《大學化學實驗》(第二版)是“十二五”普通高等教育本科規劃教材《大學化學實驗》、《大學化學實驗學習指導》的合并修訂版。為方便教師教學和學生學習,刪減了版兩冊中重復或相近的內容;補充或更新了化學實驗科學發展的部分內容;學習指導融入每一章節中。內容共九章:化學實驗基礎知識,化學實驗基本操作與規范,基本化學原理和無機物的制備,定量分析化學實驗,有機物的制備,基本物理量及有關參數的測定,現代儀器分析實驗,化工基礎實驗,綜合性、設計性和研究性實驗。綜合性、設計性和研究性實驗注意加強能源、材料、環境、生命科學的主題及交叉學科內容,注重培養學生創新意識、實踐能力和獨立解決化學問題的能力。
《 大學化學實驗》(第二版)面向普通高等院校近化學類專業如材料化學、材料物理、環境科學、環境工程、資源循環科學與工程、生物科學、生物技術、生物工程、地理科學、生態學、新能源科學與工程等開設基礎化學實驗的本、?茖W生,同時可供工科院校有關專業化學實驗課選用及化學實驗人員參考使用。
前言
由化學工業出版社出版的《大學化學實驗》《大學化學實驗學習指導》自2009年出版以來,在許多地方高校中使用,是具有一定影響力、適用于近化學類本科專業化學實驗教學的高等學校實驗教材,并于2012年入選批“十二五”普通高等教育本科規劃教材。教學一線教師和讀者在對《大學化學實驗》《大學化學實驗學習指導》教材給予充分肯定之余,也提出了許多寶貴的意見和建議,編者對此表示由衷的感謝。隨著教學思想更新、教育觀念轉變和教學改革深入以及對實驗教學要求的不斷提高,針對本教材在使用過程中存在的問題和不足,我們對版進行了修訂,使第二版教材更有利于培養學生的實驗技能和實驗動手能力,更有利于培養學生的科學思維、創新意識和協作精神。
《大學化學實驗》(第二版)的修訂原則:
1.保留版教材主體框架內容,刪去第10章和兩冊中重復或相近的內容,使教材內容整體更加精練。
2.為更加適應近化學類本科專業培養目標和化學實驗科學發展的需要,補充或更新了部分內容。
3.為適應不同學校實驗教學改革的多樣性和對教材的不同要求,方便教師教學和學生學習,《大學化學實驗》和《大學化學實驗學習指導》合并為一冊,學習指導融入每一章節中。每一章設有緒論部分,概述該模塊實驗相關的化學實驗與技術所依托的理論知識體系、學習總體要求和實驗報告參考格式;每個實驗之后配套實驗操作要點及注意事項和實驗知識拓展,思考題提示置于附錄中。
4.本教材共有九章:化學實驗基礎知識;化學實驗基本操作與規范;基本化學原理和無機物的制備;定量分析化學實驗;有機物的制備;基本物理量及有關參數的測定;現代儀器分析實驗;化工基礎實驗;綜合性、設計性和研究性實驗。編寫中遵循由易到難、循序漸進的原則,除第1章、第2章為基本知識、基本操作與規范,與各章均有聯系外,其余各章均可獨立使用。
本教材的特點:
1.定位明確,符合近化學類理工科專業實踐能力培養的要求;
2.系統性強,注重化學實驗與技術理論知識的系統化和實驗綜合能力的培養;
3.內容精簡,既滿足近化學類專業少學時教學需要又凸顯實驗教學規律和特點;
4.指導性強,便于學生自主學習、拓展化學實驗科學知識,同時減輕教師負擔。
《大學化學實驗》(第二版)的編寫由以下教師完成:王世銘、林深(第1章節選、第2章節選、第3章、附錄),黃穎(第4章),戴玉梅(第1章節選、第2章節選、第5章),王麗華(第6章),馬秀玲(第7章),吳陽(第8章),顏桂煬(第9章)。全書由林深、王世銘策劃與統稿。
