[實用新型]一種理想氣體常數的測定裝置

有效

• 申請號: 201720724527.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN206848201U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 徐澤忠;馬善恒
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本實用新型屬于化學學科教學實踐領域，具體是涉及一種理想氣體常數的測定裝置。

背景技術

傳統化學學科的教學實踐中，針對理想氣體常數的測定，根據公式R＝PV/nT，利用方程式Mg+H₂SO₄＝MgSO₄+H₂↑，稱取Mg的質量計算出氫氣的物質的量n，P為大氣壓，溫度為常溫下。

該實驗方法可以粗略測定出理想氣體常數，但尚存在以下三個問題：

①、實驗中水蒸氣會造成一定的誤差；

②、鎂條不純或表面被氧化會帶來一定的誤差；

③、該實驗不能直觀地呈現出理想氣體常數不受溫度、壓強影響的特點。

實用新型內容

為了解決傳統測定理想氣體常數的方法存在誤差較大、不易操作、直觀性差等缺點。本實用新型提供了一種理想氣體常數的測定裝置，既可以直觀地呈現出理想氣體常數，又可以明顯地看出理想氣體常數不受溫度、壓強影響的這一特點。

為解決本實用新型的技術問題，所采用的技術方案為：一種理想氣體常數的測定裝置，包括三頸瓶、鐵架臺、水浴槽、酒精燈、溫度傳感器、壓力傳感器、導管和燒杯，三頸瓶通過鐵夾安裝在鐵架臺上，三頸瓶瓶身置于水浴槽中，在水浴槽的下方通過酒精燈控制水浴槽內水的溫度；溫度傳感器、壓力傳感器和導管分別安裝在三頸瓶的三個支管上并通過塞子密封，導管的末端伸入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，導管上設有止水夾。

利用上述裝置測定理想氣體常數的方法，步驟如下：

①、在三頸瓶中插入壓力傳感器和溫度傳感器，導管插入到盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中；

②、稱量三頸瓶的質量，打開瓶塞，向其中加入少量碘單質，放好水浴槽和酒精燈；

③、打開止水夾，將三頸瓶整體沒入水浴槽中，加熱至三頸瓶底部沒有碘單質固體為止，關閉止水夾，移開酒精燈并開始記錄接下來一段時間內溫度傳感器、壓力傳感器的數值；

④、待三頸瓶冷卻至室溫，稱此時三頸瓶的質量，兩次質量差值即三頸瓶內此時含有碘單質的質量；

⑤、依據公式R＝PV/nT＝PVM/mT計算出理想氣體常數，公式中，V為三頸瓶體積、為m三頸瓶兩次質量差值、M為碘單質摩爾質量，壓力P和溫度T數值通過溫度傳感器、壓力傳感器獲得。

作為本實用新型的理想氣體常數的測定裝置的另一種改進，裝置還包括采集溫度傳感器、壓力傳感器數據的數據采集器，數據采集器將采集到的溫度、壓力數據傳輸至處理設備中，處理設備計算并顯示出理想氣體常數數值。

作為本實用新型的理想氣體常數的測定方法的另一種改進，步驟如下：

①、在三頸瓶中插入壓力傳感器和溫度傳感器，導管插入到盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，選擇電腦作為處理設備，打開電腦中安裝的威尼爾軟件；

②、稱量三頸瓶的質量，打開瓶塞，向其中加入少量碘單質，放好水浴槽和酒精燈；

③、打開止水夾，將三頸瓶整體沒入水浴槽中，加熱至三頸瓶底部沒有碘單質固體為止，關閉止水夾，點擊威尼爾軟件上的“采集”按鈕，移開酒精燈，采集一段時間后點擊“停止采集”按鈕；

④、待三頸瓶冷卻至室溫，稱此時三頸瓶的質量，兩次質量差值即三頸瓶內此時含有碘單質的質量；

⑤、向軟件界面中輸入三頸瓶體積(V)、三頸瓶兩次質量差值(m)、碘單質摩爾質量(M)，軟件結合采集的壓力(P)和溫度(T)數值，依據公式R＝PV/nT＝PVM/mT計算出理想氣體常數。

本實用新型相對于現有技術的有益效果是：

本實用新型使用溫度傳感器、壓力傳感器，測定出三頸瓶內碘單質完全升華后的動態的壓強和溫度變化曲線，結合相關算法，可以直觀地呈現出理想氣體常數，并能明顯地看出理想氣體常數不受溫度、壓強影響的這一特點。

附圖說明

以下結合實施例和附圖對本實用新型作出進一步的詳述。

圖1是本實用新型的理想氣體常數的測定裝置的結構示意圖。

圖2是溫度及氣壓變化曲線。

圖3是測得的理想氣體常數實驗數據。

具體實施方式

本實用新型主要是運用數字實驗測定理想氣體常數：

①、實驗裝置

理想氣體常數的測定裝置結構如圖1所示，三頸瓶5通過鐵夾12安裝在鐵架臺7上，三頸瓶5瓶身置于水浴槽4中，在水浴槽4的下方通過酒精燈6控制水浴槽內水的溫度。