CN212322497U - 一种定量分析气态方程的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种定量分析气态方程的实验装置，包括:箱体；其特征在于：所述箱体为底部密封而上部开口的圆柱箱体；所述箱体的内部设置有挡板、加热丝、气压传感器、温度传感器和位置传感器；所述挡板具有密封圈并与圆柱箱体紧密接触，挡板之上放置杠铃片；所述箱体外部安装有微处理器和显示屏；所述微处理器分别与气压传感器、温度传感器、位置传感器和显示屏电性连接；所述箱体侧边安装有气阀；本实用新型相比常规测量器材结构简单，成本低，适合学校实行分组实验；用气压传感器和温度传感器代替水银气压计测气压和水银温度计测气体温度，测量更安全，响应更快；用位置传感器代替米尺放置在箱体内部，测量高度更精确，更简便；用微处理器处理并计算传感器的电信号，并把气压、温度、体积数据呈现在显示屏上代替常规正视读数和人工计算，使得实验操作简洁明了；通过控制变量法，本实验装置不仅可以验证气态方程，还可以验证波意尔定律、查理定律、盖吕萨克定律，实现一器多用。
Description
技术领域
本实用新型涉及实验装置领域，具体是一种定量分析气态方程的实验装置。
背景技术
在中学或大学的物理实验中，有验证气态方程的实验。实验目的是探究气体的温度、气压、体积三个状态参量之间的关系，指导学生利用气态方程解决相关问题。
常规的气态方程实验装置是采用水银气压计测气压、采用水银温度计测气体温度、采用米尺测容器的高度，而使用气压传感器、温度传感器、位置传感器实验的装置很少。常规的实验装置存在以下缺陷：1.结构复杂；2.成本高；3.水银有毒；4.温度测量响应慢；5.用米尺测量内部高度不方便；6.读取水银气压计、水银温度计和米尺的数据困难。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有技术的不足，提供一种定量分析气态方程的实验装置。
本实用新型是通过以下技术来实现的：
一种定量分析气态方程的实验装置，包括：箱体；其特征在于：所述箱体为底部密封而上部开口的圆柱箱体；所述箱体的内部设置有挡板、加热丝、气压传感器、温度传感器和位置传感器；所述挡板之上放置有杠铃片；所述箱体外部安装有微处理器和显示屏；所述微处理器与气压传感器、温度传感器、位置传感器和显示屏电性连接；所述箱体侧边安装有气阀。
进一步地，箱体采用透明亚克力材料。
进一步地，位置传感器采用超声波测距传感器。
进一步地，微处理器采用Arduino nano开发板。
本实用新型的使用方法是：给电热丝通电，加热箱体内的气体，进而改变气体的温度，挡板上方放置杠铃片，进而改变箱体内的气体压强，而箱体内部空气的体积会随着气压和温度的变化而变化；利用气压传感器、温度传感器、位置传感器分别将气体的气压、温度、高度信息转化为电信号，将电信号传送到微处理器中，使用微处理器计算出气压值、温度值、体积数据后，将数据通过显示屏上显示出来。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型结构简单，成本低，适合学校实行分组实验；
2、传感器和微处理器使用5V到8v电压，测量安全，响应快，位置传感器放置在箱体内部方便测量高度，气压、温度、体积数据呈现在显示屏上方便读数。
3、通过控制变量法，本实验装置不仅可以验证气态方程，还可以验证波意尔定律、查理定律、盖吕萨克定律，实现一器多用。
附图说明
图1为本实用新型的实施例的结构示意图。
附图标记含义：1、箱体；2、挡板；3、杠铃片；4、电热丝；5、温度传感器；6、气压传感器；7、位置传感器；8、气阀；9、微处理器；10、显示屏。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案、目的及其优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进一步解释说明。
如图1所示，一种定量分析气态方程的实验装置，包括:箱体1；箱体1为底部密封而上部开口的圆柱箱体，箱体1采用透明亚克力材料，以便观测箱体1内部情况；箱体1的侧边安装有气阀8；气阀8的一头伸进了箱体1的内部，另一头在箱体1外侧，气阀8的阀门开关在箱体1的外部；箱体1的内部设置有挡板2、电热丝4、温度传感器5、气压传感器6和位置传感器7；挡板2安装有密封圈并与箱体1紧密接触，以防止箱体1内部气体外泄；挡板2上放置有杠铃片3；挡板2会随着箱体1内部气体体积变化而上下移动；电热丝4安装在箱体1的侧边，电源线从箱体1侧边穿出并连接外部电源；温度传感器5、气压传感器6和位置传感器7安装在箱体1的底部；箱体1侧边安装有微处理器9和显示屏10；微处理器9分别与温度传感器5、气压传感器6、位置传感器7和显示屏10电性连接。
温度传感器5选用DS18B20测温模块，用于测量箱体1内部的气体温度；气压传感器6选用BMP280气压传感器，用于测量箱体1内部的气体压强；位置传感器7选用超声波测距传感器，用于测量挡板2到箱体1底部的距离；微处理器9为Arduino nano开发板，用于接收温度传感器5、气压传感器6、位置传感器7的电信号后，计算出箱体1内部气体的温度、气压和体积数据后发送给显示屏10；显示屏10选用LCD1602液晶屏模块，用于显示微处理器9传送过来的温度、气压和体积数据。
准备工作：打开气阀8的阀门，将挡板2放置在箱体1内部，调节挡板2离地的高度为箱体1高度的一半，关闭气阀8的阀门；给微处理器9供电，调试温度传感器5、气压传感器6、位置传感器7和显示屏10，使其正常工作。
步骤1：给电热丝4供电，以对箱体1内部的气体进行加热，待气温稳定后，从显示屏10上读取并记录温度、气压和体积数据。
改变电热丝4供电电压，并重复步骤1的步骤，以获取多组数据。
步骤2：在挡板2上添加杠铃片3，待气体状态稳定后，从显示屏10上读取并记录温度、气压和体积数据。
改变杠铃片3的数目，并重复步骤2的步骤，以获取多组数据。
结束工作：结束电热丝4和微处理器9的供电，取出所有杠铃片3，打开气阀8的阀门，取出挡板2，处理获取的数据用以验证气态方程是否正确。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的实施原理前提下，依然可以对所述实施例进行修改，而相应修改方案也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种定量分析气态方程的实验装置，包括:箱体；其特征在于：所述箱体为底部密封而上部开口的圆柱箱体；所述箱体的内部设置有挡板、加热丝、气压传感器、温度传感器和位置传感器；所述挡板具有密封圈并与圆柱箱体紧密接触，挡板之上放置杠铃片；所述箱体外部安装有微处理器和显示屏；所述微处理器分别与气压传感器、温度传感器、位置传感器和显示屏电性连接；所述箱体侧边安装有气阀。
2.如权利要求1所述的定量分析气态方程的实验装置，其特征在于：所述箱体为透明亚克力材料。
3.如权利要求1所述的定量分析气态方程的实验装置，其特征在于：所述位置传感器为超声波测距传感器。
4.如权利要求1所述的定量分析气态方程的实验装置，其特征在于：所述微处理器为Arduino nano开发板。
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| CN202022212171.4U CN212322497U (zh) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | 一种定量分析气态方程的实验装置 |
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2020
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