CN218726346U - 一种测定理想气体常数的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测定理想气体常数的装置，包括反应试管、橡胶管、量气管、瘦口杯、水平管、橡胶塞、支架。反应试管、量气管分别固定在支架上，反应试管、橡胶管、量气管、水平管、瘦口杯依次连通；水平管可以沿支架上下移动，反应试管、量气管、瘦口杯均为竖直放置。本实用新型设置阀门，可以将两反应物隔开，避免了装置漏气的问题；设置连通管，保证了反应产生的气体能快速的进入到量气管中；采用硅胶管制水平管代替玻璃制水平管，提高了操作安全性；设置瘦口杯，解决了加水或者排水困难的问题。采用本实用新型装置测量理想气体常数，相对误差在1％以下。
Description
技术领域
本实用新型属于实验教学仪器设备技术领域，具体涉及一种测定理想气体常数的装置。
背景技术
测定气体常数的实验主要是利用铝片与稀盐酸在常温、常压下反应产生氢气，通过测量出氢气的体积，利用分压定律得到氢气的分压，最后通过理想气体状态方程计算得到理想气体常数R。测量气体体积装置的主要难点是准确测得产生的气体体积。
目前，该装置的报道主要集中在反应场所的设计和改进，如，利用L型的试管作为反应场所，先将稀盐酸倒入到试管底部，然后将铝片放在L型试管转弯处，最后通过转动或者抖动让铝片掉入到盐酸中开始反应。
中国实用新型专利ZL 201120296349.6，公布了一种化学反应量气装置，该实用新型专利通过在L型试管底部加装了一个小试管，通过控制加装的位置在距离试管底部1/7到4/7处。然后通过倾斜弯曲试管，让反应物接触放出气体，从而通过量气管得到放出气体的体积。
中国使用新型专利ZL 201720724527.8，公布了一种测定理想气体常数的装置，该实用新型专利通过将碘单质加入到三口烧瓶中，90°加热，碘单质升华成碘蒸气，然后通过加装在三口烧瓶上得压力传感器和温度传感器测出压力和温度，碘蒸气的体积为三口烧瓶的体积。然后通过理想气体状态方程计算得到理想气体常数R值。
中国使用新型专利ZL 201910664085.6公布了一种摩尔气体常数的测定装置，该实用新型专利通过将稀硫酸倒入到反应试管中，然后将镁条用水沾湿后贴在反应试管壁，最后通过摇晃反应试管使得镁条调入到稀硫酸发生反应生成氢气，最后通过测定氢气的体积，从而计算得到摩尔气体常数值。
上述报道都一定程度上对反应试管进行了设计和研制，但仍存在如下问题：(1)倾斜、抖动或晃动试管过程中容易导致橡胶塞脱落，引起整个装置漏气，导致实验失败；(2)量气管中加水不方便；(3)采用玻璃制的水平管在实验操作过程中容易碰碎，从而引发安全事故；(4)装置设计复杂、操作繁琐等。
实用新型内容
为了克服测定气体常数装置中存在的漏气、不方便、不安全的不足，本实用新型公开了一种测定理想气体常数的装置。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种测定理想气体常数的装置，包括反应试管、橡胶管、量气管、瘦口杯、水平管、橡胶塞、支架。
反应试管、量气管分别固定在支架上，反应试管、橡胶管、量气管、水平管、瘦口杯依次连通，在上述连通的构件之间，采用橡胶塞过渡连接。
水平管与支架相对固定，水平管可以沿支架上下移动。
反应试管、量气管、瘦口杯均为竖直放置。
上述的测定理想气体常数的装置，所述水平管为透明硅胶管。
上述的测定理想气体常数的装置，所述反应试管包括阀门、反应试管主体、连通管。
连通管位于反应试管主体的一侧，连通管的上端与反应试管主体上部分开口连通，连通管的下端与反应试管主体下部分开口连通。
阀门位于反应试管主体的上部分和下部分之间，阀门的把手位于反应试管主体的一侧；反应试管主体上下部分分别放置化学试验用的不同的反应物；当阀门打开时，反应试管主体上部分的液体可以通过阀门流至反应试管主体下部分，使上部分放置的反应物与下部分的反应物接触，反应产生的气体通过连通管、反应试管主体上端相连接的橡胶管，至量气管。当阀门关闭时，反应试管主体上部分的液体不能流至下部分。
本实用新型的有益效果是：
一种测定理想气体常数的装置，采用的反应试管中设置有阀门，阀门可以将两反应物隔开，待整个装置连接完毕，气密性检查完好后，只需要拧开阀门，让两反应物混合，从而产生气体，避免了摇动或晃动反应管使两反应物混合导致橡胶塞松动而引起反应装置漏气的问题；
一种测定理想气体常数的装置，通过在反应试管上加装了一根连通管，保证了反应产生的气体能快速的进入到量气管中；
一种测定理想气体常数的装置，由于水平管要随着玻璃制量气管中液面的高低而移动，因此采用硅胶管制水平管代替玻璃制水平管，进一步提高的实验装置的操作安全性；
一种测定理想气体常数的装置，加装在水平管上得瘦口杯，解决了整个装置加水或者排水困难的问题。
