[实用新型]一种演示气压与沸点关系的活塞式实验台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种演示气压与沸点关系的活塞式实验台，属于物理实验台领域。

背景技术

沸点即液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等，气泡才有可能长大并上升，所以，沸点也就是液体的饱和蒸汽压等于外界压强时的温度。液体的沸点跟外部压强有关。当液体所受的压强增大时，它的沸点升高；压强减小时；沸点降低。例如，蒸汽锅炉里的蒸汽压强，约有几十个大气压，锅炉里的水的沸点可在200℃以上。又如，在高山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。这是由于大气压随地势的升高而降低，水的沸点也随高度的升高而逐渐下降。(在海拔1900米处，大气压约为79800帕(600毫米汞柱)，水的沸点是93.5℃)，沸点低的一般先汽化，而沸点高的一般较难汽化。

在相同的大气压下，液体不同沸点亦不相同。这是因为饱和汽压和液体种类有关。在一定的温度下，各种液体的饱和汽压亦一定。例如，乙醚在20℃时饱和气压为5865.2帕(44厘米汞柱)低于大气压，温度稍有升高，使乙醚的饱和汽压与大气压强相等，将乙醚加热到35℃即可沸腾。液体中若含有杂质，则对液体的沸点亦有影响。液体中含有溶质后它的沸点要比纯净的液体高，这是由于存在溶质后，液体分子之间的引力增加了，液体不易汽化，饱和汽压也较小。要使饱和汽压与大气压相同，必须提高沸点。不同液体在同一外界压强下，沸点不同。沸点随压强而变化的关系可由克劳修斯方程式得到。学习液态水沸点与气压之间存在的关系是目前初中和高中物理课程中重要的部分，当前课堂教学过程中采用的教学手段多采用加热烧瓶后进行密封然后浇冷水降温降压的方式以达到实验效果的，该手段无法实现高于大气压的情况演示，同时操作过程比较危险容易发生爆裂和烫伤等情况，而该实验项目的专用实验设备构造复杂，造价高，而且造作繁琐，不适宜初高中阶段学生的操作，本设计针对初高中阶段物理教学中沸点与气压关系部分的实验环节，结构简单，易于操作，安全系数高。

实用新型内容

本实用新型针对初高中阶段物理教学中沸点与气压关系部分的实验环节中所用到的实验装置存在安全隐患或者构造复杂，造价高，而且造作繁琐等问题，设计出一款结构简单，易于操作，安全系数高的演示气压与沸点关系的活塞式实验台。其设计主要采用加热封闭腔体的液态水，同时调节墙体内压强，观察沸腾时气压表和温度表的示数，从而对物理课程中气压与沸点关系有更直观的认识。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

该演示气压与沸点关系的活塞式实验台，其结构包括：盖板、安全塞、充气活塞、气压显示屏、温度显示屏、紧固螺钉、腔体、电缆、插头、加热底座、透视窗、底座螺栓、电热丝、气压传感器、温度传感器、密封条、底座盖板，盖板螺栓。腔体为长方体结构，其内部有容纳液态水或者其他液体的空腔，腔体前侧有长方形通孔，腔体前侧竖直方向有容纳透视窗的凹槽，透视窗为透明玻璃材质，盖板为方形结构，盖板四周均匀分布阶梯孔，紧固螺钉通过盖板四周的阶梯孔实现盖板与腔体的连接固定，盖板中心位置竖直设置充气活塞，所述充气活塞底端位于盖板底面一侧，充气活塞外体与盖板为一体式结构，盖板上面一侧分布气压显示屏和温度显示屏，所述气压显示屏和温度显示屏与盖板之间采用镶嵌关系实现连接，气压传感器和温度传感器分别与气压显示屏和温度显示屏连接，气压传感器和温度传感器位于盖板底面一侧，盖板另一侧有通孔，安全塞安装于盖板一侧的通孔内，所述安全塞一端有拉环结构，安全塞中心部分为圆柱形结构，所述圆柱形结构直径与盖板一侧的通孔孔径相等，安全塞另一端有一段环形结构，所述环形结构的直径大于盖板一侧的通孔孔径，密封条位于盖板底面朝向透视窗一侧，密封条厚度与腔体前侧竖直方向容纳透视窗的凹槽宽度相等，加热底座为方形结构，其四角位置有阶梯孔结构，腔体底面四角位置有螺纹孔，底座螺栓穿过加热底座四角位置的阶梯孔旋如腔体底面四角位置的螺纹孔内实现加热底座与腔体的连接，电缆一端连接插头另一端连接加热底座，电缆通入加热底座后与电热丝连接，加热底座上侧中心位置有容纳电热丝的空腔，底座盖板通过盖板螺栓将加热底座上侧中心位置的空腔密封。

本实用新型有如下优点：

1.该设计采用密封加热式结构，使得加热过程在一个密封的空腔内完成，提高了实验装置的安全性，避免操作过程中发生烫伤等安全事故。

2.本设计集成了气压和温度传感显示装置，可以即时读取该两项数据，并对其进行分析，使得该项实验操作过程简化数据读取方便。