[發(fā)明專利]一種用于教學演示的降溫裝置及實驗方法

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• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111933003A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 高慧;張一鳴;楊雪晴;高之然
• 申請（專利權）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: G09B23/16
• 分類號: G09B23/16
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種用于教學演示的降溫裝置，其特征在于，該降溫裝置包括儲水箱、導氣導水管和抽氣泵，所述儲水箱上設有供氣體和水進出的開口，儲水箱的開口通過導氣導水管連接抽氣泵，抽氣泵連接外部水源；所述儲水箱及導氣導水管均為透明材質。

2.根據權利要求1所述的降溫裝置，其特征在于，所述儲水箱的內壁上間隔設有支撐部件，優(yōu)選支撐部件為圓柱管。

3.根據權利要求1所述的降溫裝置，其特征在于，所述導氣導水管包括導水管和導氣管兩個支路，對應的儲水箱上設有兩個開口，兩個開口分別為出氣口和進水口，出氣口與導氣管連接，進水口與導水管連接；所述導氣管、導水管和抽氣泵之間通過一個三通接口連接；裝置在所有接頭處進行密封處理。

4.根據權利要求3所述的降溫裝置，其特征在于，所述導水管和導氣管均呈L型，導氣管的水平段經三通接口連接抽氣泵接口，導氣管的豎直段連接儲水箱的出氣口；導水管的水平段連接儲水箱的進水口，導水管的豎直段連接在三通接口的第三端上；導水管的水平段位于導氣管水平段的下方，抽氣泵聯(lián)通水源，水依靠重力作用，經導水管流入儲水箱，此時抽氣泵不工作；注入到位后，停止注水，抽氣泵工作。

5.根據權利要求4所述的降溫裝置，其特征在于，所述導氣管的水平段向三通接口方向傾斜，使水源經抽氣泵后都由導水管進入儲水箱。

6.根據權利要求4所述的降溫裝置，其特征在于，儲水箱為長為0.2m、寬為0.06m、高為0.2m的空心長方體；儲水箱內間隙分布的圓柱管直徑為10mm；導氣管和導水管均由壁厚3mm，外徑為30mm的有機玻璃管制成，導氣管的水平段長度為200mm，導水管的豎直段長度為150mm。

7.根據權利要求1所述的降溫裝置，其特征在于，所述儲水箱上標注有容積刻度。

8.根據權利要求1-7任一所述的降溫裝置，其特征在于，所述儲水箱為透明有機玻璃制成的空心長方體,有機玻璃壁厚3mm；所述導氣管和導水管的彎折處采用有機玻璃透明彎管；在抽氣泵與導氣導水管直徑不匹配時采用變徑接頭連接，并在連接處進行密封處理。

9.一種用于教學演示的降溫實驗方法，該方法采用權利要求1-8任一所述的降溫裝置，方法的步驟為：

1)實驗前準備：準備溫度計、儲水箱、抽氣泵、導氣導水管、連接件及密封膠，并按照上述連接方式連接降溫裝置，溫度計置于降溫裝置附近區(qū)域內；

2)實驗演示：導氣導水管經抽氣泵連接水源，將冷水噴入儲水箱中，冷水在儲水箱內流動的過程中與儲水箱內壁接觸；冷水注入至合適位置后，停止注水，此時打開抽氣泵，利用抽氣泵抽取儲水箱內部的空氣，降低儲水箱內氣壓，達到水的沸點；觀察儲水箱內部及導氣導水管上的水及氣體的物態(tài)變化，同時讀取溫度計的讀數；

3)關閉抽氣泵，當水蒸發(fā)變?yōu)樗魵鈴膬λ涞拈_口沿著導氣導水管導出時，讓水蒸氣通過導氣導水管冷凝為液體；冷凝的水從儲水箱的進水口再次進入儲水箱內，形成循環(huán)。

10.一種降溫實驗方法，該方法采用權利要求1-8任一所述的降溫裝置，方法的步驟為：實驗前進行分組實驗，每組準備溫度計、儲水箱、抽氣泵、導氣導水管、連接件及密封膠，并按照上述連接方式連接降溫裝置，溫度計置于降溫裝置附近區(qū)域內；將儲水箱和導氣導水管、溫度計用透明外罩罩起來，且已知所罩起的空間體積，

記錄當前的溫度計的讀數，設定降溫的目標溫度，并由學生計算出降至該目標溫度所需的實驗時間及所需的水量，然后進行實驗；

實驗中，向儲水箱中注入大于所需水量的水，且不注滿，然后開動抽氣泵，并調至計算所需的抽氣泵功率，時刻觀察過程中儲水箱及導氣導水管上的物態(tài)變化并記錄溫度變化，當溫度達到設定的目標溫度時，停止實驗，記錄實驗時間。