CN201397603Y - 可变容积密闭升华演示器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种实验用具，具体为一种可变容积密闭升华演示器，解决现有演示装置由于结构不合理均存在各自不同缺点的问题，包括两端带有凹坑的空心玻璃管以及玻璃手柄，玻璃手柄为空心状，空心玻璃管与玻璃手柄连通，两者可制成一体或者空心玻璃管一侧设有接口短管，玻璃手柄与接口短管采用插接方式连接，玻璃手柄内设有与其滑动密封配合的活塞，有以下优点，1、密闭，不浪费，不污染环境，可重复使用；2、容积可变，克服了现有装置所发生的化学现象混乱的缺点，符合高中教学目的；3、物质升华时，用力顶住玻璃手柄内的活塞，可观察到固态、液态和气态三相共存的现象，用作大学教学仪器；4、可用于各种易升华物质的性质演示实验。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种实验用具，具体为一种可变容积密闭升华演示器。
背景技术
公知，碘元素符号I，53号元素，相对原子质量为127，位于周期表第5周期VIIA族，碘单质，分子式I2，是由两个碘原子形成的双原子分子，常温下为紫黑色晶体。碘单质的升华现象，由于碘的蒸气压比较大，碘的三相点是114.15℃，此时蒸气压为1.19×104帕，在加热时，固态碘可直接化为蒸气，这就是碘的升华现象，但如果实验时蒸气压超过1.19×104帕，就会出现液态的碘。
高中化学实验中，在80年代，化学教学中主要采用烧杯、置于烧杯上方的表面皿以及置于烧杯下方的石棉网、酒精灯等来观察碘的升华现象，具体步骤是在烧杯中装适量碘晶体，置于放有石棉网的三角架上，烧杯口盖一盛有少量冷水的表面皿，用酒精灯加热烧杯底部，便可观察到烧杯内的碘变化成紫色的蒸气，蒸气上升遇到冷的表面皿后，又直接变化为固态碘凝结在表面皿下方，升华现象很明显，但缺点是由于该装置不密闭，表面皿不能盖严烧杯口，所以蒸气压低于1.19×104帕，实验时会有碘蒸气逸出，污染实验环境，另外碘的浪费也比较严重，每次实验都必须添加新的碘固体。
为了克服上述缺陷，90年代出现了一种新的实验装置，即在一个两端有凹坑的密闭玻璃管中放入少量碘晶体，中间连接一根细玻璃手柄，实验时，在上边的凹坑中盛入少量冷水，用酒精灯加热下边的碘，碘变成蒸气后遇冷凝结到上边凹坑内壁，下次实验时再颠倒过来，便可重复使用。以上装置为密闭体系，不浪费碘，不污染，可重复使用，而且操作简单，与原有装置相比，有了很大的改进，但是加热时的现象与教学不吻合，开始加热时，碘晶体升华直接变成蒸气，但继续加热时，由于碘蒸气越来越浓，并且玻璃管容积不可变，蒸气压很快超过了1.19×104帕，碘就变成了紫黑色的液态，而高中化学教学中，这个实验的目的是让学生观察固态直接变成气态的升华现象，液态碘的出现容易引起学生的困惑，老师若做深入解释，又超出了高中教学大纲的范围，造成教学的矛盾。上述问题也同样存在于其它物质的升华实验中，比如萘等化学物质。
发明内容
本实用新型为了解决现有用于化学物质升华的两种演示装置由于结构不合理均存在各自不同缺点的问题，提供一种可变容积密闭升华演示器。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：可变容积密闭升华演示器，包括两端带有凹坑的空心玻璃管以及与空心玻璃管一侧连接的玻璃手柄，本实用新型的创新点在于玻璃手柄为空心状，空心玻璃管与玻璃手柄连通，玻璃手柄内设有与其滑动密封配合的活塞。采用本实用新型的结构设计，在实验过程中，当空心玻璃管内气压超过1.19×104帕时，由于空心玻璃管与空心的玻璃手柄贯通，所以内部气压会推动玻璃手柄内的活塞向外移动，直至内部气压与外界气压相同；随着碘蒸气的凝结，内部气压慢慢下降，活塞又回归原位，以便下次实验重复使用，实现了空心玻璃管既容积可变、又密闭的目的。
为了进一步优化本实用新型的结构，完善其功能，又进行了以下结构设计，空心玻璃管与玻璃手柄的连接方式有以下两种，一是空心玻璃管与玻璃手柄制成一体；二是空心玻璃管一侧设有与其相通的接口短管，玻璃手柄与接口短管采用插接方式活动连接，这种连接方式为分体式结构，通过接口短管将两者连接起来，这样，当空心玻璃管不慎炸裂后，玻璃手柄仍可继续使用，可降低使用成本，而且通过接口短管可向空心玻璃管补充化学物质或更换其它物质；
