拌器的工作與否，并對加熱器的工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解熱測定儀，其特征在于控制器由變壓器、整流濾波電路A、整流濾波電路B、調(diào)壓電路A、調(diào)壓電路B、控制電路A、控制電路B、計(jì)時(shí)器構(gòu)成，市電經(jīng)變壓器降壓后分兩路輸出，一路經(jīng)整流濾波電路A整流、濾波后，再經(jīng)調(diào)壓電路A調(diào)壓后為攪拌器提供工作電壓，第二路經(jīng)整流濾波電路B整流、濾波后，再經(jīng)調(diào)壓電路B調(diào)壓后為加熱器提供工作電壓；變壓器的另一路輸出經(jīng)整流濾波電路B整流、濾波后，分兩路輸出到控制電路A和B，控制電路A和B用于控制加熱器的工作與否，并通過計(jì)時(shí)器對加熱器的工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溶解熱測定儀，其特征在于溶解杯的杯蓋與一可伸縮的拉桿相連，可隨著拉桿的伸、縮而升、降。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所棕的溶解熱測定儀，其特征在于溶解杯的杯體采用中空的雙層結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所棕的溶解熱測定儀，其特征在于溶解杯的杯體內(nèi)表面噴塑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種溶解熱測定儀，其特征在于包括溶解杯、加熱器、溫度計(jì)、攪拌器及控制器，溫度計(jì)、加熱器和攪拌器均是一端安裝在溶解杯的杯蓋上，另一端伸入杯體內(nèi)，控制器為加熱器和攪拌器提供工作電壓，控制加熱器和攪拌器的工作與否，并對加熱器的工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。本實(shí)用新型采用一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理、體積小、外形美觀、操作簡單，其測定的實(shí)驗(yàn)數(shù)值與文獻(xiàn)值一致，準(zhǔn)確度、精密度高，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好。
文檔編號G01N25/20GK2876775SQ200620070790
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者姜新民, 姜天緯, 馮雙生, 姜學(xué)軍 申請人:姜新民, 姜天緯, 馮雙生, 姜學(xué)軍