物理化学实验(压力)

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1、二、压力的测量与控制（一）压力的测量（一）压力的测量1. 压力的定义和习惯表示压力的定义和习惯表示 压力和温度一样是系统的状态参数，与许多物化性压力和温度一样是系统的状态参数，与许多物化性质相关。物化实验中，会涉及到高压、常压和真空系统。质相关。物化实验中，会涉及到高压、常压和真空系统。不同压力系统有着不同的测量方法和技术。不同压力系统有着不同的测量方法和技术。定义：定义： 压力即物理中的压强，具有压强的量纲。其量纲有压力即物理中的压强，具有压强的量纲。其量纲有如下表示方式：如下表示方式：1) 帕斯卡帕斯卡(帕帕) Pa；1 Pa = 1 N m-2 = 105 达因达因/平方厘米平方厘米2)

2、 标准大气压标准大气压 atm ；1atm = 101.325 kPa二、压力的测量与控制3) 毫米汞柱毫米汞柱(乇乇)：mmHg (Torr)； 1mmHg = 1 Torr = 1.333 10 2 Pa4) 巴巴 ：bar (B)；1B = 105 Pa，1mB = 0.1 kPa5)毫米水柱：毫米水柱：1 mmH2O = 9.806 Pa (4 )习惯表示：习惯表示：1) 绝对压力：绝对压力： p，实际压力，总压力，实际压力，总压力2) 相对压力：相对压力： p = p po，与大气压力，与大气压力po相比较的压力相比较的压力3) 正压力：正压力： p po4) 负压力：负压力： p

3、po，又称真空，其绝对值称为真空度，又称真空，其绝对值称为真空度5) 差压力：差压力： p1 p2，任意压力，任意压力p1和和p2比较的差值比较的差值二、压力的测量与控制2. 压力测量仪器压力测量仪器（1）气压表气压表 福庭（福庭（Fortin）式气压计）式气压计 首先调节零点，即旋转调节螺钉首先调节零点，即旋转调节螺钉10，使象，使象牙针尖牙针尖6恰好与储汞槽恰好与储汞槽9内的汞液面接触；然后内的汞液面接触；然后转动升降游标尺螺钮转动升降游标尺螺钮4直到游标尺直到游标尺2的下缘恰好的下缘恰好与汞柱的凸弯月面相切，即可从标尺与汞柱的凸弯月面相切，即可从标尺3与游标尺与游标尺2上读取读数。上读取

4、读数。 由于黄铜标尺的长度和汞的密度都随温度由于黄铜标尺的长度和汞的密度都随温度而变，且重力加速度与地球纬度有关，所以必而变，且重力加速度与地球纬度有关，所以必须对读数进行校正。须对读数进行校正。抽空的玻璃气压计管抽空的玻璃气压计管 2. 2. 读数游标尺读数游标尺 3. 3. 标尺标尺4. 4. 升降游标尺螺钮升降游标尺螺钮5. 5. 黄铜管黄铜管 6. 6. 象牙针尖象牙针尖7. 7. 玻璃窗玻璃窗8. 8. 下有羚羊皮袋下有羚羊皮袋9. 9. 储汞槽储汞槽 10.10.调节螺钉调节螺钉11.11.通气孔通气孔 12.12.温度计温度计二、压力的测量与控制 pt 气压计读数；气压计读数；

5、p0 0气压值；气压值； 汞的平均膨胀系数汞的平均膨胀系数 = (181792+0.175 t+0.035116 t2)10-9/-1 黄铜标尺的线膨胀系数黄铜标尺的线膨胀系数 = 18.410-6/-1 重力加速度校正：设测量地点的纬度重力加速度校正：设测量地点的纬度，海拔高度，海拔高度为为H，则：，则： 纬度校正为：纬度校正为： = 2.6610- -3p0 cos2 海拔高度校正为：海拔高度校正为：H = 3.1410- -7Hp0 温度校正：温度校正：二、压力的测量与控制仪器误差校正：由于仪器本身构造不够精密仪器误差校正：由于仪器本身构造不够精密(按制造按制造 厂所附的仪器误差卡上的校

6、正值进行校正厂所附的仪器误差卡上的校正值进行校正)，或长期，或长期 使用后水银柱上部的真空度降低等因素所导致的误差使用后水银柱上部的真空度降低等因素所导致的误差 (一般采用标准气压计进行校正一般采用标准气压计进行校正)，记为：，记为：k 。校正后的真实大气压为：校正后的真实大气压为：p = pt +t + +H+k要注意上式要注意上式 中各校正值的符号：中各校正值的符号：实验室温大于实验室温大于0，t 0；实验地点纬度小于实验地点纬度小于45，0；实验室高于海平面，实验室高于海平面，H将供气阀门将供气阀门f关闭；关闭；2将总阀门将总阀门a打开，此时压力总表打开，此时压力总表c指示指示钢瓶内总气

