[实用新型]一种理想气体定熵过程实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对理想气体定熵过程中气体体积和压力变化规律进行验证的装置。

背景技术

理想气体定熵过程实验是高校工程热物理专业的一项重要实验项目，其内容是：对一定质量的气体，在绝热条件下，改变其体积，测量不同体积对应的压力，验证体积和压力是否满足定熵状态方程。实验的关键是要精确测量气体的体积和此体积下对应的压强。目前有以下两种实验装置：

方案一：装置主要由注射用针筒和指针式压力表组成。针筒与压力表相连。实验时，压缩针筒活塞，根据针筒上的刻度计算气体变化量，由指式压力表读出针筒内气压。这样即可得到气体体积和压力。这种实验装置有以下不足：一是注射用针筒体积有限，气体体积变化量有限，因而只能测得少量的数据；二是气体体积变化是靠压缩针筒活塞移动至某一刻度，不能精确控制；三是用指针式气压表测压力，指针可能不稳定，会导致读数误差。

方案二：装置由由U型塑胶管、带刻度的长颈球形容量瓶、敞口容器等组成。实验过程中需要用液体（水或汞）作为密封和测压介质。气体的体积是根据长颈球形容量瓶上的刻度计算得到，气体的压力是根据U型管两端的液面高度差计算得到。这种装置存在以下不足：一是如果用汞作为测压介质，则汞有毒性，且易挥发，对实验者可能造成危害；二是如果用水作为测压介质，由于水的密度较小，能获得的压差有限，导致实验数据有限；三是由于需要液体介质，实验准备和收尾工作比较麻烦。

发明内容

本实用新型旨在针对上述问题，提出一种无需液体、结构简单，精度高的理想气体定熵过程实验装置。

本实用新型的技术方案在于：

一种理想气体定熵过程实验装置，包括通过管路连接的活塞气缸以及气筒，所述管路上设有阀门，气筒还依次连接有压力变送器以及数字显示表；所述活塞气缸由气缸以及活塞杆组成，活塞杆下端位于气缸内，上端位于气缸外；气缸上部设置有若干限位块，所述限位块的组合高度小于气缸顶部与活塞杆顶部的距离。

所述限位块为U型限位块，其水平套在活塞杆上，其U型限位块的两端的最小距离大于活塞杆的直径。

所述压力变送器与气筒螺纹连接。

所述气筒由低导热系数材料制成。

所述低导热系数材料为有机玻璃或塑料。

所述压力变送器通过电缆与数字显示表相连。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型结构简单，无需液体介质，气体体积变化量大；优选地，利用限位块，使得气体体积变化容易控制；利用压力变送器，使得测量结果准确。

附图说明

图1为本实用新型一种理想气体定熵过程实验装置的结构示意图。

其中，1-气缸、2-活塞杆，3-管路，4-气筒，5-压力变送器，6-数字显示表，7-限位块，8-阀门。

具体实施方式

一种理想气体定熵过程实验装置，包括通过管路3连接的活塞气缸以及气筒4，所述管路3上设有阀门8，与外界大气实现连通或关闭；气筒4还依次连接有压力变送器5以及数字显示表6，压力变送器5与气筒4之间通过螺纹连接，压力变送器5通过电缆与数字显示表6相连；所述活塞气缸由气缸1以及活塞杆2组成，活塞杆2下端位于气缸1内，上端位于气缸1外；气缸上部设置有若干限位块7，所述限位块7的组合高度小于气缸1顶部与活塞杆2顶部的距离。

所述气筒4由低导热系数材料制成，尽可能减小气体压缩过程中与外界的热量交换。所述低导热系数材料为有机玻璃或塑料。

其中，限位块7为U型限位块7，其水平套在活塞杆2上，其U型限位块7的两端的最小距离大于活塞杆2的直径。当活塞杆2向下移动时，起到限制活塞杆2下移距离的作用。限位块7有若干块，叠加不同的数量，可以限制不同的距离。

本实用新型实验过程如下：打开阀门8，将活塞杆2上移至最顶端，测量出此时气筒4、管路3及气缸的容积之和，计为V0。关闭阀门8，按下活塞杆2至被限位块7挡住，记录此时数字显示表6的压力P，计算活塞杆2下移距离，求出气体压缩后的容积V。改变限位块7的数量，重复上述操作，对应有不同的P和V，将各组P、V及初始容积V0、当地大气压力值，代入理想气体公式，即可实现对定熵过程的验证。