CN103150947B - 密封式托里拆利实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封式托里拆利实验装置及实验方法，包括：水银瓶、胶盖、玻璃管、托里拆利管。在玻璃管中部的三通管外端设有玻璃阀门；玻璃管一端通过胶盖伸入水银瓶内，另一端为圆弧形，通过胶管与托里拆利管相连接；托里拆利管下端通过胶盖插入水银瓶内，本装置制作时在水银瓶内充入2/3的水银。打开胶管夹及玻璃阀门，将所述装置顺时针缓慢旋转约90度，水银注入托里拆利管后用胶管夹夹住胶管，将装置恢复竖直，水银柱下降一定高度后保持在一定位置上，两水银面的高度差不随玻璃管的倾斜而变化，该段水银柱产生的压强就等于当时当地的大气压值。实验简洁、直观，测量精确，安全可靠。

Description

密封式托里拆利实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及一种物理实验装置，尤其涉及一种密封式托里拆利实验装置及实验方法。

背景技术

托里拆利实验是历史上著名的用来测定大气压强的实验，这是一个非常精彩的科学实验。但是作为学生实验却存在很多问题，传统的实验方法，水银灌注时难免撒落造成污染，许多改进的实验装置虽不用灌注水银，但结构复杂，影响物理概念的理解，装置不可靠，使用时仍有水银撒落、蒸发污染环境，操作难度大、测量精度低、携带不方便等。水银蒸发、撒落污染环境问题在国内外也都一直没有得到很好地解决，因此，至今这一实验很难在课堂进行演示教学，一般只能在黑板上讲一讲，但学生无法相信大气压会使水银柱保持在竖起的玻璃管中，也看不出是大气压强作用的结果，对教学效果带来极大的影响。

本发明设计的密封式托里拆利实验装置及实验方法可以很好地解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无污染的密封式托里拆利实验装置，以便于在课堂进行演示托里拆利实验。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

密封式托里拆利实验装置及实验方法，包括：水银瓶1、胶盖2、玻璃管4、托里拆利管7。玻璃管4的中部为三通管，在三通管外端设有玻璃阀门3；玻璃管4的一端通过胶盖2伸入水银瓶1内，另一端为圆弧形，通过胶管5与托里拆利管7相连接；托里拆利管7下端通过胶盖2插入水银瓶1内。

所述的胶管5上设有胶管夹6，水银瓶1内充有水银。

当玻璃阀门3处于关闭位置时，玻璃管4与托里拆利管7、胶管5、水银瓶1内部构成密闭空腔。

所述的水银瓶内水银液面高于托里拆利管7下端4-6mm，玻璃管4下端高于水银面6-8mm。

本发明实施例还提供了密封式托里拆利实验装置的实验演示方法，包括：

采用上述的实验装置；

水银瓶1内充有约2/3的水银，打开胶管夹6及玻璃阀门3，使水银液面和大气相连通，将所述装置顺时针缓慢旋转约90度至图2所示位置，水银缓慢注入托里拆利管7，当水银通过托里拆利管7、胶管5到达玻璃管4的圆弧形管内时，用胶管夹6夹住胶管5，将装置恢复竖直，托里拆利管内水银柱开始下降，托里拆利管7上端出现托里拆利真空。水银柱下降一定高度后保持在一定位置上，水银瓶1内水银面和托里拆利管7上部水银面的高度差不随玻璃管的倾斜而变化，该段水银柱产生的压强就等于当时当地的大气压值。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的密封式托里拆利实验装置及实验方法，解决了托里拆利实验不能在课堂进行演示教学以及实验中存在的困难。实验仪器整体性好，简单精巧，安全可靠，演示过程简洁、明了、直观，测量准确，操作方便。封闭式的托里拆利实验装置，不用灌注水银，只在实验的短暂时间内打开玻璃阀门3，平时总是处于封闭状态，所以不会造成任何污染。已经制作好的实验装置，不用操作人员有任何接触水银，即可轻松完成实验，平时放入柜中，使用方便、快捷，使托里拆利实验可以真正进入课堂教学。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的密封式托里拆利实验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的密封式托里拆利实验装置的实验原理演示图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