福建師范大學化學與化工學院、環境科學與工程學院、材料科學與工程學院、物理與能源學院、生命科學學院等實驗教學教師,三明學院的鄭可利,閩江學院的林棋,福建師范大學福清分校的葉瑞洪,武夷學院的鄭細鳴、趙升云,泉州師院的李國清,龍巖學院的胡志彪等同志對本教材(第二版)修訂大綱的討論及審定稿提出了許多寶貴意見;特別需要指出的是童慶松、許利閩和黃紫洋老師對本教材(版)作出了貢獻;教材修訂、編寫過程中還參閱了許多化學及化學實驗教材,在此一并對以上老師及所參考教材的作者致以誠摯的謝意。
限于編者水平,書中不當之處在所難免,誠請專家同行及讀者批評指正。
編者
2016年6月
版前言
化學實驗教學的目的不只是培養學生的基本實驗技能和動手實踐能力,更重要的是培養學生的科學思維、創新意識、研究能力和協作精神;瘜W實驗教材建設是實現這一目的的重要保證。本套教材是在福建師范大學化學與材料學院(福建省化學實驗教學示范中心)多年來為本校高分子材料與工程、環境科學、環境工程、生物科學、生物技術、地理科學、生態學等專業學生開設基礎化學實驗的基礎上,充分吸收化學實驗教學改革研究成果和教學實踐經驗編寫而成的。本大學化學實驗教學體系堅持以學生為本,以知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展為教育理念,從根本上改變近化學學科專業化學基礎實驗教學依附于理論教學的傳統觀念,重視實驗教學,充分認識并落實實驗教學在近化學類理工科人才培養和實踐教學工作中的地位,形成理論教學與實驗教學既相對獨立又有機結合的教學模式。
本套教材分為《大學化學實驗》和《大學化學實驗學習指導》兩冊,較全面地涵蓋了近化學類學科專業的學生所必須掌握的化學實驗相關知識和實驗技能,同時還涉及部分當今化學研究的前沿領域和與化學密切相關的交叉學科的內容。立足于滿足近化學類學科專業少學時基礎化學實驗教學的需要,面向普通高等理科院校環境、生物、制藥、材料及地理等近化學類相關學科專業的本、?茖W生,也可供工科院校有關專業化學實驗課選用及化學實驗人員參考使用!洞髮W化學實驗》共分為10章:化學實驗基礎知識;化學實驗基本操作;元素性質和無機物的制備;定量分析化學實驗;有機化合物的制備;基本物理量及有關參數的測定;現代儀器分析實驗;化工基礎實驗;綜合性、設計性和研究性實驗;生活中的化學實驗!洞髮W化學實驗學習指導》是《大學化學實驗》教材的配套學習指導書,旨在幫助學生建立較為完整的基礎化學實驗知識結構體系,強調給予學生實驗方法論的指導,提高學生自主學習的能力、實驗的效率和成功率。
本教材力求突出以下特色:
(1) 精選實驗內容,同時滿足大學化學實驗和技術知識系統化和少學時教學的需要;
(2) 大學化學實驗和技術集成一套兩冊,便于近化學類學生選用,減輕學生負擔,符合當今構建和諧社會節約環保的宗旨;
(3) 《大學化學實驗》與同期出版的《大學化學實驗學習指導》配套使用,便于學生自主學習、拓展化學實驗科學知識。
《大學化學實驗》由林深、王世銘主編。本教材的編寫設計思路由林深提出,各章節內容的編寫主要由福建師范大學化學與材料學院本科教學一線教師完成:王世銘(第1章節選、第2章節選、第3章),童慶松(第1章節選、第2章節選、第4章節選、第7章),黃穎(第4章節選),戴玉梅(第1章節選、第2章節選、第5章),王麗華(第6章),吳陽(第8章),顏桂煬(第1章節選、第9章),許利閩(第10章),全書由林深、王世銘統稿。
教材編寫過程中參閱了大量的化學及化學實驗教材,龍巖學院的何立芳、胡志彪,三明學院的鄭可利、鄧如新,武夷學院的陳良壁、鄭細鳴,閩江學院的林棋、楊平,福建師范大學福清分校的陳素平、葉瑞洪,泉州師院的李國清等對本套教材編寫大綱的討論、書稿的修改和定稿提出了許多寶貴意見,在此一并對所參考教材的作者及以上老師致以誠摯的感謝。
