测量气体压强系数的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及测量气体压强系数（绝对零度）的实验装置，由带有放气阀的密封容器、温度传感器、压力传感器、温度控制及显示模块、压力显示模块、加热丝、降压变压器组成。本发明专利技术通过用温度控制及显示模块控制加在绕在密封容器外面的加热丝上的电功率来调节密封容器内部的气体温度，用温度控制及显示模块和压力显示模块来显示密封容器内部的气体压力随温度的变化规律。

【技术实现步骤摘要】
所属
本技术涉及一种用现代测量技术测量气体压强系数(绝对零度)及验证查理定律的实验装置，用于大学普通物理实验、中学物理实验及演示。
技术介绍
1785年法国人J.A.C.查理提出一定质量的气体，当体积保持不变时，它的压力p随温度t线性地变化，即p＝p0(1+αpt)，式中p0，p分别是0℃和t℃时气体的压强，αp是体积不变的气体的压强系数。实验测定，各种气体的αp≈1/273℃。这就是关于气体热学行为的5个基本实验定律之一的查理定律。十八、十九世纪，随着温度计、压力计的制作和改进，对气体的性质进行进一步深入探讨有了比较坚实的物质基础。由于以前一般使用水银温度计来测量气体温度，用U型管来测量气体压力，且在温度控制上也比较粗糙，使得测量数据误差较大，实验耗时较长，并且有汞蒸气污染。随着电子技术的不断发展，用现代测量技术来测量气体压强系数及验证查理定律以成为可能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种用现代测量技术测量气体压强系数(绝对零度)及验证查理定律的实验装置。本专利技术测量气体压强系数(绝对零度)的实验装置，由带有放气阀的密封容器、温度传感器、压力传感器、温度控制及显示模块、压力显示模块、加热丝、降压变压器组成。其特征是加热丝均匀地绕在密封容器外面并可由温度控制及显示模块控制其加热功率；温度传感器置于密封容器内部并通过导线和温度控制及显示模块电连接；温度控制及显示模块可显示及调节密封容器内部的气体温度；压力传感器通过一导管和密封容器内部相通；压力传感器通过导线和压力显示模块电连接；压力显示模块可显示密封容器内部的压力；绕有加热丝的密封容器的外面裹有一层绝热材料。本专利技术通过用温度控制及显示模块控制加在绕在密封容器外面的加热丝上的电功率来调节密封容器内部的气体温度，用温度控制及显示模块和压力显示模块来显示密封容器内部的气体压力随温度的变化规律。本专利技术采用上述技术构成了一种用现代测量技术测量气体压强系数(绝对零度)及验证查理定律的实验装置，操作简便，直观明了。本专利技术的有益效果是，操作简便，直观明了，为高校大学普通物理实验、中学物理实验提供一种研究气体热学行为的实验装置。附图说明附图是本专利技术的装置示意图。具体实施例方式参见附图、密封容器由容器1、放气阀2、容器盖5组成，容器1和容器盖5间涂有黏结材料，容器盖5上有一小孔，导管6和温度传感器4通过小孔进入密封容器后小孔用黏结材料封闭。导管6在密封容器外的一端接有压力传感器7，压力传感器7和压力显示模块8间用导线电连接。温度传感器4和温度控制及显示模块9用导线电连接。密封容器外绕有加热丝3、加热丝3的一端和降压变压器10的次级的一端电连接、降压变压器10的次级的另一端和温度控制及显示模块9电连接、加热丝3的另一端和温度控制及显示模块9电连接，降压变压器10的初级接220v市电。绕有加热丝的密封容器的外面裹有一层绝热材料。构成本专利技术的测量气体压强系数(绝对零度)的实验装置。实验方法对于一定质量的气体如在实验过程中维持气体的体积不变，如摄氏温度为零度时所对应的压强为P0，由查理定律P＝P0(1+αpt).....................................(1)式中P为温度t℃时的压强，αp为压强系数，t为摄氏温度。通常各种气体在常温和常压下，αp的数值为αp=1273,]]>亦即无论何种气体当温度升高1℃时，在等容情况下其压强升高为P0时的 此外，从(1)式中可知当气体压强趋于零时，对应的摄氏温度 称为绝对零度，被用作热力学温标，以此温标定义的温度即为k氏(开尔文)温度，它与摄氏温度的关系Tk＝t-273k或t＝TK+273℃。