天平的分类、使用方法和注意事项
天平的分类、使用方法和注意事项
天平的分类、使用方法和注意事项
天平的分类
有狭义和广义之分。狭义的天平专指双盘等臂机械天平，是利用等臂杠杆平衡原理，将被测物与相应砝码比较衡量，从而确定被测物质量的一种衡器。广义的天平则包括双盘等臂机械天平、单盘不等臂机械天平和电子天平3类。
双盘等臂机械天平 一般按结构分为普通标牌天平、微分标牌天平和架盘天平3种。也可按用途分为检定天平、分析天平、精密天平和普通天平4种。
检定天平是计量部门、商检部门或有关部门或工厂专门用来检查或校准砝码的天平。
分析天平是用于化学分析和物质精确衡量的高准确度天平。在大多数情况下，这类天平的最小分度值都小于最大称量的 10-5。分析天平可按衡量范围和最小分度值分为常量天平(称量和最小分度值分别为100～200g和0.01～1mg)、半微量天平(30～100g和1～10g)、微量天平(3～30g和0.1~1g)和超微量天平(3～5g和0.1g以下)。
精密天平广泛应用于各种物质的精密衡量，其最小分度值通常为最大称量的10-5～10-4。
普通天平用作物质的一般衡量。最小分度值等于或大于最大称量的10-4。
天平发展的历史
在化学实验中较早使用天平的有英国化学家布莱克，他和工作于18世纪，那个时候，正是化学中不断发现气体、并开始建立理论的时期。布莱克在化学研究中非常重视实验，而且是第一个应用定量的方法研究气体的人，定量研究需要称量，而称量离不开天平。历史资料表明，布莱克确实使用了天平，他用过的天平至今仍保存在丁堡皇家博物馆中，下图即是布莱克用过的天平。
用绳子挂着称盘，横梁又挂在另一个称钩上。布莱克正是用这个天平进行化学实验研究，而且做出了发现的，这个天平的使用，不仅在化学实验中建立了定量方法，而且对天平的进一步发展、改良，也是重要的。
布莱克之后，英国化学家亨利·卡文迪许也进行过精密的定量实验，据说还曾设计制造过天平，由于卡文迪许本人的生平资料不详，很难确切知道他是何时和如何设计、制造天平的。
后来，卡文迪许用过的天平曾在皇家科学院展览。这架天平放在柜内，天平的式样从外面看不太清楚，见下图：
18世纪的法国，天平比较普及，有许多小店铺就出售天平。我们在下图看到的是18世纪的法国天平的式样，或许是当时天平中的一种式样。
18世纪末英国也已经制造出了一种天平，横梁中央嵌上一个钢质的刀口。把它放在玛瑙盘中，大大提高了精密度和灵敏度。当时出现了一些天平设计家和制造家，不过，据说天平的价格比较贵，而且要先预定，不像法国，天平虽不那么精密，但比较容易买到。下图展示的是一个费德勒的人为皇家学会制造的一架天平，曾在伦敦科学博物馆展出。
在英国，使用天平的不限于化学家和科学家，普通医药商店也常用天平，化学原子论的提出者道尔顿，在科学研究中经常使用天平，由于道尔顿在化学史上的重要地位和他在英国科学界的影响，使他成了著名人物，成了著名化学家，他使用过的天平据说也成了不凡之物，后来为英国曼彻斯特文学和哲学会所有，并为该会收藏。道尔顿曾经是这个学会的会员。
19世纪20年代，伦敦有一位仪器设计家叫罗宾逊，他开始设计和制造分析天平，不仅英国，
就连美国在一个时期里都使用这种天平。罗宾逊用空心材料做横梁，把梁做成三角形，竖梁中部有指针。
有刻度横梁和游码的天平，大约也是在19世纪诞生的（前面介绍托盘你天平时，在图中横梁上标有刻度和游码），究竟谁是这种天平的发明人有不同说法，也存在争议。可是1851年在伦敦召开了一次国际博览会，英国和欧洲大陆国家的一些主要天平制造商都参加了，经博览会审查团审议，最后把最高奖奖给了奥耶领，以表彰他在有刻度横梁和滑动装置（即游码）天平的制造上所做的贡献，由此看来，奥耶领的发明权得到了国际上的确认。
在很长时期里，天平制造业中流行一种理论，认为天平的横梁越长天平越灵敏。但是有一个叫波尔·邦格的人却不受这种理论的限制，1866年，他设计、制造了一架短横梁分析天平的改进，除了横梁、接触点、游码、刻度等方面以外，还表现在其它方面，例如，19世纪前半期，已经出现了旋钮天平。旋钮天平有优点呢？原来，早期的天平，横梁架在竖直的柱上，用时和不用时都是一样的。后来分析天平出现了，分析天平的刀口用玛瑙制成，为了减少刀口的损伤，不用天平时，将天平横梁架在一个架子上，让刀口不再受力，用时再将刀口架在支撑碗上。这些都是通过旋纽装置控制的。现代分析天平都有旋纽装置。下图是1833年制造的一台旋纽天平。
