CN205177242U - 液体凝固教学实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体凝固教学实验装置，本装置的溶液槽、电源模块和控制模块分别设于壳体内，温度设定模块、温度显示模块和凝固时间显示模块分别设于壳体的前面板，制冷模块设于溶液槽的底部，温度检测模块设于溶液槽内，电源模块提供各模块的工作电源，控制模块的制冷控制端连接制冷模块的输入端，温度设定模块的输出端连接控制模块的温度设定端，温度检测模块的信号输出端连接控制模块的温度信号输入端，温度显示模块和凝固时间显示模块的信号输入端分别连接控制模块的温度信号和凝固时间信号输出端。本装置结构简单，实验操作方便，可方便实施冷水和热水的结冰过程，提高了学生掌握液体凝固知识的感性认知，提升了教学质量。

Description

液体凝固教学实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种液体凝固教学实验装置。

背景技术

在教学中液体的凝固实验主要用来研究冷水结冰所花时间，冷水和热水同时制冷时，哪个首先结冰等。液体的凝固从生物作用方面来看，如水要结成冰，水中需要许多结晶的中心，生物实验发现，水中的微生物往往是结晶中心；而某些微生物在水温＜100℃的热水中繁殖比在冷水中快，因此热水中的结晶中心比冷水中的多，加速了热水结冰的协同作用，围绕结晶中心生长出子晶，子晶是外延结晶的晶核，对流使各种取向的分子都流过子晶，依靠晶体表面的分子力，抓住合适取向的水分子，外延出分子作有序排列的许多晶粒并且悬浮在水中，结晶释放的能量通过对流放出，而各相邻的冰粒又连结成冰，直到水全部结冰为止。

目前上述的液体凝固知识往往通过课堂上理论性的讲解，传统的实验仅观察自然界直观的结冰现象，无法测量实时的真实数据，也无法做出同步的实验对比，实验数据也无法通过各种智能终端进行分析，无法通过具体的实验直观了解冷水和热水的结冰过程，对学生掌握液体凝固知识造成一定的影响。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种液体凝固教学实验装置，本装置结构简单，实验操作方便，可方便实施冷水和热水的结冰过程，提高了学生掌握液体凝固知识的感性认知，提升了教学质量。

为解决上述技术问题，本实用新型液体凝固教学实验装置包括壳体、溶液槽、电源模块、控制模块、制冷模块、温度设定模块、温度检测模块、温度显示模块和凝固时间显示模块，所述溶液槽、电源模块和控制模块分别设于所述壳体内，所述温度设定模块、温度显示模块和凝固时间显示模块分别设于所述壳体的前面板，所述制冷模块设于所述溶液槽的底部，所述温度检测模块设于所述溶液槽内，所述电源模块通过设于所述壳体前面板的电源开关分别提供各模块的工作电源，所述控制模块的制冷控制端连接所述制冷模块的输入端，所述温度设定模块的输出端连接所述控制模块的温度设定端，所述温度检测模块的信号输出端连接所述控制模块的温度信号输入端，所述温度显示模块和凝固时间显示模块的信号输入端分别连接所述控制模块的温度信号和凝固时间信号输出端。

进一步，本装置还包括蓝牙传输模块和USB接口模块，所述蓝牙传输模块设于所述壳体内并且连接所述控制模块的蓝牙端口，所述USB接口模块的USB接口设于所述壳体的前面板并且连接所述控制模块的USB端口。

进一步，本装置还包括针筒式液体提取器，所述针筒式液体提取器通过卡座设于所述壳体表面。

进一步，所述制冷模块包括半导体制冷片和散热器，所述半导体制冷片的制冷面置于溶液槽的底部，所述半导体制冷片的发热面通过导热硅胶贴敷于所述散热器的中心表面，所述散热器通过螺柱与所述壳体连接。

进一步，所述控制模块是微处理控制器，所述温度检测模块是热电偶温度传感器并且通过防水密封圈设于所述溶液槽内。

进一步，所述温度显示模块和凝固时间显示模块是四位显示数码管，所述温度设定模块是温度调节旋钮。

由于本实用新型液体凝固教学实验装置采用了上述技术方案，即本装置的溶液槽、电源模块和控制模块分别设于壳体内，温度设定模块、温度显示模块和凝固时间显示模块分别设于壳体的前面板，制冷模块设于溶液槽的底部，温度检测模块设于溶液槽内，电源模块提供各模块的工作电源，控制模块的制冷控制端连接制冷模块的输入端，温度设定模块的输出端连接控制模块的温度设定端，温度检测模块的信号输出端连接控制模块的温度信号输入端，温度显示模块和凝固时间显示模块的信号输入端分别连接控制模块的温度信号和凝固时间信号输出端。本装置结构简单，实验操作方便，可方便实施冷水和热水的结冰过程，提高了学生掌握液体凝固知识的感性认知，提升了教学质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型液体凝固教学实验装置的结构示意图；

