測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法
專利匯可以提供測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)( 絕對(duì)零度 )的實(shí)驗(yàn)裝置，由帶有放氣 閥 的密封容器、 溫度 傳感器 、 壓 力 傳感器 、 溫度控制 及顯示模 塊 、壓力顯示模塊、加熱絲、降壓 變壓器 組成。本發(fā)明通過(guò)用溫度控制及顯示模塊控制加在繞在密封容器外面的加熱絲上的電功率來(lái)調(diào)節(jié)密封容器內(nèi)部的氣體溫度，用溫度控制及顯示模塊和壓力顯示模塊來(lái)顯示密封容器內(nèi)部的氣體壓力隨溫度的變化規(guī)律。，下面是測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法專利的具體信息內(nèi)容。
1、一種測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，由帶有放氣閥的密封容器、溫度傳感器、壓力傳 感器、溫度控制及顯示模塊、壓力顯示模塊、加熱絲、降壓變壓器組成，其特征是：加熱絲 均勻地繞在密封容器外面并可由溫度控制及顯示模塊控制其加熱功率，溫度傳感器置于密封 容器內(nèi)部并通過(guò)導(dǎo)線和溫度控制及顯示模塊電連接，溫度控制及顯示模塊可顯示及調(diào)節(jié)密封 容器內(nèi)部的氣體溫度，壓力傳感器通過(guò)一導(dǎo)管和密封容器內(nèi)部相通，壓力傳感器通過(guò)導(dǎo)線和 壓力顯示模塊電連接，壓力顯示模塊可顯示密封容器內(nèi)部的壓力，繞有加熱絲的密封容器的 外面裹有一層絕熱材料。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是用溫度控制及顯示模 塊控制加在繞在密封容器外面的加熱絲上的電功率來(lái)調(diào)節(jié)密封容器內(nèi)部的氣體溫度，用溫度 控制及顯示模塊和壓力顯示模塊來(lái)顯示密封容器內(nèi)部的氣體壓力隨溫度的變化規(guī)律。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是密封容器由容器(1)、 放氣閥(2)、容器蓋(5)組成，容器(1)和容器蓋(5)間涂有黏結(jié)材料，容器蓋(5)上 有一小孔，導(dǎo)管(6)和溫度傳感器(4)通過(guò)小孔進(jìn)入密封容器后小孔用黏結(jié)材料封閉；導(dǎo) 管(6)在密封容器外的一端接有壓力傳感器(7)，壓力傳感器(7)和壓力顯示模塊(8)間 用導(dǎo)線電連接；溫度傳感器(4)和溫度控制及顯示模塊(9)用導(dǎo)線電連接；密封容器外繞 有加熱絲(3)、加熱絲(3)的一端和降壓變壓器(10)的次級(jí)的一端電連接，降壓變壓器(10) 的次級(jí)的另一端和溫度控制及顯示模塊(9)電連接，加熱絲(3)的另一端和溫度控制及顯 示模塊(9)電連接，降壓變壓器(10)的初級(jí)接220v市電；繞有加熱絲的密封容器的外面 裹有一層絕熱材料。
4、權(quán)利要求3所述的測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)量方法，其步驟是：
(1)開(kāi)、關(guān)放氣閥2，以獲取壓強(qiáng)與大氣壓相同的一定質(zhì)量氣體。并從福廷氣壓計(jì)上讀 取室內(nèi)的大氣壓強(qiáng)P；
(2)接通電源，溫度控制及顯示模塊9顯示氣體初始溫度，壓力顯示模塊8顯示“000.0” (相對(duì)室內(nèi)大氣壓)；
(3)設(shè)定加熱功率：通過(guò)溫度控制及顯示模塊9的加熱功率控制功能將初始加熱功率 設(shè)定為20％(冷天取30％)；
(4)打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體加熱，稍等氣體溫度達(dá)到某一整數(shù)時(shí)，讀記氣 體溫度t1、氣體壓強(qiáng)p1值，隨后每升高5℃讀記一次，共讀記12次。注意：為了對(duì)氣體進(jìn)行 緩慢加熱，以滿足準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，每讀記一次數(shù)據(jù)后，必須重復(fù)操作要領(lǐng)(3)，使加熱功率以 5％遞增；
(5)用讀記的12個(gè)ti和Pi值作P-t圖，在誤差范圍內(nèi)應(yīng)是一直線，直線的外延線與縱 坐標(biāo)的交點(diǎn)即為P0，直線的斜率k＝P0αp，求得氣體壓強(qiáng)系數(shù) 或絕對(duì)零度時(shí)的熱力學(xué) 溫標(biāo) 或用最小二乘法擬合直線方程得到αp。
所屬技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)(絕對(duì)零度)及驗(yàn)證查理定律的 實(shí)驗(yàn)裝置，用于大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)、中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)及演示。
背景技術(shù)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)(絕對(duì)零度)及驗(yàn)證查理定 律的實(shí)驗(yàn)裝置。
本發(fā)明測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)(絕對(duì)零度)的實(shí)驗(yàn)裝置，由帶有放氣閥的密封容器、溫度傳 感器、壓力傳感器、溫度控制及顯示模塊、壓力顯示模塊、加熱絲、降壓變壓器組成。其特 征是：加熱絲均勻地繞在密封容器外面并可由溫度控制及顯示模塊控制其加熱功率；溫度傳 感器置于密封容器內(nèi)部并通過(guò)導(dǎo)線和溫度控制及顯示模塊電連接；溫度控制及顯示模塊可顯 示及調(diào)節(jié)密封容器內(nèi)部的氣體溫度；壓力傳感器通過(guò)一導(dǎo)管和密封容器內(nèi)部相通；壓力傳感 器通過(guò)導(dǎo)線和壓力顯示模塊電連接；壓力顯示模塊可顯示密封容器內(nèi)部的壓力；繞有加熱絲 的密封容器的外面裹有一層絕熱材料。