如图1所示，密封式托里拆利实验装置，包括：水银瓶1、玻璃管4与托里拆利管7，玻璃管4的中部为三通管，在三通管外端设有玻璃阀门3；玻璃管4的一端通过胶盖2伸入水银瓶1内，另一端为圆弧形，通过胶管5与托里拆利管7相连接；托里拆利管7下端通过胶盖2插入水银瓶1内。

所述的胶管5上设有胶管夹6。

所述的玻璃管4内径为3mm，管壁厚大于2mm。

所述的托里拆利管7长度为90厘米，内径为1-1.5mm，管壁厚大于3mm。

所述的水银瓶1直径为60mm，高80mm，壁厚大于3mm。

当玻璃阀门3处于关闭位置时，玻璃管4与托里拆利管7、胶管5、水银瓶1内部构成密闭空腔。

水银瓶1内充有水银，水银液面高于托里拆利管7下端4-6mm，玻璃管4下端高于水银面6-8mm。

工作原理

本实验装置制作时，水银瓶1内注入一定量的水银如图1，水银约在水银瓶1高度的2/3，满足使用要求即可。打开胶管夹6及玻璃阀门3，使水银液面和大气相连通，将所述装置按图1所示位置顺时针缓慢旋转约90度至图2所示位置，水银缓慢注入托里拆利管7，为使托里拆利管7、胶管5中的空气排出；可轻轻振动装置协助空气排出，水银注入托里拆利管7、通过胶管5到达玻璃管4的圆弧形管内，此时水银瓶1中水银液面仍高于托里拆利管7下端面而低于玻璃管4下端面，因托里拆利管7内径仅约1.5mm，少量水银即可灌满。

其次，用胶管夹6夹住胶管5，将装置恢复竖直，玻璃管4的圆弧形管内多余的极少量水银通过玻璃管4落回水银瓶1内，此时托里拆利管7内水银柱开始下降，托里拆利管7上端出现托里拆利真空。水银柱下降一定高度后保持在一定位置上，水银瓶1内水银面和托里拆利管7上部水银面的高度差不随玻璃管的倾斜而变化，该段水银柱产生的压强就等于当时当地的大气压值。

测量大气压强支撑的水银柱高度，可通过米尺测量。

实验结束后，打开胶管夹6，则水银落回水银瓶1中。关闭玻璃阀门3，水银即处于封闭状态，可长期保存，随时使用，不会污染环境。或者挂在墙壁，用于监测当地大气压值。

本实验装置，具有不撒落水银，可演示水银灌装、测水银柱高度及实验结束后水银流回瓶内等全过程，物理意义清晰明确，可完整再现历史上托里拆利实验的真实效果，并可用作大气压测量仪测量当地大气压值，长期使用。

用此装置测量大气压值，精度远超过传统实验方法，可达99％以上，满足教学实验及科学实验的一般测量要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种密封式托里拆利实验装置，包括水银瓶、胶盖、玻璃管、托里拆利管；其特征在于：在玻璃管中部的三通管外端设有玻璃阀门，玻璃管一端通过胶盖伸入水银瓶内，另一端为圆弧形，通过胶管与托里拆利管相连接，胶管上设有胶管夹，托里拆利管下端通过胶盖插入水银瓶内；实验装置制作时在水银瓶内充入2/3的水银，水银液面高于托里拆利管下端面而低于玻璃管下端面。

2.一种密封式托里拆利实验方法，其特征在于，包括：

采用上述权利要求1所述的实验装置；

打开胶管夹及玻璃阀门，使水银液面和大气相连通，将所述装置顺时针缓慢旋转约90度，水银注入托里拆利管后用胶管夹夹住胶管，将装置恢复竖直，水银柱下降一定高度后保持在一定位置上，水银瓶内水银面和托里拆利管上部水银面的高度差不随玻璃管的倾斜而变化，该段水银柱产生的压强就等于当时当地的大气压值。