熱力環(huán)流演示教具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種熱力環(huán)流演示教具，屬于教學(xué)器材領(lǐng)域，包括：兩個(gè)盛放不同液體的豎管，豎管的頂端為開口端；兩個(gè)用于兩個(gè)豎管之間液體交換的橫管，每個(gè)橫管的兩端分別與兩個(gè)豎管連通；控制豎管和橫管通斷狀態(tài)的水閥，每個(gè)橫管的兩端均設(shè)置有水閥。這種結(jié)構(gòu)的熱力環(huán)流演示教具可以直觀地展示冷熱不均導(dǎo)致的流體空氣水平運(yùn)動(dòng)的過程，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】熱力環(huán)流演示教具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)器材領(lǐng)域，具體而言，涉及熱力環(huán)流演示教具。

【背景技術(shù)】
[0002]熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)的一種最簡(jiǎn)單的形式，是由于太陽輻射能的維度分布不均造成地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流。其形成過程為:受熱地區(qū)大氣膨脹上升，近地面形成低氣壓，而高空形成高氣壓；受冷地區(qū)相反，從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差，促使大氣的水平運(yùn)動(dòng)，形成高低空的熱力環(huán)流。熱的地方空氣受熱膨脹上升，冷處收縮下沉。于是上空相同高度處，熱地方單位面積空氣柱重量(即氣壓)大，冷地方高空氣壓小，高空形成熱一冷的氣流。熱處氣流流失后，整個(gè)空氣柱減輕，地面形成低壓，冷處則形成高壓，近地面形成冷一熱的氣流。加上上升、下沉氣流，構(gòu)成了熱力環(huán)流。在教學(xué)過程中，教師單純的講解無法使學(xué)生清楚直觀地理解熱力環(huán)流現(xiàn)象。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供了一種熱力環(huán)流演示教具，以解決上述問題。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種熱力環(huán)流演示教具，包括:兩個(gè)盛放不同液體的豎管，豎管的頂端為開口端；兩個(gè)用于兩個(gè)豎管之間液體交換的橫管，每個(gè)橫管的兩端分別與兩個(gè)豎管連通；控制豎管和橫管通斷狀態(tài)的水閥，每個(gè)橫管的兩端均設(shè)置有水閥。
[0006]豎管用于盛放顏色不同的液體，橫管用于將兩個(gè)豎管連通，以便于液體在兩個(gè)豎管內(nèi)移動(dòng)，水閥用于控制豎管與橫管的通斷，向豎管內(nèi)注入液體時(shí)，水閥關(guān)閉；進(jìn)行環(huán)流演不時(shí)，水閥打開。
[0007]熱力環(huán)流演示的過程:關(guān)閉各個(gè)水閥，使豎管與橫管均不連通；向兩個(gè)豎管內(nèi)倒入液體，通過加熱等方式控制兩個(gè)豎管內(nèi)的液體的溫度不同，分別向兩個(gè)豎管內(nèi)滴入不同顏色的色素，打開水閥，觀察豎管內(nèi)的液體的流動(dòng)及分布狀況，并觀察橫管內(nèi)空氣的流動(dòng)方向。
[0008]進(jìn)一步地，水閥的內(nèi)部設(shè)置有平行且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩塊擋板，兩塊擋板上相對(duì)應(yīng)的位置均設(shè)置有至少一個(gè)通孔。兩塊擋板平行且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)位置均設(shè)置有通孔，初始時(shí)，兩塊擋板阻止豎管和橫管連通；當(dāng)擋板轉(zhuǎn)動(dòng)到一定的位置時(shí)，通孔重疊，豎管和橫管連通，液體可以自由移動(dòng)；擋板使得水閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便。
[0009]進(jìn)一步地，豎管與水閥之間、橫管與水閥之間均設(shè)置有密封圈。密封圈保證豎管與水閥之間、橫管與水閥之間不會(huì)發(fā)生漏液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確。
[0010]進(jìn)一步地，豎管設(shè)置有最低水位線標(biāo)識(shí)，最低水位線標(biāo)識(shí)的位置高于橫管的位置。最低水位線標(biāo)識(shí)提醒實(shí)驗(yàn)者加入液體的最小體積，如果實(shí)驗(yàn)過程中未達(dá)到最低水位線標(biāo)識(shí)，則豎管內(nèi)的液體無法從橫管內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。