图2为图1中取下壳体的结构示意图；

图3为本装置的电气原理框图。

具体实施方式

实施例如图1、图2和图3所示，本实用新型液体凝固教学实验装置包括壳体1、溶液槽2、电源模块3、控制模块4、制冷模块5、温度设定模块6、温度检测模块7、温度显示模块8和凝固时间显示模块9，所述溶液槽2、电源模块3和控制模块4分别设于所述壳体1内，所述温度设定模块6、温度显示模块8和凝固时间显示模块9分别设于所述壳体1的前面板11，所述制冷模块5设于所述溶液槽2的底部，所述温度检测模块7设于所述溶液槽2内，所述电源模块3通过设于所述壳体前面板11的电源开关31分别提供各模块的工作电源，所述控制模块4的制冷控制端连接所述制冷模块5的输入端，所述温度设定模块6的输出端连接所述控制模块4的温度设定端，所述温度检测模块7的信号输出端连接所述控制模块4的温度信号输入端，所述温度显示模块8和凝固时间显示模块9的信号输入端分别连接所述控制模块4的温度信号和凝固时间信号输出端。

优选的，本装置还包括蓝牙传输模块41和USB接口模块42，所述蓝牙传输模块41设于所述壳体1内并且连接所述控制模块4的蓝牙端口，所述USB接口模块42的USB接口43设于所述壳体1的前面板11并且连接所述控制模块4的USB端口。蓝牙传输模块和USB接口模块分别用于与本装置与外部智能终端的通讯连接，进行数据传输和分析，通过外部智能终端作出时间与温度的对应曲线等。

优选的，本装置还包括针筒式液体提取器12，所述针筒式液体提取器12通过卡座13设于所述壳体1表面。针筒式液体提取器可进行溶液槽内水的灌注和提取，方便实验的操作。

优选的，所述制冷模块5包括半导体制冷片51和散热器52，所述半导体制冷片51的制冷面置于溶液槽2的底部，所述半导体制冷片51的发热面通过导热硅胶贴敷于所述散热器52的中心表面，所述散热器52通过螺柱与所述壳体1连接。半导体制冷片是一种热泵，其优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合；半导体制冷片作为特种冷源在技术应用上具有诸多的优点，其制冷时间段效率高，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控及计算机控制，因此适合应用于教学实验器械；本装置采用半导体制冷片提高了温度控制精度，简化了制冷手段，并使装置的结构更为简单，方便了实验的操作。

优选的，所述控制模块4是微处理控制器，所述温度检测模块7是热电偶温度传感器并且通过防水密封圈设于所述溶液槽2内。采用微处理控制器作为控制模块提高了本装置的功能性，通过在微处理控制器中编制实验程序，实现实验的自动化操作，并且方便与外部的智能终端通讯连接。

优选的，所述温度显示模块8和凝固时间显示模块9是四位显示数码管，所述温度设定模块6是温度调节旋钮。

本装置中，溶液槽可以为单个，也可设置成两个，两个溶液槽在液体凝固实验过程中，可通过针筒式液体提取器向溶液槽内注入不同温度的水或者其他不同的液体，然后进行温度设定，由控制模块通过制冷模块使两组水或其他液体进行结冰及溶化实验，学生可直接看到两组水或液体结冰、融化的整个过程，并可实时进行比较，对比两种不同液体的凝固时间和溶化时间，期间温度和时间的数据可通过温度显示模块和凝固时间显示模块实时显示，也可将数据通过蓝牙传输模块和USB接口模块传输至外部智能终端进行进一步的分析，探究水或其他液体的瞬间结冰与融化的规律及图线，从而有效帮助学生掌握液体凝固知识，使学生对该知识点形成直观的感性认知，提升了教学质量。

Claims (6)

1.一种液体凝固教学实验装置，其特征在于：本装置包括壳体、溶液槽、电源模块、控制模块、制冷模块、温度设定模块、温度检测模块、温度显示模块和凝固时间显示模块，所述溶液槽、电源模块和控制模块分别设于所述壳体内，所述温度设定模块、温度显示模块和凝固时间显示模块分别设于所述壳体的前面板，所述制冷模块设于所述溶液槽的底部，所述温度检测模块设于所述溶液槽内，所述电源模块通过设于所述壳体前面板的电源开关分别提供各模块的工作电源，所述控制模块的制冷控制端连接所述制冷模块的输入端，所述温度设定模块的输出端连接所述控制模块的温度设定端，所述温度检测模块的信号输出端连接所述控制模块的温度信号输入端，所述温度显示模块和凝固时间显示模块的信号输入端分别连接所述控制模块的温度信号和凝固时间信号输出端。

2.根据权利要求1所述的液体凝固教学实验装置，其特征在于：本装置还包括蓝牙传输模块和USB接口模块，所述蓝牙传输模块设于所述壳体内并且连接所述控制模块的蓝牙端口，所述USB接口模块的USB接口设于所述壳体的前面板并且连接所述控制模块的USB端口。

3.根据权利要求1所述的液体凝固教学实验装置，其特征在于：本装置还包括针筒式液体提取器，所述针筒式液体提取器通过卡座设于所述壳体表面。

4.根据权利要求1、2或3所述的液体凝固教学实验装置，其特征在于：所述制冷模块包括半导体制冷片和散热器，所述半导体制冷片的制冷面置于所述溶液槽的底部，所述半导体制冷片的发热面通过导热硅胶贴敷于所述散热器的中心表面，所述散热器通过螺柱与所述壳体连接。

5.根据权利要求4所述的液体凝固教学实验装置，其特征在于：所述控制模块是微处理控制器，所述温度检测模块是热电偶温度传感器并且通过防水密封圈设于所述溶液槽内。

6.根据权利要求4所述的液体凝固教学实验装置，其特征在于：所述温度显示模块和凝固时间显示模块是四位显示数码管，所述温度设定模块是温度调节旋钮。