由于編者水平有限,書中難免有疏漏,誠請有關專家及讀者批評指正。
編者
2009年5月
林深,福建師范大學化學與材料學院,院長,
林深同志現為福建師范大學物理化學重點學科和物理化學專業碩士點的學科帶頭人,兼任無機化學、應用化學碩士點的碩士生導師,2005年遴選為博士生導師。教育部高等學校化學與化工學科教學指導委員會化學基礎課程教學指導分委員會委員,福建省化學會副理事長。入選“福建省百千萬人才工程”。評為福建師范大學首屆“師德之星”,福建省第四屆高等學校教學名師。2005年8月至2006年6月在美國New York University 和Rutgers University作高級訪問學者研究一學年。
曾擔任過《量子化學》、《配位化學》、《高等無機結構化學》、《催化化學》等碩士研究生課程和本科生《物理化學》、《物理化學實驗》、《中級無機化學》、《無機化學實驗》《大學化學》、《化學文獻檢索與利用》等基礎課程。
曾主持和參加多項省、校級教學研究課題研究,現主持省級《大學化學》精品課程建設(2005-)、省級特色專業《化學教育》建設(2008-)和福建省普通高;瘜W實驗教學示范中心建設(2006-),發表教學研究論文10余篇!段锢砘瘜W》重點課程建設獲省優 秀教學成果二等獎(1993),“高師化學本科課程結構體系改革研究”和“在《物質結構課程中創新素質培養模式探索》”分別獲校優 秀教學成果一等獎(2000)和二等獎(2004)。
科研上主要從事“催化劑新材料的設計合成和催化性能”、“功能配合物合成及其結構化學”“無機-有機納米復合材料的合成及應用”等方面的研究工作。曾主持國家自然科學基金、教育部科技項目、省自然科學基金、省教育廳、省科技廳等科研項目10多項,發表學術論文70余篇,被SCI收錄近40篇。獲福建省第五屆、第六屆自然科學優 秀論文一、二、三等獎各一次。
著作:
(1)“十一五”國家規劃教材,《無機化學》(上冊),ISBN7-04-017756-0,2005,高等教育出版社,獨立撰寫第3章(第三編寫單位)。
(2)《無機化學學習指導》,ISBN7-04-020206-9,2006,高等教育出版社,獨立撰寫第3章(第三編寫單位)。
第1章化學實驗基礎知識1
1.1實驗室規則1
1.2實驗室安全與事故處理1
1.2.1實驗室安全守則2
1.2.2實驗室意外事故的急救處理2
1.3常見危險品及安全預防措施5
1.3.1有毒化學品及其預防措施5
1.3.2易燃、易爆品6
1.4實驗室“三廢”的處理8
1.5化學試劑的一般知識8
1.5.1試劑的規格8
1.5.2氣體鋼瓶9
1.6實驗用水9
1.7實驗數據的記錄、測量結果的表示及實驗誤差10
1.7.1誤差的種類、起因和減免誤差的措施10
1.7.2有效數字和實驗可疑數據的取舍規則11
1.7.3實驗記錄12
1.7.4實驗數據的表示12
1.7.5實驗結果的表示13
1.8化學實驗學習方法14
1.9化學實驗文獻資料15
1.9.1工具書16
1.9.2數據手冊16
1.9.3參考教材17
1.9.4相關網站17
第2章化學實驗基本操作與規范19
2.1化學實驗基本儀器(或器具)介紹19
2.1.1化學實驗常用儀器19
2.1.2有機化學實驗室常用玻璃儀器與裝置25
2.2常用玻璃儀器的洗滌和干燥28
2.2.1玻璃儀器的洗滌28
2.2.2玻璃儀器的干燥30
2.3加熱方法與冷卻方法30
2.3.1加熱裝置30
2.3.2常用的加熱操作34
