CN203644287U - 一种能源转换的演示装置 - Google Patents

Abstract

一种能源转换的演示装置，包括太阳能电池板、连接有第一通电元件的第一支路、连接有第二通电元件的第二支路以及装有水的U型管；该第一支路的一端与太阳能电池板的正极连接，其另一端为常开端，该第二支路的一端与太阳能电池板的负极连接，其另一端为常闭端；所述U型管的左、右管口上分别设有左管塞和右管塞，该左、右管塞上均设有穿过管塞的惰性电极和漏斗，该惰性电极的下端和漏斗的下端伸入水中，所述右管塞上还设有穿过管塞且带有活塞的导气管，该导气管的一侧设有酒精灯；所述左管塞上的漏斗内设有可与常开端和常闭端抵触连接的双控开关，该双控开关与左管塞上的惰性电极电连接，所述右管塞上的惰性电极与太阳能电池板的负极连接。

Description

一种能源转换的演示装置

技术领域

本实用新型涉及一种演示装置，具体的说是指一种能源转换的演示装置。

背景技术

在高中化学《化学反应原理》（苏教版）教材中，特别提到能量的充分利用问题，指出太阳能、氢能（化学能）等新能源是当前国际能源研究的重要课题，这些能源具有资源丰富、可再生、无污染或少污染的特点。如何对新能源的开发和利用进行研究，是学生十分感兴趣的课题，但是教材在这方面并无相关的实验探究。

如何实现太阳能、电能、氢能（化学能）等几种能源之间的相互转化，是作为教学中重要的演示实验，也是作为对新能源的一种探索。因此，研制出一套关于能源转换的演示装置是很有必要的，本申请人经过潜心研究，遂有本案的产生。

实用新型内容

本实用新型提供的是一种能源转换的演示装置，其主要目的在于克服现有的教学中并未涉及到关于多种能源之间相互转换的问题。

为了解决上述的技术问题， 本实用新型采用如下的技术方案：

一种能源转换的演示装置，包括太阳能电池板、连接有第一通电元件的第一支路、连接有第二通电元件的第二支路以及装有水的U形管；所述第一支路的一端与太阳能电池板的正极连接，其另一端为常开端，所述第二支路的一端与太阳能电池板的负极连接，其另一端为常闭端；所述U形管的左、右管口上分别设有左管塞和右管塞，该左、右管塞上均设有穿过管塞的惰性电极和漏斗，该惰性电极的下端和漏斗的下端伸入水中，所述右管塞上还设有穿过该右管塞且带有活塞的导气管，该导气管的一侧设有酒精灯；所述左管塞上的漏斗内设有可与常开端和常闭端抵触连接的双控开关，该双控开关与左管塞上的惰性电极电连接，所述右管塞上的惰性电极与太阳能电池板的负极连接。

进一步的，本演示装置还包括一为太阳能电池板提供光源的太阳灯。

进一步的，所述第一通电元件为灯泡。

进一步的，所述第二通电元件为闹钟。

进一步的，所述双控开关包括位于左管塞上的漏斗内的乒乓球、连接于常开端和常闭端之间的抵触开关以及连接于乒乓球和抵触开关之间的连杆。

进一步的，所述U形管中加有实质电解水的电解质。

进一步的，所述电解质为氢氧化钾。

进一步的，所述惰性电极为经过锉磨淬火处理过的石墨棒。

进一步的，所述U形管为透明的U形管。

由上述对本实用新型的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型可以实现太阳能转换为电能、电能转换为化学能、化学能转换为电能以及化学能转换为热能等多种不同能源之间的相互转换。本演示装置的设计，填补了目前中学实验室中没有能源转换演示装置的空白，通过实验的演示，既可以让学生直观地感受到几种能量之间的转化过程，还能培养学生节能减排的环保意识。

2、所述太阳灯可以解决在室内进行实验时光线不足的问题，确保本演示装置可以进行多种能源转换的连续进行。

3、所述双控开关可以实现实验的自动控制，确保实验的安全问题；同时，还有利于培养学生的创新精神和实践能力。

4、所述氢氧化钾作为电解质可以加快水的电解速度，适用于课堂的实验演示。

5、所述石墨棒作为电极经过锉磨淬火处理过后其表面会出现多孔疏松的现象，所述U形管中的水经过电解以后与两石墨棒构成一燃料电池，石墨棒表面的疏松的孔有利于吸附更多的气体在电极上，提高电流强度和放电时间。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

具体实施方式

参照图1。一种能源转换的演示装置，包括太阳灯1、接收太阳灯1光源的太阳能电池板2、连接有第一通电元件的第一支路3、连接有第二通电元件的第二支路4以及装有水的U形管5，所述第一通电元件为灯泡31，所述第二通电元件为闹钟32。所述水中加有作为电解质的氢氧化钾，该氢氧化钾和水形成氢氧化钾溶液，所述U形管5为透明的U形管。

