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理想气体定律实验装置

阅读：341发布：2020-05-11

专利汇可以提供理想气体定律实验装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种理想气体定律实验装置，涉及物理热学实验技术领域，包括：加热管；滑动设置于所述加热管中的活塞；用于测量所述加热管中密闭气体体积的标尺；用于测量所述加热管中密闭气体温度的温度计；用于测量所述加热管中密闭气体压强的压强计；特别之处在于，所述加热管为薄膜加热管。本实用新型由于采用电加热膜直接对加热管本体加热，跳过了加热水的环节，可大幅缩短加热管中密闭气体温度的稳定时间；同时，气体温度变化范围也更宽，可实现室温～>100℃。此外，由于省去了加热水的环节，不再需要加热水，也无需再对水管理，因此不仅降低了功耗，还减少了维护成本。，下面是理想气体定律实验装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.理想气体定律实验装置，包括：
加热管(1)；
滑动设置于所述加热管(1)中的活塞(2)；
设置于加热管(1)外用于测量所述加热管(1)中密闭气体体积的标尺(4)；
设置于加热管(1)外用于测量所述加热管(1)中密闭气体温度的温度计(8)；
设置于加热管(1)外用于测量所述加热管(1)中密闭气体压强的压强计(9)；
其特征在于，所述加热管(1)为薄膜电加热管。
2.根据权利要求1所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述加热管(1)包括加热管本体(1a)及设置于加热管本体(1a)管壁外表面的加热薄膜(1b)。
3.根据权利要求1或2所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述加热管(1)为半透明或透明状。
4.根据权利要求1或2所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述加热管(1)远离活塞(2)的一端设置有密封塞(3)。
5.根据权利要求4所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述密封塞(3)朝向密闭气体的一侧设置有细支杆(6)，所述细支杆(6)的末端设置有温敏元件(5)，所述温敏元件(5)通过信号线与设置在加热管(1)外的温度计(8)相连。
6.根据权利要求5所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述密封塞(3)上设置有连通密闭气体的气嘴(7)，所述气嘴(7)通过连通管(10)与压强计(9)相连。
7.根据权利要求1所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述标尺(4)设置在加热管(1)外壁1～10mm处。
8.根据权利要求7所述的理想气体定律实验装置，其特征在于，所述加热管(1)的两端设置有凸沿(1`)，所述标尺(4)固定在两凸沿(1`)之间。

说明书全文

理想气体定律实验装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及物理热学实验装置，特别涉及一种有关理想气体定律的实验装置。

背景技术

[0002] 理想气体定律，又称理想气体状态方程或普适气体定律，是描述理想气体在处于平衡态时，压强(p)、体积(V)、温度(T)、物质的量(n)之间关系的状态方程，即pV＝nRT，R为普适气体常数。它是由实验结果和理想气体温标的定义综合得到的。对一定密封气体，n是常数，所以若能证明pV/T不变，则可验证理想气体定律。实际工况中的各种气体，在常压及温度不太低的情况下，都近似地遵守这个状态方程，而且压强越低，近似程度越高。

[0003] 实验教学中常通过对一定的密封气体采用改变体积和(或)改变温度的方式来验证该定律的正确性。现有的实验装置是利用一个含有体积刻度线的管和活塞将一定量的气体密封在其中，并在管外围采用水浴方式或水循环加热方式对其中的气体进行加热控温，这段被密封的气体即作为研究对象，利用置入其中的温敏元件测量气体的温度(T)，利用与密封气体联通的压强传感器测量气体的压强(p)，利用活塞端面对齐的体积刻线读取气体体积(V)。

[0004] 由上述可知，现有技术中的实验装置为了改变气体温度，所采用的方式为水浴或水循环加热方式。这些方法存在如下弊端：①气体温度变化范围小，由于水的沸点及管壁上的热阻限制，气体温度范围窄，普遍在室温至60℃；②气体温度稳定时间长，加热器首先加热水这个不良导热体，再由水通过管壁传递给管内的气体，总体导热系数低，导致气体温度稳定时间长；③功耗大，由于加热器需要先加热水，增加了额外的功耗；④需要对水进行管理，增加了维护成本。发明内容

[0005] 基于上述所述，本实用新型针对现有理想气体定律实验装置中采用水浴或水循环加热方式导致的气体温度变化范围小、气体温度稳定时间长、功耗大的缺陷，提供一种采用薄膜电加热技术的实验装置。

