[实用新型]一种理想气体常数的测定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于化学学科教学实践领域，具体是涉及一种理想气体常数的测定装置。

背景技术

传统化学学科的教学实践中，针对理想气体常数的测定，根据公式R＝PV/nT，利用方程式Mg+H₂SO₄＝MgSO₄+H₂↑，称取Mg的质量计算出氢气的物质的量n，P为大气压，温度为常温下。

该实验方法可以粗略测定出理想气体常数，但尚存在以下三个问题：

①、实验中水蒸气会造成一定的误差；

②、镁条不纯或表面被氧化会带来一定的误差；

③、该实验不能直观地呈现出理想气体常数不受温度、压强影响的特点。

实用新型内容

为了解决传统测定理想气体常数的方法存在误差较大、不易操作、直观性差等缺点。本实用新型提供了一种理想气体常数的测定装置，既可以直观地呈现出理想气体常数，又可以明显地看出理想气体常数不受温度、压强影响的这一特点。

为解决本实用新型的技术问题，所采用的技术方案为：一种理想气体常数的测定装置，包括三颈瓶、铁架台、水浴槽、酒精灯、温度传感器、压力传感器、导管和烧杯，三颈瓶通过铁夹安装在铁架台上，三颈瓶瓶身置于水浴槽中，在水浴槽的下方通过酒精灯控制水浴槽内水的温度；温度传感器、压力传感器和导管分别安装在三颈瓶的三个支管上并通过塞子密封，导管的末端伸入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，导管上设有止水夹。

利用上述装置测定理想气体常数的方法，步骤如下：

①、在三颈瓶中插入压力传感器和温度传感器，导管插入到盛有氢氧化钠溶液的烧杯中；

②、称量三颈瓶的质量，打开瓶塞，向其中加入少量碘单质，放好水浴槽和酒精灯；

③、打开止水夹，将三颈瓶整体没入水浴槽中，加热至三颈瓶底部没有碘单质固体为止，关闭止水夹，移开酒精灯并开始记录接下来一段时间内温度传感器、压力传感器的数值；

④、待三颈瓶冷却至室温，称此时三颈瓶的质量，两次质量差值即三颈瓶内此时含有碘单质的质量；

⑤、依据公式R＝PV/nT＝PVM/mT计算出理想气体常数，公式中，V为三颈瓶体积、为m三颈瓶两次质量差值、M为碘单质摩尔质量，压力P和温度T数值通过温度传感器、压力传感器获得。

作为本实用新型的理想气体常数的测定装置的另一种改进，装置还包括采集温度传感器、压力传感器数据的数据采集器，数据采集器将采集到的温度、压力数据传输至处理设备中，处理设备计算并显示出理想气体常数数值。

作为本实用新型的理想气体常数的测定方法的另一种改进，步骤如下：

①、在三颈瓶中插入压力传感器和温度传感器，导管插入到盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，选择电脑作为处理设备，打开电脑中安装的威尼尔软件；

②、称量三颈瓶的质量，打开瓶塞，向其中加入少量碘单质，放好水浴槽和酒精灯；

③、打开止水夹，将三颈瓶整体没入水浴槽中，加热至三颈瓶底部没有碘单质固体为止，关闭止水夹，点击威尼尔软件上的“采集”按钮，移开酒精灯，采集一段时间后点击“停止采集”按钮；

④、待三颈瓶冷却至室温，称此时三颈瓶的质量，两次质量差值即三颈瓶内此时含有碘单质的质量；

⑤、向软件界面中输入三颈瓶体积(V)、三颈瓶两次质量差值(m)、碘单质摩尔质量(M)，软件结合采集的压力(P)和温度(T)数值，依据公式R＝PV/nT＝PVM/mT计算出理想气体常数。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

本实用新型使用温度传感器、压力传感器，测定出三颈瓶内碘单质完全升华后的动态的压强和温度变化曲线，结合相关算法，可以直观地呈现出理想气体常数，并能明显地看出理想气体常数不受温度、压强影响的这一特点。

附图说明

以下结合实施例和附图对本实用新型作出进一步的详述。

图1是本实用新型的理想气体常数的测定装置的结构示意图。

图2是温度及气压变化曲线。

图3是测得的理想气体常数实验数据。

具体实施方式

本实用新型主要是运用数字实验测定理想气体常数：

①、实验装置

理想气体常数的测定装置结构如图1所示，三颈瓶5通过铁夹12安装在铁架台7上，三颈瓶5瓶身置于水浴槽4中，在水浴槽4的下方通过酒精灯6控制水浴槽内水的温度。