所述活塞可为置于玻璃手柄内的活塞块，也可为置于玻璃手柄内的活塞杆，活塞杆末端伸出玻璃手柄，本实用新型优选活塞杆，操作比较方便，活塞杆与玻璃手柄的配合类似于玻璃注射器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点，1、密闭，克服了现有第一种装置的缺点，不浪费化学物质，不污染环境，可重复使用；2、容积可变，克服了现有第二种装置所发生的化学现象混乱的缺点，符合高中教学目的；3、若化学物质升华过程中，用力顶住玻璃手柄内的活塞，可观察到固态、液态和气态三相共存的现象，此时可用作大学的教学仪器；4、适用范围广，可用于各种易升华物质的性质演示实验，比如碘、萘等；总之，本实用新型结构简单，设计合理、巧妙，操作简便，具有很好的推广价值。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图之一
图2为本实用新型的结构示意图之二
图中：1-凹坑 2-空心玻璃管 3-玻璃手柄 4-接口短管 5-活塞
具体实施方式
可变容积密闭升华演示器，包括两端带有凹坑1的空心玻璃管2以及与空心玻璃管2一侧连接的玻璃手柄3，玻璃手柄3为空心状，空心玻璃管2与玻璃手柄3连通，玻璃手柄3内设有与其滑动密封配合的活塞5，如图1所示，活塞5为置于玻璃手柄内的活塞块，如图2所示，活塞5为置于玻璃手柄内的活塞杆，活塞杆末端伸出玻璃手柄，与玻璃注射器结构一样。空心玻璃管2与玻璃手柄3制成一体或者空心玻璃管2一侧设有与其相通的接口短管4，玻璃手柄3与接口短管4采用插接方式活动连接，空心玻璃管、接口短管与玻璃手柄可分别制成标准件，使用时直接插接即可。
以碘的升华为例，说明该演示器的使用方法：在空心玻璃管内装入碘晶体，使用时，将空心玻璃管竖起来，碘晶体落在空心玻璃管下端的凹坑内壁，在位于上端的凹坑中加少量冷水，然后在下端凹坑下方进行加热，碘晶体开始升华，随着温度升高和碘蒸气的增多，玻璃手柄内的活塞块向外移动，使内部气压与外界相等，当碘蒸气压低于1.19×104帕时，便观察到固态碘直接升华为碘蒸气；随着碘蒸气慢慢上升并遇冷凝结在上端凹坑内壁后，活塞块又回归原位，下次实验仍可重复使用。
Claims (5)
1、一种可变容积密闭升华演示器，包括两端带有凹坑(1)的空心玻璃管(2)以及与空心玻璃管(2)一侧连接的玻璃手柄(3)，其特征是玻璃手柄(3)为空心状，空心玻璃管(2)与玻璃手柄(3)连通，玻璃手柄(3)内设有与其滑动密封配合的活塞(5)。
2、根据权利要求1所述的可变容积密闭升华演示器，其特征是空心玻璃管(2)与玻璃手柄(3)制成一体。
3、根据权利要求1所述的可变容积密闭升华演示器，其特征是空心玻璃管(2)一侧设有与其相通的接口短管(4)，玻璃手柄(3)与接口短管(4)采用插接方式活动连接。
4、根据权利要求1或2或3所述的可变容积密闭升华演示器，其特征是所述活塞(5)为置于玻璃手柄内的活塞块。
5、根据权利要求1或2或3所述的可变容积密闭升华演示器，其特征是所述活塞(5)为置于玻璃手柄内的活塞杆，活塞杆末端伸出玻璃手柄。
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|---|---|---|---|---|
| CN106097868A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 龚云超 | 一种智能加热教学器材 |
| WO2023142117A1 (zh) * | 2022-01-30 | 2023-08-03 | 杭州电子科技大学技术转移有限公司 | 一种轴径可变的卷轴 |
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2009
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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