貝克曼溫度計(jì)

 
 

（一）構(gòu)造原理

　　貝克曼（Beckmann）溫度計(jì)是精密測量溫度差值的溫度計(jì)，其構(gòu)造如附圖6所示。水銀球與貯汞槽由均勻的毛細(xì)管連通，其中除水銀外是真空。刻度尺上的刻度一般只有5℃或6℃，zui小刻度為0.01，可以估計(jì)到0.001℃。貯汞槽是用來調(diào)節(jié)水銀球內(nèi)的水銀量的。借助貯汞槽調(diào)節(jié)，可用于測量介質(zhì)溫度在‐20 ~ +155℃范圍內(nèi)變化不超過5℃或6℃的溫度差。貯汞槽背后的溫度標(biāo)尺只是粗略地表示溫度數(shù)值，即貯汞槽中的水銀與水銀球中的水銀相連時，貯汞槽中水銀面所在的刻度就表示溫度的粗略值。因?yàn)樗y球中的水銀量是可以調(diào)節(jié)的，因此貝克曼溫度計(jì)不能用來準(zhǔn)確測量溫度的值。例如，刻度尺上1°并不一定是1℃，可能代表5℃、74℃等等。

　　貝克曼溫度計(jì)的刻度有兩種標(biāo)法：一種是zui小讀數(shù)刻在刻度尺的上端，zui大讀數(shù)刻在下端，用來測量溫度下降值，稱為下降式貝克曼溫度計(jì)，另一種正好相反，zui大讀數(shù)刻在刻度尺上端，zui小讀數(shù)刻在下端，稱為上升式貝克曼溫度計(jì)?，F(xiàn)在還有更靈敏的貝克曼溫度計(jì)，刻度標(biāo)尺總共為1℃或2℃，zui小的刻度為0.002℃。

 

（二）使用方法

　　1．根據(jù)被測溫度高低，調(diào)節(jié)水銀球的汞量。

　　調(diào)節(jié)汞量的目的是使溫度計(jì)在測量起始溫度時，毛細(xì)管中的水銀面位于刻度尺的合適的位置上。例如用下降式貝克曼溫度計(jì)測凝固點(diǎn)降低時，起始溫度（即純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)）的水銀面應(yīng)在刻度尺的1℃附近。這樣才能保證在加進(jìn)溶質(zhì)而使凝固點(diǎn)下降時，毛細(xì)管中的水銀面仍處在刻度標(biāo)尺的范圍之內(nèi)。因此在使用貝克曼溫度計(jì)時，首先應(yīng)該將它插入一個與所測的起始溫度相同的體系內(nèi)。待平衡后，如果毛 細(xì)管內(nèi)的水銀面在所要求的合適刻度附近，就不必調(diào)整，否則應(yīng)按下述三個步驟進(jìn)行調(diào)整：
　　（1）水銀絲的連接 要調(diào)節(jié)水銀球中的汞量，必須使貯汞槽中的水銀和毛細(xì)管中的水銀相連接。若水銀球內(nèi)的水銀量過多，毛細(xì)管內(nèi)的水銀面已過b點(diǎn)（如附圖6所示），此時將溫度計(jì)慢慢倒置，并用手指輕敲貯汞槽處，使貯汞槽內(nèi)的水銀與b點(diǎn)處的水銀相連接，然后將溫度計(jì)倒轉(zhuǎn)過來。若水銀球內(nèi)的水銀量太少，可用右手握住溫度計(jì)中部，將溫度計(jì)倒置，用左手輕敲右手的手腕（注意：不能用勁過猛，切勿使溫度計(jì)與桌面等相撞），此時水銀球內(nèi)的水銀就會自動流向貯汞槽，再使之與貯汞槽中的水銀相連。
　?。?）調(diào)節(jié)水銀球中的汞量 調(diào)節(jié)的方法很多，現(xiàn)以下降式貝克曼溫度計(jì)為例，介紹一種常用的方法。
　　設(shè)T0為實(shí)驗(yàn)欲測的起始攝氏溫度（例如純液體的凝固點(diǎn)），在此溫度下欲使貝克曼溫度計(jì)中毛細(xì)管的水銀面恰在1°附近，則需將已經(jīng)連接好水銀絲的貝克曼溫度計(jì)懸于一個溫度為T的水浴中，T值可由下式求得：
　　T=T0+1+R
　　其中R為貝克曼溫度計(jì)中a到b一段所相當(dāng)?shù)臏囟?。一般情況下，R值約為2℃，準(zhǔn)確的R值可由下法測得，將貝克曼溫度計(jì)和普通溫度計(jì)同時插入盛水的燒杯中，加熱水浴，使貝克曼溫度計(jì)中的水銀絲逐漸上升，通過普通溫度計(jì)讀出a到b段所相當(dāng)?shù)臏囟炔?，便是R值。
　　附圖6 下降式
　　貝克曼溫度計(jì)
　　待貝克曼溫度計(jì)在T ℃水浴中達(dá)到平衡后，用右手握住溫度計(jì)中部，由水浴中取出，立即用左手沿溫度計(jì)的軸向輕敲右手的手腕，使水銀絲在b點(diǎn)處斷開（注意在b點(diǎn)處不得留有水銀）。這樣就使得體系的起始溫度（T0）正好在貝克曼溫度計(jì)的1°附近，若不在1°附近，應(yīng)重新調(diào)整。
　　例如，測定苯的凝固點(diǎn)降低值。
　　純苯T0=5.51 ℃，R=2.5 ℃。則
　　T=5.51+2.5=9.01 ℃。
　　將貝克曼溫度計(jì)懸于9 ℃左右的水中，按前述方法進(jìn)行調(diào)整，調(diào)節(jié)后的溫度計(jì)懸于5.51 ℃的苯中時，水銀面恰好在1°附近。
　　若是上升式貝克曼溫度計(jì)，水銀量的調(diào)節(jié)方法同上，在T0溫度時，調(diào)整后的溫度計(jì)水銀面應(yīng)在4°附近。
　　調(diào)好后的貝克曼溫度計(jì)應(yīng)注意不要倒置，將之插在冰水溶液中，以免毛細(xì)管中的水銀與貯汞槽中的水銀相連。
　　2．讀數(shù)
　　讀數(shù)值時，貝克曼溫度計(jì)必須垂直，而且水銀球就全部浸入所測溫度的體系中。由于毛細(xì)管中的水銀面上升或下降時有粘滯現(xiàn)象，所以讀數(shù)前必須先用手指輕敲水銀面處，消除粘滯現(xiàn)象后用放大鏡讀取數(shù)值。讀數(shù)時應(yīng)注意眼睛要與水銀面水平。