7、压；钢瓶内总气压；3旋紧调压阀门旋紧调压阀门d(向上顶向上顶)直至分压力表直至分压力表e指指示的压力值达到实验所需压力；示的压力值达到实验所需压力；4打开供气阀门打开供气阀门 f ，氧气充入，氧气充入氧弹氧弹(有些氧气表没有供气阀门有些氧气表没有供气阀门 f )，此时分压力表，此时分压力表 e 的指示压的指示压力稍降后回升，至分压力表力稍降后回升，至分压力表e的的指针稳定为止指针稳定为止( 约约1min )，氧气，氧气充好；充好；5关闭供气阀门关闭供气阀门f；6再再关总阀门关总阀门a；7松开阀门松开阀门d，复原。，复原。a.a.总阀门；总阀门；b.b.氧气表和钢瓶连接螺旋；氧气表和钢瓶连接螺旋

8、；c.c.总压力表；总压力表；d.d.调压阀门；调压阀门；e.e.分压力表；分压力表；f.f.供气阀门；供气阀门；g.g.接氧弹进气口螺旋接氧弹进气口螺旋二、压力的测量与控制（三）真空技术（三）真空技术 真空是指一个系统的压力低于标准压力的气态空间。为真空是指一个系统的压力低于标准压力的气态空间。为了获得真空，就必须设法将气体分子从容器中抽出，凡是能了获得真空，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，使气体压力降低的装置均称为真空泵。从容器中抽出气体，使气体压力降低的装置均称为真空泵。真真空空分分类类粗粗 真真 空空 ：105 103 Pa，760 10 Torr低低 真真

9、空空 ：103 10- -1 Pa， 10 10- -3 Torr高高 真真 空空 ：10- -1 10- -6 Pa，10- -310- -8 Torr超高真空超高真空 ：10- -6 10- -12Pa，10- -810- -14Torr极高真空极高真空 ： 10- -12 Pa， 不能直接用来抽出冷凝性气体如水蒸气，挥发性气体如不能直接用来抽出冷凝性气体如水蒸气，挥发性气体如乙醚或腐蚀性气体如氯化氢等。若要应用，则应在泵的进气乙醚或腐蚀性气体如氯化氢等。若要应用，则应在泵的进气口前端加接干燥瓶、吸收瓶或冷阱。口前端加接干燥瓶、吸收瓶或冷阱。 1,2.1,2.排气阀；排气阀；3.3.内通道

10、内通道二、压力的测量与控制 常用的干燥剂有氯化钙或五氧化二磷等，吸收剂常常用的干燥剂有氯化钙或五氧化二磷等，吸收剂常用固体氢氧化钠等，冷阱常用的致冷剂为固体二氧化碳用固体氢氧化钠等，冷阱常用的致冷剂为固体二氧化碳(- -78)或液氮或液氮(- -196)。2 用泵之前应该检查马达的额定电压和接线方法，运用泵之前应该检查马达的额定电压和接线方法，运转方向和泵油量是否适量。运转时电机温升一般不可超转方向和泵油量是否适量。运转时电机温升一般不可超过过65，不应有异常声音。，不应有异常声音。3 开泵或停泵前，开泵或停泵前，应使泵先与大气相通应使泵先与大气相通，以避免带负，以避免带负载启动或泵油冲入真空

11、系统。载启动或泵油冲入真空系统。(即倒吸即倒吸)二、压力的测量与控制3.扩散泵扩散泵 扩散泵按泵的工作介质可分为汞扩散泵和油扩散泵，扩散泵按泵的工作介质可分为汞扩散泵和油扩散泵，常见的是硅油扩散泵。扩散泵必须以油机械泵作为其前级常见的是硅油扩散泵。扩散泵必须以油机械泵作为其前级泵，将其抽出的气体抽走，不能单独使用。泵，将其抽出的气体抽走，不能单独使用。 扩散泵的类型很多，构成泵体的扩散泵的类型很多，构成泵体的材料有金属和玻璃两材料有金属和玻璃两种。按喷嘴个数有种。按喷嘴个数有“级级”之分，如三级泵、四级泵。之分，如三级泵、四级泵。 扩散泵是利用一种工作物质高速从扩散泵是利用一种工作物质高速从喷