本發(fā)明通過(guò)用溫度控制及顯示模塊控制加在繞在密封容器外面的加熱絲上的電功率來(lái)調(diào) 節(jié)密封容器內(nèi)部的氣體溫度，用溫度控制及顯示模塊和壓力顯示模塊來(lái)顯示密封容器內(nèi)部的 氣體壓力隨溫度的變化規(guī)律。
本發(fā)明采用上述技術(shù)構(gòu)成了一種用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)測(cè)量氣體壓強(qiáng)系數(shù)(絕對(duì)零度)及驗(yàn)證 查理定律的實(shí)驗(yàn)裝置，操作簡(jiǎn)便，直觀明了。
本發(fā)明的有益效果是，操作簡(jiǎn)便，直觀明了，為高校大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)、中學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 提供一種研究氣體熱學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置。
附圖說(shuō)明
附圖是本發(fā)明的裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)驗(yàn)方法
對(duì)于一定質(zhì)量的氣體如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中維持氣體的體積不變，如攝氏溫度為零度時(shí)所對(duì)應(yīng) 的壓強(qiáng)為P0，由查理定律：
??????????????????????P＝P0(1+αpt).....................................(1)
式中P為溫度t℃時(shí)的壓強(qiáng)，αp為壓強(qiáng)系數(shù)，t為攝氏溫度。
通常各種氣體在常溫和常壓下，αp的數(shù)值為： 亦即無(wú)論何種氣體當(dāng)溫度升高 1℃時(shí)，在等容情況下其壓強(qiáng)升高為P0時(shí)的 此外，從(1)式中可知當(dāng)氣體壓強(qiáng)趨于零 時(shí)，對(duì)應(yīng)的攝氏溫度 稱為絕對(duì)零度，被用作熱力學(xué)溫標(biāo)，以此溫標(biāo)定義 的溫度即為k氏(開(kāi)爾文)溫度，它與攝氏溫度的關(guān)系：Tk＝t-273k或t＝TK+273℃。
通過(guò)本發(fā)明，用作圖法和外推法均可得出氣體壓強(qiáng)系數(shù)αp(絕對(duì)零度)。
(1)開(kāi)、關(guān)放氣閥2，以獲取壓強(qiáng)與大氣壓相同的一定質(zhì)量氣體。并從福廷氣壓計(jì)上讀 取室內(nèi)的大氣壓強(qiáng)P。
(2)接通電源，溫度控制及顯示模塊9顯示氣體初始溫度，壓力顯示模塊8顯示“000.0” (相對(duì)室內(nèi)大氣壓)。
(3)設(shè)定加熱功率：通過(guò)溫度控制及顯示模塊9的加熱功率控制功能將初始加熱功率 設(shè)定為20％(冷天取30％)。
(4)打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體加熱，稍等氣體溫度達(dá)到某一整數(shù)時(shí)，讀記氣 體溫度t1、氣體壓強(qiáng)p1值，隨后每升高5℃讀記一次，共讀記12次。注意：為了對(duì)氣體進(jìn)行 緩慢加熱，以滿足準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，每讀記一次數(shù)據(jù)后，必須重復(fù)操作要領(lǐng)(3)，使加熱功率以 5％遞增。
(5)用讀記的12個(gè)ti和Pi值作P-t圖，在誤差范圍內(nèi)應(yīng)是一直線，直線的外延線與縱 坐標(biāo)的交點(diǎn)即為P0，直線的斜率k＝P0αp，求得氣體壓強(qiáng)系數(shù) 或絕對(duì)零度時(shí)的熱力學(xué) 溫標(biāo) 利用本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)還可以用最小二乘法擬合直線方程得到αp。
[數(shù)據(jù)與結(jié)果]
1、室內(nèi)大氣壓強(qiáng)P＝1032×100Pa
2、溫度與壓強(qiáng)讀數(shù)值 ??t℃ ??P×100Pa ??加熱功率 ??t℃ ??P×100Pa ??加熱功率 ??17.0 ??1.0 ??57.0 ??145.0 ??65％ ??22.0 ??18.5 ??30％ ??62.0 ??163.0 ??70％ ??27.0 ??37.0 ??35％ ??67.0 ??181.0 ??75％ ??32.0 ??54.0 ??40％ ??72.0 ??200.0 ??80％ ??37.0 ??73.0 ??45％ ??77.0 ??218.5 ??85％ ??42.0 ??91.0 ??50％ ??82.0 ??237.0 ??90％ ??47.0 ??109/5 ??55％ ??87.0 ??52.0 ??128.0 ??60％
用以上數(shù)據(jù)作P-t圖可得一條直線，此直線的斜率為：
氣體壓強(qiáng)系數(shù)：
絕對(duì)零度對(duì)應(yīng)的攝氏溫度：
絕對(duì)零度對(duì)應(yīng)的攝氏溫度理論值：
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