[0006] 本实用新型之目的通过下述技术方案实现：

[0007] 理想气体定律实验装置，包括：加热管；滑动设置于所述加热管中的活塞；设置于加热管外用于测量所述加热管中密闭气体体积的标尺；设置于加热管外用于测量所述加热管中密闭气体温度的温度计；设置于加热管外用于测量所述加热管中密闭气体压强的压强计；特征在于，所述加热管为薄膜电加热管。所述的加热管包括加热管本体及设置于加热管本体管壁外表面上的加热薄膜。加热薄膜可以直接贴于加热管本体管壁外表面，也可以是直接镀在加热管本体管壁外表面。

[0008] 为了使加热管中的气体形成密闭气体，所述加热管远离活塞的一端设置了密封塞，密封塞与活塞共同对加热管中的气体密封。

[0009] 为了便于测量加热管中密闭气体的温度，所述密封塞朝向密闭气体的一侧设置了细支杆，所述细支杆的末端设置有温敏元件，所述温敏元件通过信号线与设置在加热管外的温度计相连。

[0010] 为了便于测量加热管中密闭气体的压强，所述密封塞上设置有连通密闭气体的气嘴，所述气嘴通过连通管与压强计相连。

[0011] 为便于测量加热管中密闭气体的体积，所述加热管优选为半透明或透明状。测量时，通过设置在加热管外壁1～10mm处的标尺读数后换算成体积即可。为了使标尺固定在一个较合理的位置，所述加热管的两端设置有凸沿，所述标尺固定在两凸沿之间。

[0012] 本实用新型的有益效果是：

[0013] 1.由于采用电加热膜直接对加热管本体加热，跳过了加热水的环节，可大幅缩短加热管中密闭气体温度的稳定时间；同时，气体温度变化范围也更宽，可实现室温～>100℃，其上限与加热管的工艺水平相关。

[0014] 2.降低了功耗：由于省去了加热水的环节，不再加热水，因此大大降低了功耗。

[0015] 3.减少了维护成本：由于省去了加热水的环节，无需再对水管理，减少了维护成本。附图说明

[0016] 图1是本实用新型结构示意图；

[0017] 图2是图1的轴侧剖视图；

[0018] 图中：1、加热管；2、活塞；3、密封塞；4、标尺；5、温敏元件；6、细支杆；7、气嘴；8、温度计；9、压强计；10、连通管；11、加热插头。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

[0020] 如图1～2所示，本实施例所公开的理想气体定律实验装置，主要包括：加热管1、活塞2、密封塞3、标尺4、温敏元件5、温度计8、压强计9及加热插头11。其中，加热管1为薄膜电加热管，包括加热管本体1a及设置于加热管本体1a管壁外表面上的加热薄膜1b。加热薄膜1b可以直接贴于加热管本体1a管壁外表面，也可以是直接镀在加热管本体1a管壁外表面。
密封塞3为一个圆形的密封塞，对加热管1的一端进行静密封(气嘴7由连通管10连接至压强计9，等同于密封体)，活塞2对加热管1的另一端进行动密封，因此，加热管1中的气体为密闭气体。温敏元件5通过细支杆6固定在密封塞3上，温敏元件5的信号线穿过密封塞3与温度计
8相连，用于显示密闭气体的温度。密封塞3上的气嘴7用于连通密封塞3两端的气体，压强计
9通过连通管10与气嘴7相连，用于显示密闭气体的压强。活塞2的端面是一个平面，且该平面与标尺4垂直，活塞2的长度适中，确保其端面不会碰撞温敏元件5，以保护温敏元件5。标尺4固定在加热管1外距离加热管1外壁1～10mm处，用于指示密闭气体体积，活塞2端面在标尺4上对齐的刻度值即为此时密闭气体的体积。作为一种优选方案，为了方便标尺4的固定，加热管1的两端设置了凸沿1`，凸沿1`为一个沿着加热管直径方向延伸的延伸体，标尺4可卡接或者是固定或者以其它方式设置在两凸沿1`之间。加热插头11与加热管本体1a外表面的加热薄膜1b 电极相连，通电后，加热管1加热，作为一种优选方案，加热插头11可以与可调输出功率的加热电源相连接，以实现不同的加热温度。

[0021] 实验时，先将连通管10从气嘴7上拔出，然后将活塞2推至加热管1中任意位置(行程范围内)。然后再将连通管10与气嘴7连接。记录此时的温度T0、压强p0、和体积V0。任意改变活塞2位置或改变加热电源的输出功率，待温度、压强稳定后，记录温度Ti、压强pi和体积Vi，若或等式两边的式子在误差范围内近似相等，则可以验证理想气体定律的正确性。

[0022] 上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

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