CN202650360U - 压强及温度数显型玻意耳定律演示器 - Google Patents
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Abstract
压强及温度数显型玻意耳定律演示器，包括底座，底座上设有压强传递显示系统和气体体积测试系统，所述压强传递显示系统包括液压室、压力传感器、压强微处理器、压强显示屏、安全阀和进气导管，压力传感器和安全阀设在液压室顶部，压力传感器和压强显示屏分别通过数据线与压强微处理器连接，进气导管的内端管口位于液压室内上部，进气导管上设有位于液压室外部的进气阀，液压室下部通过连接管与气体体积测试系统连通，气体体积测试系统连接有这在底座上的温度数字显示系统。本实用新型设计合理、结构简单，专用性强，实验误差小，并具有极强的可见度，充分提高了教学效果，实用性强，易于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种教学仪器，特别是一种压强及温度数显型玻意耳定律演示器。
背景技术
在新编普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-3册中，讲授“波意耳定律” 时，需要进行探究演示实验。
探究波意耳定律是高中物理教学内容，但是，建国以来一直没有专用仪器，教育部以前的配备教学仪器目录中，采用“气体定律演示器” 来做实验。由于“气体定律演示器” 专用性不强，实验误差较大，可见度不高，严重影响教学效果。2010年教育部颁布新的普通高中理科教学仪器配备标准时，新増了波意耳定律演示器项目。该教学专用仪器目前国内尚无定型产品。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种实验精度高、可见度强、有助于提升教学效果的玻意耳定律演示器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：压强及温度数显型玻意耳定律演示器，包括底座，底座上设有压强传递显示系统和气体体积测试系统，所述压强传递显示系统包括液压室、压力传感器、压强微处理器、压强显示屏、安全阀和进气导管，压力传感器和安全阀设在液压室顶部，压力传感器和压强显示屏分别通过数据线与压强微处理器连接，进气导管的内端管口位于液压室内上部，进气导管上设有位于液压室外部的进气阀，液压室下部通过连接管与气体体积测试系统连通，气体体积测试系统连接有这在底座上的温度数字显示系统。
所述气体体积测试系统包括贮气柱、进排水管和刻度板，进排水管与贮气柱的下部连接，进排水管上设有进排水阀，刻度板设在贮气柱侧部，贮气柱下部与连接管的一端连接；所述液压室和贮气柱都由透明材料制成。
所述温度数字显示系统包括温度传感器、温度微处理器和温度显示屏，温度传感器密封固定在贮气柱的顶部，温度传感器和温度显示屏分别与压强微处理器通过数据线连接。
采用上述技术方案，在课堂上演示时，先打开进排水阀，向贮气柱内并通过连接管向液压室中充入一定量的水，然后关闭进排水阀，接着打开进气阀，通过进气导管向液压室内充入压力气体，压力气体将液压室内的水通过连接管压入到贮气柱中，压力传感器采集到液压室内的压力信号，将压力信号传输给压强微处理器，压强微处理器将压力信号转换为数字信号在压强显示屏上显示出具体压强数值，压力越大，贮气柱上部的空气柱的体积越小。温度传感器将采集到空气柱内的温度信号输送到微处理器，微处理器将温度信号转换为数字信号在温度显示屏上显示出具体温度数值，从而演示一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。用本实用新型做演示实验，任意取10组数据进行计算，平均误差小于1.0％，温度不变值不大于0.1℃。当演示结束后，打开进排水阀，将水排出即可。安全阀起到避免压力过大损坏零部件的作用。