通过采用本实用新型装置对理想气体常数的进行测定的试验证明，其测量结果的相对误差都在1％以下，表明该装置所测结果较为准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型结构示意图；
图2为反应试管结构示意图。
图中，1.反应试管，2.橡胶管，3.量气管，4.瘦口杯，5.水平管，6.橡胶塞，7.支架，8.阀门，9.反应试管主体，10.连通管。
具体实施方式
实施例1
一种测定理想气体常数的装置，如图1所示，主要包括反应试管1、橡胶管2、量气管3、瘦口杯4、水平管5、橡胶塞6、支架7。
反应试管1、量气管3分别固定在支架7上，反应试管1、橡胶管2、量气管3、水平管5、瘦口杯4依次连通，在上述连通的构件之间，采用橡胶塞6过渡连接。橡胶塞6起到密封的作用。
水平管5与支架7相对固定，水平管5可以沿支架7上下移动，以调整水平管5内水面的高度与量气管3内水面的高度保持一致，此时产生的氢气的分压就等于大气压减去水的分压。
反应试管1、量气管3、瘦口杯4均为竖直放置；
水平管为透明硅胶管；
如图2所示，反应试管1包括阀门8、反应试管主体9、连通管10。
反应试管主体9上端开口，下端封口；反应试管主体9分为上部分和下部分，在上部分和下部分的侧面分别设有开口。
连通管10位于反应试管主体9的一侧，连通管10的上端与反应试管主体9上部分开口连通，连通管10的下端与反应试管主体9下部分开口连通。
阀门8位于反应试管主体9的上部分和下部分之间，阀门8的把手位于反应试管主体9的一侧；反应试管主体9上下部分分别放置化学试验用的不同的反应物；当阀门8打开时，反应试管主体9上部分的液体可以通过阀门8流至反应试管主体9下部分，使上部分放置的反应物与下部分的反应物接触，发生反应，产生气体，气体通过连通管10、反应试管主体9上端相连接的橡胶管2，至量气管3。当阀门8关闭时，反应试管主体9上部分的液体不能流至下部分。
一种测定气体常数的装置的使用过程是：
按图1安装测定理想气体常数的装置。
采用电子分析天平称取铝片，铝片质量为0.0230g～0.0300g，并记录铝片质量，通过该质量计算出产生的氢气的物质的量。
通过瘦口杯加水，使量气管内水面，至量气管刻度为0.00。
将铝片折叠成块，用打磨过的细铜丝均匀交叉缠绕，放入到反应试管主体9的阀门下部分，关闭阀门。
用10mL的小量筒，量取6mol·L-1的盐酸5mL，再用滴管把量筒中的5mL盐酸注入反应试管主体9的阀门上部分。
调整水平管位置，使量气管内水面与水平管内水面在同一平面上，然后读取量气管刻度V1，取小数点后第二位。
打开阀门，使盐酸与铝片接触。为了不使反应产生的氢气使量气管内气压过大而发生漏气，应该随着量气管液面的下降，使水平管随之下移，始终保持水平管与量气管内水面基本相平。反应停止后，移动水平管，使水平管的水面与量气管内水面相平，记录此时量气管内水面的读数V2。即可计算出产生气体的体积，即为V2-V1。由产生气体的量，通过理想气体状态方程PV＝nRT，即可计算出气体常数。用该装置平行测试6次，结果见表1。从表中可知，六次实验结果得到的相对误差都在1％以下，表明该装置所测结果较为准确。
表1理想气体常数测定结果
Claims (3)
1.一种测定理想气体常数的装置，其特征在于，包括反应试管(1)、橡胶管(2)、量气管(3)、瘦口杯(4)、水平管(5)、橡胶塞(6)、支架(7)；
所述反应试管(1)、所述量气管(3)分别固定在所述支架(7)上，所述反应试管(1)、橡胶管(2)、量气管(3)、水平管(5)、瘦口杯(4)依次连通，在上述连通的构件之间，采用所述橡胶塞(6)过渡连接；
所述水平管(5)与所述支架(7)相对固定，所述水平管(5)可以沿所述支架(7)上下移动；
所述反应试管(1)、所述量气管(3)、所述瘦口杯(4)均为竖直放置。
2.根据权利要求1所述的测定理想气体常数的装置，其特征在于，所述水平管为透明硅胶管。
3.根据权利要求1所述的测定理想气体常数的装置，其特征在于，所述反应试管(1)包括阀门(8)、反应试管主体(9)、连通管(10)；
所述连通管(10)位于所述反应试管主体(9)的一侧，所述连通管(10)的上端与反应试管主体(9)上部分开口连通，连通管(10)的下端与反应试管主体(9)下部分开口连通；
所述阀门(8)位于反应试管主体(9)的上部分和下部分之间，所述阀门(8)的把手位于反应试管主体(9)的一侧；反应试管主体(9)上下部分分别放置化学试验用的不同的反应物；当所述阀门(8)打开时，反应试管主体(9)上部分的液体可以通过阀门(8)流至反应试管主体(9)下部分，使上部分放置的反应物与下部分的反应物接触，反应产生的气体通过所述连通管(10)、反应试管主体(9)上端相连接的橡胶管(2)，至量气管(3)；当所述阀门(8)关闭时，反应试管主体(9)上部分的液体不能流至下部分。
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