随着科学的发展、技术的进步，天平的设计和制造不断取得长足的进展。正是经过一代一代人的不懈努力，经过技术的积累和提高，才有了今天的各式各样的现代天平。如今，在化学实验室中，常用的天平有：托盘天平，正如前面讲过的，用于精确度要求不高或测定物料的大致质量，可称量100克、200克、500克乃至1000克；分析天平（常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平）；电光天平，设有空气阻尼装置或电磁阻尼装置，使天平既具有高灵敏度又能迅速阻止横梁的摇动，电光天平从外观上看不见砝码，能看到放置要测物的称盘，砝码的加减用旋转刻度盘操作，称量的数值可通过投影刻度标尺直接读出。
特殊天平
微分标牌天平
结构与普通标牌天平相似，不同的是：①横梁指针下端装有微分刻度牌。②立柱下端装有用以放大并在投影屏上显示微分读数值的电光系统。③吊挂系统增加了套筒式空气阻尼器，称量时能使横梁迅速停止摆动，便于定点准确读数。④在天平外框罩上装有凸轮杠杆式或其他形式的部分量程机械加码（一般为10～999mg）或全量程机械加码装置，以代替人工加码。微分标牌天平的最小分度值一般都在0.1mg以上，准确度也比普通标牌天平高。
架盘天平
一种双托盘天平。秤盘安放在横梁两边刀上方的盘架上，秤盘和托盘架重心高于横梁支点。砝码或被称物在处于秤盘前后位置时会引起秤盘盘架和横梁前后倾侧，在处于秤盘左右位置时会引起秤盘盘架的左右倾倒。为克服此缺点，架盘天平采取了加长中刀、边刀和加宽刀架的措施，并在结构设计上采用了罗伯威尔（Roberval）机构。在罗伯威尔机构中，杆杆AB、A′B′与纵杆AA′、BB′、支柱EE′铰链连接，组成两个相等的平行四边形AA′E′E和EE′B′B。当大小相等的力P、P′分别作用于左右横臂上时，对支柱来说，即使作用的位置不对称，也能水平地平衡。无论AB如何倾斜，AA′、BB′都与支柱EE′平行。从EE′的左侧来看，当将与纵杆AA′的距离为d的力P作用于横臂上时，就有一个与P大小相等、方向相同的力作用于A和A′点;同时，有一个值为P·d的转矩作用于纵杆AA′，从而在A点将杠杆拉向左侧，而在A′点将杠杆推向右侧。但由于杠杆受到EE′点的限制，在A、A′上将分别产生大小相等、方向相反的反作用力f、f′，从而形成一个与P·d相等的反向转矩f·s(f′·s)，结果P·d转矩被f·s(f′·s)所平衡。最后，在A、A′上只有与P相等的力起作用，而与P在横臂上的作用位置d无关。这种情况在EE′的右侧也完全相同。
阻力天平
在梁上挂上专门的阻力盒使天平的摆动能迅速停止.
单盘不等臂机械天平
也是以杠杆平衡原理设计的。工作时，在加上被衡量物体后，减去悬挂系统上的砝码，使横梁始终保持全载平衡状态。所减砝码质量加上微分度牌读数值，就是被衡量物体的质量。
电光阻力天平
利用游标原理,能比较准确地读出指针的位置
上皿天平
秤盘在上侧灵敏度较低.
电子天平
它是传感技术、模拟电子技术、数字电子技术和微处理器技术发展的综合产物，具有自动校准、自动显示、去皮重、自动数据输出、自动故障寻迹、超载保护等多种功能。电子天平通
常使用电磁力传感器(见称重传感器)，组成一个闭环自动调节系统，准确度高，稳定性好。电子天平的工作原理如图 5所示。当秤盘上加上被称物时，传感器的位置检测器信号发生变化，并通过放大器反馈使传感器线圈中的电流增大，该电流在恒定磁场中产生一个反馈力与所加载荷相平衡；同时，该电流在测量电阻Rm上的电压值通过滤波器、模/数转换器送入微处理器，进行数据处理，最后由显示器自动显示出被称物质量数值。
托盘天平的使用方法使用方法
1.要放置在水平的地方。游码要归零。
2.调节平衡螺母(天平两端的螺母)调节零点直至指针对准中央刻度线。
3.左托盘放称量物，右托盘放砝码（左物右码）。根据称量物的性状应放在玻璃器皿或洁净的纸上，事先应在同一天平上称得玻璃器皿或纸片的质量，然后称量待称物质。
4.添加砝码从估计称量物的最大值加起，逐步减小。托盘天平只能称准到0.1克。加减砝码并移动标尺上的游码，直至指针再次对准中央刻度线。
5.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称（或在特殊器皿中称量）。
6.物体的质量 =砝码重量+游码所显示的度数
7.取用砝码必须用镊子轻拿轻放，取下的砝码应放在砝码盒中，称量完毕，应把游码移回零点。
8.称量干燥的固体药品时，应在两个托盘上各放一张相同质量的纸，然后把药品放在纸上称量。
9.易潮解的药品，必须放在玻璃器皿上（如：小烧杯、表面皿）里称量。

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