通过本专利技术，用作图法和外推法均可得出气体压强系数αp(绝对零度)。(1)开、关放气阀2，以获取压强与大气压相同的一定质量气体。并从福廷气压计上读取室内的大气压强P。(2)接通电源，温度控制及显示模块9显示气体初始温度，压力显示模块8显示“000.0”(相对室内大气压)。(3)设定加热功率通过温度控制及显示模块9的加热功率控制功能将初始加热功率设定为20％(冷天取30％)。(4)打开加热开关，对一定质量的气体加热，稍等气体温度达到某一整数时，读记气体温度t1、气体压强p1值，随后每升高5℃读记一次，共读记12次。注意为了对气体进行缓慢加热，以满足准静态过程，每读记一次数据后，必须重复操作要领(3)，使加热功率以5％递增。(5)用读记的12个ti和Pi值作P-t图，在误差范围内应是一直线，直线的外延线与纵坐标的交点即为P0，直线的斜率k＝P0αp，求得气体压强系数αp=kP0]]>或绝对零度时的热力学温标-1αp=-P0k.]]>利用本实验的数据还可以用最小二乘法拟合直线方程得到αp。1、室内大气压强P＝1032×100Pa2、温度与压强读数值 用以上数据作P-t图可得一条直线，此直线的斜率为 气体压强系数 绝对零度对应的摄氏温度 绝对零度对应的摄氏温度理论值 273-267273×100%=2%]]>权利要求1.一种测量气体压强系数的实验装置，由带有放气阀的密封容器、温度传感器、压力传感器、温度控制及显示模块、压力显示模块、加热丝、降压变压器组成，其特征是加热丝均匀地绕在密封容器外面并可由温度控制及显示模块控制其加热功率，温度传感器置于密封容器内部并通过导线和温度控制及显示模块电连接，温度控制及显示模块可显示及调节密封容器内部的气体温度，压力传感器通过一导管和密封容器内部相通，压力传感器通过导线和压力显示模块电连接，压力显示模块可显示密封容器内部的压力，绕有加热丝的密封容器的外面裹有一层绝热材料。2.根据权利要求1所述的测量气体压强系数的实验装置，其特征是用温度控制及显示模块控制加在绕在密封容器外面的加热丝上的电功率来调节密封容器内部的气体温度，用温度控制及显示模块和压力显示模块来显示密封容器内部的气体压力随温度的变化规律。3.根据权利要求1所述的测量气体压强系数的实验装置，其特征是密封容器由容器(1)、放气阀(2)、容器盖(5)组成，容器(1)和容器盖(5)间涂有黏结材料，容器盖(5)上有一小孔，导管(6)和温度传感器(4)通过小孔进入密封容器后小孔用黏结材料封闭；导管(6)在密封容器外的一端接有压力传感器(7)，压力传感器(7)和压力显示模块(8)间用导线电连接；温度传感器(4)和温度控制及显示模块(9)用导线电连接；密封容器外绕有加热丝(3)、加热丝(3)的一端和降压变压器(10)的次级的一端电连接，降压变压器(10)的次级的另一端和温度控制及显示模块(9)电连接，加热丝(3)的另一端和温度控制及显示模块(9)电连接，降压变压器(10)的初级接220v市电；绕有加热丝的密封容器的外面裹有一层绝热材料。4.权利要求3所述的测量气体压强系数的实验装置的测量方法，其步骤是(1)开、关放气阀2，以获取压强与大气压相同的一定质量气体。并从福廷气压计上读取室内的大气压强P；(2)接通电源，温度控制及显示模块9显示气体初始温度，压力显示模块8显示“000.0”(相对室内大气压)；(3)设定加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量气体压强系数的实验装置，由带有放气阀的密封容器、温度传感器、压力传感器、温度控制及显示模块、压力显示模块、加热丝、降压变压器组成，其特征是：加热丝均匀地绕在密封容器外面并可由温度控制及显示模块控制其加热功率，温度传感器置于密封容器内部并通过导线和温度控制及显示模块电连接，温度控制及显示模块可显示及调节密封容器内部的气体温度，压力传感器通过一导管和密封容器内部相通，压力传感器通过导线和压力显示模块电连接，压力显示模块可显示密封容器内部的压力，绕有加热丝的密封容器的外面裹有一层绝热材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨慧，谢钦安，姚永才，鲍德松，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]