2.3.3冷卻方法36
2.4試劑的取用36
2.4.1試劑瓶的種類及化學試劑的存放36
2.4.2試劑瓶塞子的開啟方法37
2.4.3試劑的干燥37
2.4.4試劑的取用39
2.5液體試劑體積的量度儀器及使用方法40
2.5.1量筒、量杯40
2.5.2移液管、吸量管41
2.5.3容量瓶41
2.5.4滴定管42
2.6臺秤、電子天平的使用43
2.6.1臺秤43
2.6.2電子天平44
2.7氣體的發生、凈化和收集45
2.7.1氣體的發生45
2.7.2凈化和干燥46
2.7.3氣體收集46
2.8固體物質的溶解、固液分離、蒸發和結晶47
2.8.1固體物質的溶解47
2.8.2固、液分離及沉淀洗滌47
2.8.3蒸發52
2.8.4結晶與重結晶52
2.8.5升華53
2.9試紙的使用53
2.10標準物質和溶液的配制方法55
2.10.1標準物質55
2.10.2標準溶液的配制方法55
2.10.3一般溶液的配制及保存方法56
2.11常用無機微型儀器及其使用方法57
2.12化學基本操作實驗58
實驗2-1儀器認領、洗滌與干燥58
實驗2-2粗食鹽的提純59
實驗2-3電子天平稱量練習61
實驗2-4溶液的性質和配制63
實驗2-5滴定分析基本操作練習65
實驗2-6蒸餾67
實驗2-7簡單分餾70
實驗2-8水蒸氣蒸餾72
實驗2-9減壓蒸餾(真空蒸餾)75
實驗2-10有機物重結晶提純法79
實驗2-11有機物熔點與沸點的測定83
實驗2-12萃取86
實驗2-13液態有機化合物折射率的測定88
實驗2-14薄層色譜法91
第3章基本化學原理和無機物的制備94
3.1基本無機化學原理94
3.1.1無機化學原理概述94
3.1.2化學實驗室三級試劑供儲系統管理辦法94
3.1.3學習要求96
3.2無機化學原理實驗98
實驗3-1電離平衡與緩沖溶液98
實驗3-2氧化還原反應與電化學102
實驗3-3配合物與配位平衡106
實驗3-4平衡原理綜合設計實驗109
實驗3-5pH法測定醋酸電離度及電離平衡常數110
實驗3-6化學反應速率與活化能115
3.3元素和化合物性質119
3.3.1無機化合物的顏色及其顯色原因119
3.3.2化合物的性質及其研究方法121
3.4元素性質實驗127
實驗3-7化合物的性質及其實驗研究方法127
實驗3-8未知物鑒別與未知離子混合液的分離與鑒定——設計實驗133
3.5無機物合成142
3.5.1無機合成(制備)的幾個基本問題142
3.5.2無機化合物的常規制備方法145
3.5.3無機化合物的分離和提純方法151
3.5.4無機物的結構鑒定和分析151
3.5.5產率的計算151
3.5.6學習要求152
3.6無機物合成實驗153
實驗3-9硝酸鉀的制備和提純153
實驗3-10堿式碳酸銅的制備——設計實驗155
實驗3-11由鐵屑出發制備含鐵化合物——綜合實驗156
Ⅰ硫酸亞鐵銨的制備157
Ⅱ硫酸亞鐵銨雜質及成品含量的分析158
Ⅲ三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備及其性質160
實驗3-12以廢鋁為原料制備明礬——設計實驗163
第4章定量分析化學實驗165
4.1滴定分析的原理和方法165
4.2重量分析的原理和方法165
4.3可見分光光度法概述166
4.4學習要求和實驗報告參考格式166
4.5滴定分析實驗167
實驗4-1甲醛法測定硫酸銨化肥中氮的含量167
實驗4-2混合堿的分析(雙指示劑法)170
實驗4-3絡合滴定法測定天然水的總硬度172
