KR200363358Y1 - 기체의 압력과 부피관계 실험기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 학생들이 실험실에서 기체의 압력과 부피관계를 실험할 때에 편리하면서도 정확한 관찰이 이루어질 수 있도록 하는 기체의 부피와 압력관계 실험기를 제공한다.

상기 목적을 위하여 본 고안에는 전단이 밀폐되고, 후단이 개방되어져 프레임상에 수평으로 설치된 유리관; 상기 유리관의 후단으로부터 삽입되어져 유리관의 내벽에 밀착되는 피스톤 헤드; 전단에 상기 피스톤 헤드가 설치되어, 상기 피스톤 헤드를 전, 후진 시키는 피스톤 로드; 상기 유리관의 전단과 상기 피스톤 헤드의 전단으로 이루어지는 공간의 압력을 관찰하기 위하여 상기 유리관에 설치되는 압력계; 상기 유리관의 전단과 상기 피스톤 헤드의 전단으로 이루어지는 공간의 압력을 대기압으로 환원시키기 위한 배압밸브를 포함하는 기술구성이 개시된다.

Description

기체의 압력과 부피관계 실험기{experimental tool for pressure-volume of gas}

본 고안은 기체의 압력과 부피관계를 실험하기 위한 실험기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 학생들이 실험실에서 기체의 압력과 부피관계를 실험할 때에 편리하면서도 정확한 관찰이 이루어질 수 있도록 하는 기체의 압력과 부피관계 실험기에 관한 것이다.

기체의 압력은 부피에 따라서 변화한다. 즉, 압력이 커지면 기체의 부피가 작아지고, 압력이 작아지면 부피가 커지는 보일의 법칙이 적용된다. 학교에서 이러한 원리를 가르치기 위하여, 특별히 고안된 실험장치가 없기 때문에 기체가 채워진 피스톤을 수직으로 세워놓고, 피스톤 로드의 끝에 추를 놓게되면, 피스톤 로드가 아래로 이동하는 길이를 관찰해서 축소된 압력과 부피관계를 산출한다. 이와 같은 방식에 의하여 실험을 수행하게 되면, 정확한 부피변화값을 산출하는 것이 어렵고,추와 압력과의 계산이 부정확하기 때문에 정확한 실험을 수행하기가 어렵다.

본 고안은 상기의 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 편리하게 실험을 하면서도 압력과 부피관계를 정확히 산출할 수 있도록 하는 실험기를 제공한다.

도 1은 본 고안의 일실시예의 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 전단이 밀폐되고, 후단이 개방되어져 프레임상에 수평으로 설치된 유리관; 상기 유리관의 후단으로부터 삽입되어져 유리관의 내벽에 밀착되는 피스톤 헤드; 전단에 상기 피스톤 헤드가 설치되어, 상기 피스톤 헤드를 전, 후진 시키는 피스톤 로드; 상기 유리관의 전단과 상기 피스톤 헤드의 전단으로 이루어지는 공간의 압력을 관찰하기 위하여 상기 유리관에 설치되는 압력계; 상기 유리관의 전단과 상기 피스톤 헤드의 전단으로 이루어지는 공간의 압력을 대기압으로 환원시키기 위한 배압밸브를 포함하는 것이다.

또한, 본 고안에서 상기 피스톤 로드는 나사산이 형성되며, 상기 프레임에는 상기 피스톤 로드의 나사산과 치합되는 나사공이 형성된 고정부가 더 설치되며, 상기 나사공을 통하여 상기 피스톤 로드는 전, 후진 되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에서 상기 피스톤 로드의 후단에는 원형판이 설치되고, 상기 원형판에는 손잡이가 설치되고, 상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 헤드는 트러스트 베어링에 의하여 결합됨으로써, 상기 손잡이로 상기 원형판을 회전시킬 때, 상기 피스톤 헤드는 전, 후진 동작을 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에서 상기 피스톤 헤드의 외주면에는 오링이 설치되어 상기 유리관과 상기 피스톤 헤드를 밀폐시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에서 상기 유리관에는 기체부피의 변화를 관찰하기 위한 눈금이 표시되어져 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 고안의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도이다.

프레임(10)에는 원형 홈부가 형성된 지지부(11), (12)가 설치되고, 유리관(20)은 지지부(11), (12)의 원형 홈부에 안착된 상태에서 밴드들(13), (14)에 의하여 고정된다. 유리관(20)의 전단은 밀폐되어져 있고, 후단은 개방되어져 있으며, 피스톤 헤드(31)가 유리관(20)의 후단으로부터부터 전단으로 삽입되어 설치되고, 피스톤헤드(31)는 피스톤 로드(32)에 의하여 유리관(20) 내부를 전, 후로 이동한다. 피스톤 로드(32)의 전단에는 피스톤 헤드(31)가 결합되어져 있고, 후단에는 피스톤 로드(32)를 회전시킬 수 있는 원형판(33)이 설치되어져 있다. 또한, 원형판(33)에는 손잡이(34)가 설치되어져 있어 원형판(33)을 회전시킬 수 있도록 이루어져 있다. 피스톤 로드(32)는 유리관(20)의 종단부와 원형판(33) 사이에 프레임(10)에 설치되는 고정부(40)에 의하여 지지된다. 이때, 피스톤 로드(32)에는 나사산이 형성되며, 고정부(40)에는 피스톤 로드(32)의 나사산과 나사 결합되는 나사공이 형성되어져 있어 나사공을 피스톤 로드(32)가 통과하게 된다.