 

（三）溫度量程調(diào)解方法

　　這里介紹兩種溫度量程的調(diào)解方法：

　　一、恒溫浴調(diào)解法
　　1．首先確定所使用的溫度范圍。例如測量水溶液凝固點(diǎn)的降低需要能讀出1℃至－5℃之間的溫度讀數(shù)；測量水溶液沸點(diǎn)的升高則希望能讀出99℃至105℃之間的溫度讀數(shù)；至于燃燒熱的測定，則室溫時水銀柱示值在2至3℃之間zui為適宜。
　　2．根據(jù)使用范圍，估計(jì)當(dāng)水銀柱升至毛細(xì)管末端彎頭處的溫度值。一般的貝克曼溫度計(jì)，水銀柱由刻度zui高處上升至毛細(xì)管末端，還需要升高2℃左右。根據(jù)這個估計(jì)值來調(diào)節(jié)水銀球中的水銀量。例如測定水的凝固點(diǎn)降低時，zui高溫度讀數(shù)擬調(diào)節(jié)至1℃，那么毛細(xì)管末端彎頭處的溫度應(yīng)相當(dāng)于3℃。
　　4．另用一恒溫浴，將其調(diào)至毛細(xì)管末端彎頭所應(yīng)達(dá)到的溫度，把貝克曼溫度計(jì)置于該恒溫浴中，恒溫5℃以上。
　　5．取出溫度計(jì)，用右手緊握它的中部，使其近乎垂直，用左手輕擊右手小臂，如圖3－3所示。這時水銀即可在彎頭處斷開。溫度計(jì)從恒溫浴中取出后，由于溫度差異，水銀體積會迅速變化，因此，這一調(diào)節(jié)步驟要求迅速、輕快，但不必慌亂，以免造成失誤.
　　6.將調(diào)節(jié)好的溫度計(jì)置于預(yù)測溫度的恒溫浴中，觀察其讀數(shù)值，并估計(jì)量程是否符合要求。例如實(shí)驗(yàn)二凝固點(diǎn)降低法測摩爾量中，可用0℃的冰水浴予以檢驗(yàn)，如果溫度值落在3～5℃處，意味著量程合適。若偏差過大，則應(yīng)按上數(shù)步驟重新調(diào)節(jié)。
　　二、標(biāo)尺讀書法
　　對操作比較熟練的人可采用此法。該法是直接利用貝克曼溫度計(jì)上部的溫度標(biāo)尺，而不必另外用恒溫浴來調(diào)節(jié)，其操作步驟如下：
　　1．首先估計(jì)zui高使用溫度值。
　　2．將溫度計(jì)倒置，使水銀球和毛細(xì)管中的水銀徐徐注入毛細(xì)管末端的球部，再把溫度計(jì)慢慢傾斜，使貯槽中的水銀與之相連接。
　　3．若估計(jì)值高于室溫，可用溫水，或倒置溫度計(jì)利用重力作用，讓水銀流入水銀貯槽，當(dāng)溫度標(biāo)尺處的水銀面到達(dá)所需溫度時，如圖3－3那樣輕輕敲擊，使水銀柱在彎頭處斷開；若估計(jì)值低于室溫，可將溫度計(jì)浸與較低的恒溫浴中，讓水銀面下降至溫度表尺上的讀數(shù)正好到達(dá)所需溫度的估計(jì)值，同法使水銀柱斷開。
　　4．與上法同，實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)的水銀量是否合適。

 

（四）注意事項(xiàng)

　　一、貝克曼溫度計(jì)由薄玻璃制成，比一般水銀溫度計(jì)長得多，易受損壞。所以一般應(yīng)放置溫度計(jì)盒中，或者安裝在使用儀器架上我，或者握在手中。不應(yīng)任意放置。

　　二、調(diào)節(jié)時，注意勿讓它受劇熱或劇冷，還應(yīng)避免重?fù)簟?br>　　三、調(diào)節(jié)好的溫度計(jì)，注意勿使毛細(xì)管中的水銀柱再與貯槽里的水銀相連接。