實驗4-4溶液中鉛鉍含量的連續測定176
實驗4-5碘量法測定葡萄糖注射液中葡萄糖(C6H12O6)的含量177
實驗4-6高錳酸鉀法測定過氧化氫的含量180
實驗4-7重鉻酸鉀法測定鐵礦石中鐵的含量(無汞定鐵法)182
實驗4-8銀量法測定生理鹽水中氯化鈉含量184
4.6重量分析實驗186
實驗4-9丁二酮肟重量法測定合金鋼中鎳含量的測定186
實驗4-10鋇鹽中鋇含量的測定189
4.7分光光度法分析實驗191
實驗4-11茶葉中微量元素的鑒定與定量分析191
第5章有機化合物的制備196
5.1有機化合物制備的原理和方法196
5.1.1有機合成概述196
5.1.2有機化合物的常規制備方法196
5.1.3有機化合物的分離和提純方法196
5.1.4有機物的結構鑒定和分析196
5.2學習要求和實驗報告格式197
5.2.1學習要求197
5.2.2實驗報告格式198
5.3有機化合物的制備實驗199
實驗5-1己二酸的制備199
實驗5-2環己烯的制備200
實驗5-3正丁醚的制備204
實驗5-41-溴丁烷的制備206
實驗5-5肉桂酸的制備208
實驗5-6三苯甲醇的制備210
實驗5-7偶氮苯的制備及其光學異構化213
實驗5-8電化學合成碘仿214
實驗5-9微波輻射合成2-甲基苯并咪唑216
實驗5-10從茶葉中提取咖啡因217
實驗5-11乙酰水楊酸(阿司匹林)的制備219
實驗5-12局部麻醉劑苯佐卡因的合成——設計實驗221
實驗5-13利用官能團反應鑒別有機化合物——設計實驗221
第6章基本物理量及有關參數的測定223
6.1溫度的測量223
6.1.1溫標223
6.1.2溫度計223
6.1.3溫度控制228
6.2壓力測量與真空技術229
6.2.1壓力的測量及儀器229
6.2.2真空技術233
6.2.3氣體鋼瓶及其使用234
6.3實驗報告要求236
6.4熱力學實驗237
實驗6-1溫度測量與控制237
實驗6-2凝固點下降法測尿素的摩爾質量240
實驗6-3Sn-Bi二組分金屬相圖245
6.5電化學實驗249
實驗6-4電導法測乙酸電離平衡常數249
實驗6-5原電池電動勢的測定253
6.6動力學實驗260
實驗6-6旋光法測蔗糖水解反應速率常數261
實驗6-7乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定266
6.7膠體化學和表面化學實驗271
實驗6-8溶液吸附法測活性炭的比表面積271
實驗6-9溶液表面張力的測定——最大氣泡法274
實驗6-10黏度法測定高聚物的分子量279
實驗6-11電泳法測Fe(OH)3膠體的電動勢284
6.8結構化學實驗287
實驗6-12磁化率的測定287
第7章現代儀器分析實驗293
7.1學習要求和實驗報告格式293
7.2光學分析實驗293
實驗7-1紫外分光光度法測定廢水中苯酚含量294
實驗7-2傅里葉變換紅外分光光度法測定有機化合物的紅外光譜296
實驗7-3原子吸收分光光度法測定生活用水中鈣和鎂的含量298
實驗7-4電感耦合等離子體發射光譜法測定廢水中鎘、鉻的含量301
實驗7-5熒光法測定維生素B2片劑中核黃素含量303
7.3電化學分析實驗306
實驗7-6氟離子選擇電極法測定飲用水中的微量氟307
實驗7-7銀電極在堿性介質中的循環伏安曲線的測定311
7.4分離分析實驗314
實驗7-8氣相色譜法測定白酒中乙酸乙酯的含量314
實驗7-9高效液相色譜法測定磺胺類藥物的含量317
