[发明专利]平衡、渗透演示仪

说明书

技术领域

该发明涉及一种教学用具，是一种模拟化学平衡及渗透的教学用具。

背景技术

现行市场上的没有出售模拟化学平衡及渗透的教学用具，教师在讲解化学平衡原理的时候非常困难。化学平衡是非常抽象的概念，要用语言描述清楚看不见摸不着化学反应原理，学生接受起来会感到非常吃力，几乎所有的学生都感到化学平衡一章最难学。究其原因是因为化学平衡状态的概念、特征、和形成过程弄不清楚。 

发明内容

为了解决以上问题，我发明一种平衡、渗透演示仪。该演示仪能把微观的、抽象的化学反应原理形象化。用看得见摸得着的宏观现象模拟化学平衡状态形成过程和特征，模拟半透膜的渗透过程和细胞膜扩散过程。学生通过观察宏观现象很直观的认识抽象问题，记忆更持久、学习效率更高。

使用方法：

把一些塑料小球放在空腔上部左边，打开风扇，小球被风吹起，在碰撞中不断有小球通过格网（2）进入右边空间。此时，左边球多，单位时间内，由左边进入右边的小球速率大于由右边进入左边的小球速率，随着左边小球减少右边小球增多，单位时间内，由左边进入右边的小球速率减小，由右边进入左边的小球速率增大，这段时间小球整体上向右端移动。一段时间后，两边小球数量相当，单位时间内，从左边到右边的小球和从右边到左边的小球数量相同，左右两边小球数不变，整体上小球不移动。

这样可以模拟化学平衡状态的形成过程。反应刚开始，反应物浓度最大，生成物浓度为0，正反应速率最大，逆反应速率为0，平衡向正方向进行，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增加，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增加，直到正逆反应速率相等，化学反应达到平衡。化学平衡是动态平衡，平衡后正逆反应还在进行，只是正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不变。

此时关闭风扇，我们可以再往左边加一些小球，打开风扇，单位时间内从左向右的小球数量大于从右向左的小球数量，小球整体向右移动，直到左右两边小球个数相当，小球整体不移动。可以模拟在外界条件发生改变时平衡的移动，当增加反应物浓度时，正反应的速率突然增大，正反应速率大于逆反应速率，反应向正方向进行。随着反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增加，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，直到正逆反应速率相等，化学反应重新达到平衡。

该教具还可以演示胶体分散质透过半透膜的过程。开始，半透膜内胶体分散质浓度最大，半透膜外胶体分散质浓度为0，胶体分散质就会向外扩散。随着半透膜内分散质粒子浓度减小，半透膜外分散质粒子浓度增加，向半透膜外扩散的速率逐渐减小，向半透膜内扩散的速率逐渐增大，这段时间向外扩散的速率大于向内扩散的速率，整体向外扩散，直到分散质向内和向外扩散的速率相等时，扩散达到平衡，半透膜内外粒子浓度相等。

同理，该自制教具还可以演示生物学上粒子透过细胞膜向细胞内扩散或向细胞外扩散。如果细胞内粒子浓度大，那么该粒子向细胞外扩散的速率大于向内扩散的速率，粒子整体向细胞膜外扩散，直到细胞膜内外粒子浓度相等。如果细胞内粒子浓度小，该粒子向细胞外扩散的速率小于向细胞内扩散的速率，粒子整体向细胞膜内扩散，直到细胞膜内外粒子浓度相等。

附图说明

图1为该发明的结构示意图

1、窗纱  2、格网  3、透明空心球  4、底座（中央安装风扇）5、风洞。

具体实施方式

如图1所示，该发明有一个透明空心球（3）（或用两个半球形透明罩扣在一起），内径约20cm，在透明空心球内部自上而下用三层窗纱（1）隔成上下两个部分，下部分是风洞（5），它的作用是让风吹向规定的方向，上部分设有一个格网（2），把上部空腔分成左右两个二部分，格网的缝隙比窗纱大，窗纱的缝隙不能透过塑料小球，只是用来通风，格网的缝隙可以透过塑料小球。下端设有正方体底座，底座中央安装风扇。