本發(fā)明屬于熱學領域，具體涉及一種驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗裝置。
背景技術：
理想氣體狀態(tài)方程是描述氣體在處于平衡態(tài)時，壓強、體積、物質(zhì)的量、溫度等宏觀狀態(tài)參量關系的方程。其方程為pv＝nrt。這個方程有3個變量：p是指氣體的壓強，v為氣體的體積，t則表示氣體的熱力學溫度，n表示氣體物質(zhì)的量，本裝置研究的是封閉容器內(nèi)的氣體，物質(zhì)的量為一常量，r是普適氣體常量，是一常數(shù)。為驗證理想氣體方程需對氣體處于平衡態(tài)時的宏觀狀態(tài)參量進行測量，目前大學物理中沒有驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗裝置。綜上所述，所以我設計了一種驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗裝置。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供一種驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗裝置。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)：
一種驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗裝置，包括機械擋板、針管和柱塞，所述針管為以透明材料制作而成并且在針管側(cè)壁上設有刻度：所述針管上插入柱塞：所述柱塞的相近于末端位置套上機械擋板；所述針管的前端連接有四通閥；且所述四通閥的連接所述針管的部位設有溫度傳感器；所述四通閥的兩個側(cè)面的輸出端上分別設有壓力傳感器和泄壓閥；所述四通閥另一個輸出端為連接在數(shù)據(jù)處理與顯示模塊上。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述溫度傳感器包括一個低熱質(zhì)量的熱敏電阻；且所述熱敏電阻的響應時間大約是1/2秒。
作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述壓力傳感器連接所述四通閥時，將導管連接壓力端口，對于柱塞不同的初始位置，連接頭可以斷開，也可重新連接；并且所有其余透明塑料管的連接件已粘合固定到位，不能脫離開。
與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：該新型針管柱塞處設計一機械檔板，用于保護針管底部的溫度傳感器，氣體壓縮后的體積通過機械檔桿來確定，利用壓力傳感器、溫度傳感器測量氣體的壓強和溫度，氣體的體積由針管上的刻度得到，通過推柱塞的方式改變氣體的平衡態(tài)，使實驗變得直觀，準確簡便?？梢詫崿F(xiàn)等溫過程，變溫過程等多種準靜態(tài)過程的測量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構示意圖。
圖中：1、針管；2、柱塞；3、機械擋板；4、四通閥；5、溫度傳感器；6、壓力傳感器；7、泄壓閥；8、數(shù)據(jù)處理與顯示模塊。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：
如圖1所示，一種驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗裝置，包括機械擋板(3)、針管(1)和柱塞(2)，所述針管(1)為以透明材料制作而成并且在針管(1)側(cè)壁上設有刻度：所述針管(1)上插入柱塞(2)：所述柱塞(2)的相近于末端位置套上機械擋板(3)；所述針管(1)的前端連接有四通閥(4)；且所述四通閥(4)的連接所述針管(1)的部位設有溫度傳感器(5)；所述四通閥(4)的兩個側(cè)面的輸出端上分別設有壓力傳感器(6)和泄壓閥(7)；所述四通閥(4)另一個輸出端為連接在數(shù)據(jù)處理與顯示模塊(8)上；所述溫度傳感器(5)包括一個低熱質(zhì)量的熱敏電阻；且所述熱敏電阻的響應時間大約是1/2秒；所述壓力傳感器(6)連接所述四通閥(4)時，將導管連接壓力端口，對于柱塞不同的初始位置，連接頭可以斷開，也可重新連接；并且所有其余透明塑料管的連接件已粘合固定到位，不能脫離開。
所述本新型裝置在這個實施例中，打開泄壓閥，將針管柱塞置于體積v1處，關閉泄壓閥。以針管內(nèi)封閉的一定量的氣體為研究對象，記錄柱塞當前位置下針管內(nèi)氣體體積v1，壓強p1，溫度t1，推進針管柱塞到底，完全壓住柱塞，保持該位置一段時間，記錄氣體被壓縮后平衡態(tài)的狀態(tài)體積v2，壓強p2，溫度t2。計算前后2種平衡態(tài)的pv/t的值，并比較，在誤差允許范圍內(nèi)近似相等則理想氣體狀態(tài)方程得以驗證。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。