[0011]進(jìn)一步地，豎管的高度為35cm，厚度為0.4cm,內(nèi)徑為3cm ;橫管的長(zhǎng)度為22cm，厚度為0.2cm,內(nèi)徑為2cm ;其中一個(gè)橫管的軸心線與豎管的底壁的高度為25cm，另外一個(gè)橫管的軸心線與豎管的底壁的高度為12cm。這種尺寸的熱力環(huán)流演示教具既能滿足實(shí)驗(yàn)的需求，又不會(huì)因?yàn)轶w積過大而使本身占用空間大。
[0012]進(jìn)一步地，還包括兩個(gè)量水杯，豎管的遠(yuǎn)離開口端的一端放置在量水杯內(nèi)。兩個(gè)量水杯盛放溫度不同的液體，主要用于對(duì)橫管內(nèi)的液體進(jìn)行溫度控制，豎管的一端放置在量水杯內(nèi)后，向量水杯內(nèi)倒入一定溫度的水，從而控制豎管內(nèi)液體的溫度；溫度控制更加穩(wěn)定、誤差較小。
[0013]進(jìn)一步地，每個(gè)量水杯內(nèi)均設(shè)置有溫度計(jì)。溫度計(jì)主要用于觀察量水杯內(nèi)的水的溫度，當(dāng)水溫不符合要求時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出相應(yīng)的處理。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:這種結(jié)構(gòu)的熱力環(huán)流演示教具可以直觀地展示冷熱不均導(dǎo)致的流體空氣水平運(yùn)動(dòng)的過程，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、實(shí)用性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的熱力環(huán)流演示教具軸測(cè)圖；
[0016]圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的熱力環(huán)流演示教具主視圖；
[0017]圖3示出了本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的熱力環(huán)流演示教具主視圖；
[0018]圖4示出了本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的熱力環(huán)流演示教具的水閥剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]圖1、圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的熱力環(huán)流演示教具，包括:兩個(gè)豎管1，豎管I的頂端為開口端；兩個(gè)橫管2，每個(gè)橫管2的兩端分別與兩個(gè)豎管I連通；控制豎管I和橫管2通斷狀態(tài)的水閥3，每個(gè)橫管2的兩端均設(shè)置有水閥3。
[0021]豎管I用于盛放顏色不同的液體，橫管2用于將兩個(gè)豎管I連通，以便于液體在兩個(gè)豎管I內(nèi)移動(dòng)，水閥3用于控制豎管I與橫管2的通斷，向豎管I內(nèi)注入液體時(shí)，水閥3關(guān)閉；進(jìn)行環(huán)流演示時(shí)，水閥3打開。
[0022]熱力環(huán)流演示的過程:關(guān)閉各個(gè)水閥3，使豎管I與橫管2均不連通；向兩個(gè)豎管I內(nèi)倒入液體，通過加熱等方式控制兩個(gè)豎管I內(nèi)的液體的溫度不同，分別向兩個(gè)豎管I內(nèi)滴入不同顏色的色素，打開水閥3，觀察豎管I內(nèi)的液體的流動(dòng)及分布狀況，并觀察橫管2內(nèi)空氣的流動(dòng)方向。
[0023]這種結(jié)構(gòu)的熱力環(huán)流演示教具可以直觀地展示冷熱不均導(dǎo)致的流體空氣水平運(yùn)動(dòng)的過程，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、實(shí)用性強(qiáng)。
[0024]實(shí)施例2
[0025]圖3、圖4示出了本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的熱力環(huán)流演示教具，包括:兩個(gè)豎管1，豎管I的頂端為開口端；兩個(gè)橫管2，每個(gè)橫管2的兩端分別與兩個(gè)豎管I連通；控制豎管I和橫管2通斷狀態(tài)的水閥3，每個(gè)橫管2的兩端均設(shè)置有水閥3。水閥3的內(nèi)部設(shè)置有平行且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩塊擋板4，兩塊擋板4上相對(duì)應(yīng)的位置均設(shè)置有至少一個(gè)通孔5。豎管I與水閥3之間、橫管2與水閥3之間均設(shè)置有密封圈6。豎管I設(shè)置有最低水位線標(biāo)識(shí)7，最低水位線標(biāo)識(shí)7的位置高于橫管2的位置。豎管I的高度為35cm，厚度為0.4cm,內(nèi)徑為3cm ;橫管2的長(zhǎng)度為22cm，厚度為0.2cm,內(nèi)徑為2cm ;其中一個(gè)橫管2的軸心線與豎管I的底壁的高度為25cm，另外一個(gè)橫管2的軸心線與豎管I的底壁的高度為12cm。還包括兩個(gè)量水杯8，豎管I的遠(yuǎn)離開口端的一端放置在量水杯8內(nèi)。每個(gè)量水杯8內(nèi)均設(shè)置有溫度計(jì)9。