第8章化工基礎實驗320
8.1實驗基礎知識和要求320
8.1.1流量測量技術320
8.1.2化工實驗一般注意事項和安全知識325
8.2實驗預習和實驗報告要求326
8.3流體流動實驗327
實驗8-1流體流動型態及臨界雷諾數的測定328
實驗8-2流體流動過程的能量轉化330
實驗8-3流體流動阻力的測定334
實驗8-4離心泵特性曲線的測定339
8.4傳熱實驗343
實驗8-5空氣-蒸汽傳熱膜系數的測定344
8.5傳質實驗350
實驗8-6干燥操作和干燥速率曲線的測定350
實驗8-7篩板精餾塔實驗356
實驗8-8填料吸收塔傳質系數的測定363
8.6反應工程實驗367
實驗8-9多釜串聯反應器停留時間分布的測定367
第9章綜合性、設計性和研究性實驗372
9.1學習要求372
9.1.1綜合性實驗的要求372
9.1.2設計性實驗的要求372
9.1.3研究性實驗的要求373
9.1.4教學安排373
9.1.5建議時間安排374
9.2綜合性實驗374
實驗9-1天然水體綜合分析374
實驗9-2表面活性劑綜合分析389
實驗9-3植物葉綠體色素的提取、分離、表征及含量測定394
實驗9-4GC-ECD法測定蔬菜中擬除蟲菊酯類農藥的殘留量397
實驗9-5稀土銪、鋱β-二酮配合物的合成、表征及其發光性能測定400
9.3設計性實驗402
實驗9-6水和土壤中有機磷農藥殘留量的測定402
實驗9-7γ-Al2O3的制備、表征和活性評價403
實驗9-8光學樹脂的合成與表征405
實驗9-9環氧樹脂的合成與表征408
實驗9-10裂化催化劑活性的表征409
9.4研究性實驗411
實驗9-11納米材料(CuO、Mn2O3、CdS)的合成與表征411
實驗9-12微波等離子體化學反應制備納米新材料413
實驗9-13新型添加劑氨基酸鋅的制備及性質417
實驗9-14功能化超支化聚酯的合成422
實驗9-15納米組裝血紅蛋白的直接電化學和催化研究427
附錄430
附錄1酸性、堿性溶液中的半電極反應和標準電極電勢430
附錄2難溶化合物的溶度積常數(298.16K)432
附錄3弱酸、弱堿在水中的解離常數(298.16K)434
附錄4配合物的穩定常數(298.16K)436
附錄5常用酸、堿溶液的密度和濃度436
附錄6滴定分析中的常用指示劑437
附錄7常用的緩沖溶液438
附錄8常用基準物質及其干燥條件與應用439
附錄9幾種液體的折射率440
附錄10實驗室中某些試劑的配制440
附錄11常見陽離子的鑒定441
附錄12水的物性數據444
附錄13不同溫度下某些液體的密度445
附錄14原子吸收光譜及原子發射常用譜帶446
附錄15紅外、紫外常用特征峰447
附錄16色譜常用固定相、流動相451
附錄17KCl溶液的電導率(25℃)453
附錄18不同溫度下甘汞電極的電極電勢(vs.SHE)453
附錄19不同溫度下Ag/AgCl的電極電勢(vs.SHE)454
附錄20思考題提示454
參考文獻487
6. 2 壓力測量與真空技術
壓力是用來描述體系狀態的一個重要參數,物質的熔點、沸點、蒸氣壓幾乎都與壓力有關。在化學熱力學和化學動力學研究中,壓力也是一個很重要的因素。因此,壓力的測量具有重要意義。
在物理化學實驗中,壓力的應用范圍高至氣體鋼瓶的壓力,低至真空系統的真空度。壓力通?煞譃楦邏(鋼瓶),常壓和負壓(真空系統)。壓力范圍不同,測量方法不一樣;度要求不同,所使用的單位也各有不同的傳統習慣。
6. 2. 1 壓力的測量及儀器