本实用新型设计合理、结构简单，专用性强，实验误差小，并具有极强的可见度，充分提高了教学效果，实用性强，易于推广应用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的压强及温度数显型玻意耳定律演示器，包括底座1，底座1上设有压强传递显示系统和气体体积测试系统，压强传递显示系统包括液压室2、压力传感器3、压强微处理器13、压强显示屏14、安全阀4和进气导管5，压力传感器3和安全阀4设在液压室2顶部，压力传感器3和压强显示屏14分别通过数据线与压强微处理器13连接，进气导管5的内端管口位于液压室2内上部，进气导管5上设有位于液压室2外部的进气阀6。
气体体积测试系统包括贮气柱7、进排水管8和刻度板9，进排水管8与贮气柱7的下部连接，进排水管8上设有进排水阀10，刻度板9设在贮气柱7侧部，贮气柱7下部通过一节连接管11液压室2下部连通。
温度数字显示系统包括温度传感器15、温度微处理器16和温度显示屏17，温度传感器15密封固定在贮气柱7的顶部，温度传感器15和温度显示屏17分别与温度微处理器16通过数据线连接。
贮气柱7用透明材料制造，有效高度不小于400mm，壁厚不小于3mm；可见度较高，气体体积变化测试精确。
刻度板9紧贴在贮气柱7两侧，按气体体积变化分度100等分自上而下设置刻度，毎10等分标有数值，读取方便，计算简便。
压强传递采用液压传递方式，克服了现有的“气体定律演示器”的贮气柱较短，用活塞加压，摩擦生热影响气体温度变化，造成实验误差较大的缺陷。本实用新型的液压室2由透明材料制造，用液体加压，压强传递过程清晰可见，控制平稳，取值精确。
釆用压力传感器3测试压力，通过微处理器13将压力传感器3采集的信号转换成数字信号，在压强显示屏14上显示出来，压力量程为0—0.25Mpa，分度值0.01Mpa，精度4.0级，示值误差应不大于1个分度值。
进气阀6、安全阀4、进排水阀10均应采用金属制品，进气阀6和进排水阀10有方向标识，安全阀4控制液压室2内的压力达到0.20Mpa时自动释压，保证实验安全。
温度显示屏17直接显示实验过程中的温度，充分体现“在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比” 。这是其他同类实验装置所没有的，也是难于做到的。
在课堂上演示时，先打开进排水阀10，通过进排水管8向贮气柱7内并通过连接管11向液压室2中充入一定量的水12，然后关闭进排水阀10，接着打开进气阀6，通过进气导管5向液压室2内充入压力气体，压力气体将液压室2内的水12通过连接管11压入到贮气柱7中，贮气柱7内的水柱上升，空气柱体积减小，压力传感器3采集到液压室2内的压力信号，将压力信号传输给压强微处理器13，压强微处理器13将压力信号转换为数字信号在压强显示屏14上显示出具体压强数值，数值越大，贮气柱7上部的空气柱的体积越小。温度传感器15将采集到空气柱内的温度信号输送到微处理器16，微处理器16将温度信号转换为数字信号在温度显示屏17上显示出具体温度数值，从而演示一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。当演示结束后，打开进排水阀10，将水排出即可。
Claims (3)
1.压强及温度数显型玻意耳定律演示器，包括底座，底座上设有压强传递显示系统和气体体积测试系统，其特征在于：所述压强传递显示系统包括液压室、压力传感器、压强微处理器、压强显示屏、安全阀和进气导管，压力传感器和安全阀设在液压室顶部，压力传感器和压强显示屏分别通过数据线与压强微处理器连接，进气导管的内端管口位于液压室内上部，进气导管上设有位于液压室外部的进气阀，液压室下部通过连接管与气体体积测试系统连通，气体体积测试系统连接有这在底座上的温度数字显示系统。
2.根据权利要求1所述的压强及温度数显型玻意耳定律演示器，其特征在于：所述气体体积测试系统包括贮气柱、进排水管和刻度板，进排水管与贮气柱的下部连接，进排水管上设有进排水阀，刻度板设在贮气柱侧部，贮气柱下部与连接管的一端连接；所述液压室和贮气柱都由透明材料制成。
3.根据权利要求2所述的带压力表温度数显型玻意耳定律演示器，其特征在于：所述温度数字显示系统包括温度传感器、温度微处理器和温度显示屏，温度传感器密封固定在贮气柱的顶部，温度传感器和温度显示屏分别与压强微处理器连接。
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