[0026]兩塊擋板4平行且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)位置均設(shè)置有通孔5，初始時(shí)，兩塊擋板4阻止豎管I和橫管2連通；當(dāng)擋板4轉(zhuǎn)動(dòng)到一定的位置時(shí)，通孔5重疊，豎管I和橫管2連通，液體可以自由移動(dòng)；擋板4使得水閥3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便。密封圈6保證豎管I與水閥3之間、橫管2與水閥3之間不會(huì)發(fā)生漏液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確。最低水位線標(biāo)識(shí)7提醒實(shí)驗(yàn)者加入液體的最小體積，如果實(shí)驗(yàn)過程中未達(dá)到最低水位線標(biāo)識(shí)7，則豎管I內(nèi)的液體無法從橫管2內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。這種尺寸的熱力環(huán)流演示教具既能滿足實(shí)驗(yàn)的需求，又不會(huì)因?yàn)轶w積過大而使本身占用空間大。兩個(gè)量水杯8盛放溫度不同的液體，主要用于對(duì)橫管2內(nèi)的液體進(jìn)行溫度控制，豎管I的一端放置在量水杯8內(nèi)后，向量水杯8內(nèi)倒入一定溫度的水，從而控制豎管I內(nèi)液體的溫度；溫度控制更加穩(wěn)定、誤差較小。溫度計(jì)9主要用于觀察量水杯8內(nèi)的水的溫度，當(dāng)水溫不符合要求時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出相應(yīng)的處理。其中一塊擋板4也可以與豎管I一體成型。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，包括: 兩個(gè)盛放不同液體的豎管，所述豎管的頂端為開口端； 兩個(gè)用于兩個(gè)所述豎管之間液體交換的橫管，每個(gè)所述橫管的兩端分別與兩個(gè)所述豎管連通； 控制所述豎管和所述橫管通斷狀態(tài)的水閥，每個(gè)所述橫管的兩端均設(shè)置有所述水閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，所述水閥的內(nèi)部設(shè)置有平行且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩塊擋板，兩塊擋板上均設(shè)置有至少一個(gè)通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，所述豎管與所述水閥之間、所述橫管與所述水閥之間均設(shè)置有密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，所述豎管設(shè)置有最低水位線標(biāo)識(shí)，所述最低水位線標(biāo)識(shí)的位置高于所述橫管的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，所述豎管的高度為35cm，厚度為0.4cm,內(nèi)徑為3cm ;橫管的長(zhǎng)度為22cm,厚度為0.2cm,內(nèi)徑為2cm ;其中一個(gè)所述橫管的軸心線與所述豎管的底壁的高度為25cm，另外一個(gè)所述橫管的軸心線與所述豎管的底壁的高度為12cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，還包括兩個(gè)量水杯，所述豎管的遠(yuǎn)離所述開口端的一端放置在所述量水杯內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱力環(huán)流演示教具，其特征在于，每個(gè)所述量水杯內(nèi)均設(shè)置有溫度計(jì)。
【文檔編號(hào)】G09B23/16GK203858792SQ201420294644
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】崔迪, 朱砂, 余慶 申請(qǐng)人:北京中教啟星科技股份有限公司