壓力是指均勻垂直作用于單位面積上的力,也可把它叫作壓力強度,簡稱壓強。國際單位制(SI)用帕斯卡作為通用的壓力單位,以Pa或帕表示。當作用于1m2(平方米)面積上的力為1N(牛頓)時就是1Pa(帕斯卡):
但是,原來的許多壓力單位,例如,標準大氣壓(簡稱大氣壓)、工程大氣壓(即kg·cm-2)、巴等現在仍然在使用。此外,實際應用中還常選用一些標準液體(例如汞)制成液體壓力計,壓力大小就直接以液體的高度來表示。上述壓力單位之間的換算關系見表6-1。
表6-1 常用壓力單位換算表
壓力單位 Pa kg·cm-2 atm bar mmHg
Pa 1 1.019716×10-2 0.9869236×10-5 1×10-5 7.5006×10-3
kg·cm-2 9.800665×10-4 1 0.967841 0.980665 753.559
atm 1. 01325×105 1. 03323 1 1. 01325 760.0
bar 1×105 1.019716 6. 986923 1 750.062
mmHg 133.3224 1. 35951×10-3 1. 3157895×10-3 1.33322×10-3 1
除了所用單位不同之外,壓力還可用壓力、表壓和真空度來表示。圖6-9說明三者的關系。
在壓力高于大氣壓時:
壓=大氣壓+表壓 或 表壓=壓-大氣壓
在壓力低于大氣壓時:
壓=大氣壓-真空度 或 真空度=大氣壓-壓
需要指出的是,上述式子等號兩端各項都必須采用相同的壓力單位。
(1) 液柱式壓力計
液柱式壓力計構造簡單、使用方便,能測量微小壓力差,測量準確度比較高,且制作容易,價格低廉,但是測量范圍不大,示值與工作液密度有關;且結構不牢固,耐壓程度較差,現簡單介紹一下U型壓力計。
液柱式U型壓力計由兩端開口的垂直U型玻璃管及垂直放置的刻度標尺所構成。管內下部盛有適量工作液體作為指示液。圖6-10中U型管的兩支管分別連接于兩個測壓口,因為氣體的密度遠小于工作液的密度,因此,由液面差Δh及工作液的密度ρ、重力加速度g可以得到下式:
p1=p2+Δh·ρg 或
U型壓力計可用來測量:
a. 兩氣體壓力差;
b. 氣體的表壓(p1為測量氣壓,p2為大氣壓);
c. 氣體的壓力(令p2為真空,p1所示即為壓力);
d. 氣體的真空度(p1通大氣,p2為負壓,可測其真空度)。
圖6-9 壓、表壓與真空度的關系 圖6-10 U型管壓力計
(2) 彈性式壓力計
利用彈性元件的彈性力來測量壓力,是測壓儀表中相當重要的一種形式。由于彈性元件的結構和材料不同,它們具有各不相同的彈性位移與被測壓力的關系。物化實驗室中接觸較多的為單管彈簧管式壓力計。這種壓力計的壓力由彈簧管固定端進入,通過彈簧管自由端的位移帶動指針運動,指示壓力值。如圖6-11所示。
使用彈性式壓力計時應注意以下幾點:
① 合理選擇壓力表量程。為了保證足夠的測量精度,選擇的量程應在儀表分度標尺的1/2~3/4范圍內。
② 使用時環境溫度不得過35 ℃,如過應給予溫度修正。
③ 測量壓力時,壓力表指針不應有跳動和停滯現象。
④ 對壓力表應定期進行校驗。
(3) 福廷式氣壓計
福廷式氣壓計的構造如圖6-12所示。它的外部是一黃銅管,管的頂端有懸環,用以懸掛在實驗室的適當位置。氣壓計內部是一根一端封閉的裝有水銀的長玻璃管。玻璃管封閉的一端向上,管中汞面的上部為真空,管下端插在水銀槽內。水銀槽底部是一羚羊皮袋,下端由螺旋支持,轉動此螺旋可調節槽內水銀面的高低。水銀槽的頂蓋上有一倒置的象牙針,其針尖是黃銅標尺刻度的零點。此黃銅標尺上附有游標尺,轉動游標調節螺旋,可使游標尺上下游動。