또한, 피스톤 로드(32)와 피스톤 헤드(31)는 트러스트 베아링(51)에 의하여 베아링 결합되어져 있어 피스톤 로트(32)가 회전운동을 하면서 전, 후진 이동하게될 때, 피스톤 헤드(31)는 전, 후진 이동만을 하게 된다.

또한, 피스톤 헤드(31)의 외주연에는 오링(52), (53)들이 설치되어져 유리관(20)과 피스톤 헤드(31)를 밀폐시켜 기체가 외부로 배출되지 않도록 한다.

또한, 유리관(20)의 피스톤 헤드(31)에 의하여 밀폐되는 부분의 상부 유리벽에는 수직관(21)이 설치되어져 있고, 수직관(21)은 마개(22)에 의하여 밀폐된다. 마개(22)에는 압력계(23)와 배압밸브(24)가 설치되어져 있어, 압력계(23)로 유리관(20)의 밀폐된 공간의 압력을 관찰할 수 있으며, 관찰 종료 후에 배압밸브(24)를 열어 대기압 상태로 환원할 수 있도록 한다.

이하, 본 고안의 동작과정을 기술하기로 한다.

피스톤 로드(32)의 후단에 설치된 원형판(33)의 손잡이를 시계방향으로 회전시키면, 피스톤 로드(32)는 회전하면서 전진되게되고, 피스톤 로드(32)의 전단에 설치된 피스톤 헤드(31)는 트러스트 베어링(51)에 의하여 회전하지 않고 전진만 하게된다. 이때, 유리관(20)의 내부 선단부와 피스톤 헤드(31)의 선단부사이에는 밀폐공간이 형성되게 되고, 밀폐공간은 피스톤 헤드(31)가 앞으로 전진되게 되면서 압력이 상승하게 된다.

이와 같이 압력이 상승하는 것을 학생들은 압력계(23)를 통하여 직접 확인할 수 있으며, 유리관(20)에 새겨진 눈금(25)으로 피스톤 헤드(31)의 변위를 확인할 수 있으며, 피스톤 헤드(31)의 변위에 의하여 기체 부피의 변화량을 관찰할 수 있으며, 기체 압력의 변화량과 부피의 변화량과의 관계를 알 수 있다. 또한, 눈금은 변위 뿐만이 아니라 변위에 따른 기체의 부피변화량을 직접 표시할 수 있다.

피스톤 헤드(31)를 지지하는 피스톤 로드(32)는 고정부(40)와 나사결합되어져 있기 때문에 손잡이(34)를 회전시키지 않는 한 변위를 일으키지 않아 정확한 압력과 부피와의 관계를 관찰할 수 있다.

실험이 종료되면, 배압밸브(24)를 열어 유리관(20)의 밀폐공간을 대기압상태로 만들고, 손잡이(34)를 반시계방향으로 회전하여 피스톤 로드(32)를 후진시킨다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 고안에 따르면, 추를 사용하여 부정확하게 이루어지던 기체의 압력과 부피의 관계를 규명하기 위한 실험을 간단하면서도 과학적인 실험이 이루어지도록 함으로써 자연법칙을 명확히 이해할 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 전단이 밀폐되고, 후단이 개방되어져 프레임상에 수평으로 설치된 유리관;

   상기 유리관의 후단으로부터 삽입되어져 유리관의 내벽에 밀착되는 피스톤 헤드;

   전단에 상기 피스톤 헤드가 설치되어, 상기 피스톤 헤드를 전, 후진 시키는 피스톤 로드;

   상기 유리관의 전단과 상기 피스톤 헤드의 전단으로 이루어지는 공간의 압력을 관찰하기 위하여 상기 유리관에 설치되는 압력계;

   상기 유리관의 전단과 상기 피스톤 헤드의 전단으로 이루어지는 공간의 압력을 대기압으로 환원시키기 위한 배압밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체의 압력과 부피관계 실험기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 로드는 나사산이 형성되며, 상기 프레임에는 상기 피스톤 로드의 나사산과 치합되는 나사공이 형성된 고정부가 더 설치되며, 상기 나사공을 통하여 상기 피스톤 로드는 전, 후진 되는 것을 특징으로 하는 기체의 압력과 부피관계 실험기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤 로드의 후단에는 원형판이 설치되고, 상기 원형판에는 손잡이가 설치되고, 상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 헤드는 트러스트베어링에 의하여 결합됨으로써, 상기 손잡이로 상기 원형판을 회전시킬 때, 상기 피스톤 헤드는 전, 후진 동작을 하는 것을 특징으로 하는 기체의 압력과 부피관계실험기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 헤드의 외주면에는 오링이 설치되어 상기 유리관과 상기 피스톤 헤드를 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 기체의 압력과 부피관계 실험기.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리관에는 기체부피의 변화를 관찰하기 위한 눈금이 표시되어져 있는 것을 특징으로 하는 기체의 압력과 부피관계 실험기.