[实用新型]广度热力学性质体积变量演示仪

说明书

技术领域

本实用新型属于教学仪器，涉及一种广度热力学性质体积变量演示仪。

背景技术

在研究热力学系统的过程中，时常遇到多种物质组成的系统如多组分系统混合溶液等，对于多组分均相系统，仅规定温度和压力，系统的状态并不能确定，还必须规定系统中每种物质的量(或浓度)方可确定系统的状态。这是因为在某一组成的均相混合物中，系统的某广度热力学量并不等于各物质在纯态时该热力学量之和。例如，在25摄氏度和标准压力时，100mL水和100mL乙醇混合，结果物体的体积并不等于200mL，而是192mL左右；将150mL水和50mL乙醇混合，总体积约为195mL；将50mL水和150mL乙醇混合，总体积约为193mL，与上述两种情况都不同。这就说明，对乙醇和水组成的均相系统来说，虽然指明了该系统的温度和压力，而且亦指明了水和乙醇在纯态时的总体积为200mL，但系统的状态性质——体积却不能确定，亦即系统的状态还不能确定，还必须指明乙醇在水中的浓度，此时系统的状态方能确定，亦即此时系统的体积方有加和性。例如含20％乙醇的乙醇和水的混合物100mL和另一含20％乙醇的乙醇和水混合物100mL混合，则结果一定得到200mL的乙醇与水的混合物。所以，要描述一多组分均相系统的状态，除指明系统的温度和压力以外，还必须通过测量该多组分均相系统混合溶液的各个单组分系统纯物质的状态性质体积，以及多组分均相系统混合溶液的状态性质体积，进而计算出该多组分均相系统混合溶液的广度热力学性质体积变量。

类似这些问题，在物理化学教学中经常遇到。由于广度热力学性质体积变量的物理化学意义较为抽象，很多学生很难准确地理解其热力学性质的含义。

发明内容

本实用新型的目的是为了便于教学，提供一种广度热力学性质体积变量演示仪。

本实用新型的广度热力学性质体积变量演示仪，包括一个平底锥形容器，所述平底锥形容器的上部为透明刻度管，该刻度管的上端设有活塞；活塞的上端部设有加液器。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型的演示，可以了解物质在混合体系中表现的性质和单独存在时表现的性质不同，有助于学生准确理解广度热力学性质体积变量的物理化学意义。从课堂演示实验中学生领会到物理化学理论及其应用对生产实践的指导意义，因而提高了学习的兴趣，学习效果显著提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

具体实施方式

一种广度热力学性质体积变量演示仪，包括一个75mL的平底锥形容器1，平底锥形容器1的上部为50mL的透明刻度管2，该刻度管的上端设有活塞3，活塞3的上端部设有加液器4。

平底锥形容器1、刻度管2、活塞3、加液器4均由透明玻璃制成。

下面以水-乙醇体系的广度热力学性质体积变量的实验数值为例，说明本实用新型的使用方法。

演示实验1：打开活塞3，从加液器4向平底锥形容器1内先加入64mL的无水乙醇，然后再从加液器加入50mL的无水乙醇，关闭活塞3，用食指和中指压住活塞3，另一只手握住平底锥形容器的底部，倒转摇动，如此反复几次，使无水乙醇充分混合均匀，然后不断转动，待气泡上升至顶部时，打开活塞，然后读出刻度管2液柱高度所示的无水乙醇的测量总体积：114mL。

演示实验2：打开活塞，从加液器向平底锥形容器内先加入64mL的蒸馏水，然后再从加液器加入50mL的蒸馏水，关闭活塞，用食指和中指压住活塞，另一只手握住平底锥形容器的底部，倒转摇动，如此反复几次，使蒸馏水充分混合均匀，然后不断转动，待气泡上升至顶部时，打开活塞，然后读出刻度管液柱高度所示的蒸馏水的测量总体积：114mL。

演示实验3：打开活塞，从加液器向平底锥形容器内先加入64mL的无水乙醇，然后再从加液器加入50mL的蒸馏水，关闭活塞，用食指和中指压住活塞，另一只手握住平底锥形容器的底部，倒转摇动，如此反复几次，使水和乙醇的混合溶液充分混合均匀，然后不断转动，待气泡上升至顶部时，打开活塞，使其通大气放置一段时间(因为混合时放热，需达到室温之后再读数)，然后读出刻度管液柱高度所示的无水乙醇与水混合溶液测量的总体积：109.3mL。

比较一下，可发现原有的无水乙醇和水在纯态时的总体积同无水乙醇与水混合溶液的测量体积之间存在差值，这是由无水乙醇与水的混合体系的广度热力学性质所决定的；无水乙醇和水在纯态时的总体积同无水乙醇与水混合溶液测量的总体积之差值，即为无水乙醇与水混合溶液的广度热力学性质体积变量。

通过上述水和乙醇混合时体积的变化，了解物质在混合体系中表现的性质和单独存在时表现的性质不同，理解广度热力学性质体积变量的物理化学意义。