参照图1。所述第一支路3的一端与太阳能电池板2的正极连接，其另一端为常开端A，所述第二支路4的一端与太阳能电池板2的负极连接，其另一端为常闭端B。所述U形管5的左、右管口上分别设有左管塞6和右管塞7，该左管塞6和右管塞7上均设有穿过管塞的惰性电极8和漏斗9，该惰性电极8的下端和漏斗9的下端伸入氢氧化钾溶液中，所述惰性电极8为经过锉磨淬火处理过的石墨棒。所述右管塞7上还设有穿过该右管塞7且带有活塞100的导气管10，该导气管10的一侧设有酒精灯11。

参照图1。所述左管塞6上的漏斗9内设有可与常开端A和常闭端B抵触连接的双控开关12，该双控开关12与左管塞6上的惰性电极8电连接，所述右管塞7上的惰性电极8与太阳能电池板2的负极连接。所述双控开关12包括位于左管塞6上的漏斗9内的乒乓球121、连接于常开端A和常闭端B之间的抵触开关122以及连接于乒乓球121和抵触开关122之间的连杆123。

采用本实用新型的具体演示过程如下：

（一）实验仪器与药品：

1、太阳灯1（1个）；

2、太阳能电池板2（1个）；

3、双控开关12（1个）；

4、U形管5（管径5cm，单边管长20cm，1个）；

5、石墨棒（直径2cm左右，2根）；

6、漏斗9（2个）；

7、灯泡31（1个）；

8、闹钟41（1个）；

9、酒精灯11（1个）；

10、导线（若干）；

11、氢氧化钾溶液（适量）；

连接完成的演示装置如图1所示。

（二）实验方法及现象：

1、太阳能转换为电能：在U形管5中装满氢氧化钾溶液，关闭活塞100，打开太阳灯1照射太阳能电极板2，此时由于漏斗9中没有溶液进入，双控开关12的抵触开关122连接常开端A，灯泡31发光。

2、电能转化为化学能：利用太阳能电池板2产生的电流，电解氢氧化钾溶液（实质电解水），在U形管5中可以清楚地看到石墨棒上有气泡冒出，U形管5中的溶液被压上漏斗9内，这证明有新的物质产生，而且新产生的物质是气体。

3、化学能转化为电能：在闹钟41上设定时间，当左管塞6上的漏斗9内的液面上升到一定高度时，乒乓球121上升，通过连杆123使得抵触开关122离开常开端A，此时电解结束，灯泡31熄灭，漏斗9内液面不再上升。与此同时，抵触开关122连接常闭端B，电解后的氢氧化钾溶液与两石墨棒构成一氢氧燃料电池，氢氧燃料电池开始工作，闹钟41的指针开始走动并且闹钟会响。

4、化学能转化为热能：打开活塞100，点燃酒精灯11，产生的气体可以燃烧。这既可验证化学能和热能的转化，还可证明电解饱和氢氧化钾溶液阴极上产生的是可燃性的气体—氢气。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种能源转换的演示装置，其特征在于：包括太阳能电池板、连接有第一通电元件的第一支路、连接有第二通电元件的第二支路以及装有水的U形管；所述第一支路的一端与太阳能电池板的正极连接，其另一端为常开端，所述第二支路的一端与太阳能电池板的负极连接，其另一端为常闭端；所述U形管的左、右管口上分别设有左管塞和右管塞，该左、右管塞上均设有穿过管塞的惰性电极和漏斗，该惰性电极的下端和漏斗的下端伸入水中，所述右管塞上还设有穿过该右管塞且带有活塞的导气管，该导气管的一侧设有酒精灯；所述左管塞上的漏斗内设有可与常开端和常闭端抵触连接的双控开关，该双控开关与左管塞上的惰性电极电连接，所述右管塞上的惰性电极与太阳能电池板的负极连接。

2.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：还包括一为太阳能电池板提供光源的太阳灯。

3.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述第一通电元件为灯泡。

4.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述第二通电元件为闹钟。

5.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述双控开关包括位于左管塞上的漏斗内的乒乓球、连接于常开端和常闭端之间的抵触开关以及连接于乒乓球和抵触开关之间的连杆。

6.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述U形管中加有实质电解水的电解质。

7.如权利要求6所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述电解质为氢氧化钾。

8.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述惰性电极为经过锉磨淬火处理过的石墨棒。

9.如权利要求1所述的一种能源转换的演示装置，其特征在于：所述U形管为透明的U形管。

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