[发明专利]一种验证理想气体状态方程的实验装置

说明书

技术领域

本发明属于热学领域，具体涉及一种验证理想气体状态方程的实验装置。

背景技术

理想气体状态方程是描述气体在处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度等宏观状态参量关系的方程。其方程为PV＝nRT。这个方程有3个变量：P是指气体的压强，V为气体的体积，T则表示气体的热力学温度，n表示气体物质的量，本装置研究的是封闭容器内的气体，物质的量为一常量，R是普适气体常量，是一常数。为验证理想气体方程需对气体处于平衡态时的宏观状态参量进行测量，目前大学物理中没有验证理想气体状态方程的实验装置。综上所述，所以我设计了一种验证理想气体状态方程的实验装置。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种验证理想气体状态方程的实验装置。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种验证理想气体状态方程的实验装置，包括机械挡板、针管和柱塞，所述针管为以透明材料制作而成并且在针管侧壁上设有刻度：所述针管上插入柱塞：所述柱塞的相近于末端位置套上机械挡板；所述针管的前端连接有四通阀；且所述四通阀的连接所述针管的部位设有温度传感器；所述四通阀的两个侧面的输出端上分别设有压力传感器和泄压阀；所述四通阀另一个输出端为连接在数据处理与显示模块上。

作为本发明的进一步优化方案，所述温度传感器包括一个低热质量的热敏电阻；且所述热敏电阻的响应时间大约是1/2秒。

作为本发明的进一步优化方案，所述压力传感器连接所述四通阀时，将导管连接压力端口，对于柱塞不同的初始位置，连接头可以断开，也可重新连接；并且所有其余透明塑料管的连接件已粘合固定到位，不能脱离开。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：该新型针管柱塞处设计一机械档板，用于保护针管底部的温度传感器，气体压缩后的体积通过机械档杆来确定，利用压力传感器、温度传感器测量气体的压强和温度，气体的体积由针管上的刻度得到，通过推柱塞的方式改变气体的平衡态，使实验变得直观，准确简便。可以实现等温过程，变温过程等多种准静态过程的测量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、针管；2、柱塞；3、机械挡板；4、四通阀；5、温度传感器；6、压力传感器；7、泄压阀；8、数据处理与显示模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种验证理想气体状态方程的实验装置，包括机械挡板(3)、针管(1)和柱塞(2)，所述针管(1)为以透明材料制作而成并且在针管(1)侧壁上设有刻度：所述针管(1)上插入柱塞(2)：所述柱塞(2)的相近于末端位置套上机械挡板(3)；所述针管(1)的前端连接有四通阀(4)；且所述四通阀(4)的连接所述针管(1)的部位设有温度传感器(5)；所述四通阀(4)的两个侧面的输出端上分别设有压力传感器(6)和泄压阀(7)；所述四通阀(4)另一个输出端为连接在数据处理与显示模块(8)上；所述温度传感器(5)包括一个低热质量的热敏电阻；且所述热敏电阻的响应时间大约是1/2秒；所述压力传感器(6)连接所述四通阀(4)时，将导管连接压力端口，对于柱塞不同的初始位置，连接头可以断开，也可重新连接；并且所有其余透明塑料管的连接件已粘合固定到位，不能脱离开。

所述本新型装置在这个实施例中，打开泄压阀，将针管柱塞置于体积V₁处，关闭泄压阀。以针管内封闭的一定量的气体为研究对象，记录柱塞当前位置下针管内气体体积V₁，压强P₁，温度T₁，推进针管柱塞到底，完全压住柱塞，保持该位置一段时间，记录气体被压缩后平衡态的状态体积V₂，压强P₂，温度T₂。计算前后2种平衡态的PV/T的值，并比较，在误差允许范围内近似相等则理想气体状态方程得以验证。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。