[发明专利]一种理想气体多方过程实验仪

说明书

本发明涉及一种理想气体多方过程实验仪，该仪器采用气体压力传感器采集空气容器内的气体压力信号，并通过模数转换将压力信号转换为电信号，利用放大器将电信号放大，最后在数字示波器上显示随气体压强变化的电压波动图像，并通过计算机进行测量控制，从而达到数值采集过程精准可靠、实验简便的效果。

技术领域

本发明涉及实验仪器领域，具体涉及一种理想气体多方过程实验仪。

背景技术

多方过程是指理想气体的状态参量满足PVⁿ＝C的过程，式中P、V分别为压强和体积；n是常量，称为多方指数，C表示恒量。理想气体多方过程研究有着十分重要的使用价值，诸如热力学工程中的多数生产进程均在大气环境中进行，分析可知都属于理想气体多方过程，确定气体多方过程公式PVⁿ＝C中的指数n有很强的实用意义，尤其是绝热时的指数n，叫做空气比热容比γ，γ的定义为用气体的定压比热容C_P比上气体的定容比热容C_V。等温过程中指数n＝1，绝热过程中空气的γ＝1.40。γ的测量是热力学中的一个重要的实验，现有的测量方法采用人工操作，实验结果随机误差较大，且测量过程费时费力，同时对理想气体多方过程的观测过程不够直观，用于教学研究过程效果差、实用性不高。

因此，如何提供一种测量结果准确、可观测性强且实用性高的理想气体多方过程实验仪，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量结果准确、可观测性强且实用性高的理想气体多方过程实验仪。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种理想气体多方过程实验仪，包括注射器、空气容器、气体压力传感器、放大器、数字示波器和计算机；所述注射器安装于所述空气容器的顶部且与所述空气容器连通，所述空气容器的一侧设有用于使空气容器内外气体压强一致的第一阀门，所述空气容器底部设有一气体压力传感器，所述气体压力传感器的输出端与所述放大器的输入端电连接，所述放大器的输出端与所述数字示波器电连接，所述数字示波器与所述计算机电连接。

本发明的有益效果是：采用气体压力传感器采集空气容器内的气体压力信号，并通过模数转换将压力信号转换为电信号，利用放大器将电信号放大，最后在数字示波器上显示随气体压强变化的电压波动图像，并通过计算机进行测量控制，从而达到数值采集过程精准可靠、实验简便的效果。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述空气容器的一侧设有指针式标准压力表，所述指针式压力表通过第二阀门与所述空气容器的一侧连接。与指针式标准压力表相连的第二阀门在测量气体压力传感器的输出特性时开通，在做气体多方过程实验时关闭。

本发明还提供了一种应用上述理想气体多方过程实验仪测量空气容器的容积和气体普适常数的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：打开第一阀门，使容器内空气与外界大气相通，将注射器的活塞拉至50mL处，调节数字示波器上的调零旋钮，使数字示波器的示为零；

步骤2：关闭第一阀门，将活塞匀速缓慢推至40mL刻度线处，静置，直至空气容器内气体与外界大气处于热平衡时，记录数字示波器上的电压值；

步骤3：按照步骤1和步骤2的操作顺序，分别测量出注射器的活塞处于30mL、20mL和10mL刻度线处时，数字示波器上的电压值；

步骤4：记录活塞处于不同位置时的气体体积变化量V_i，其中V₁＝40mL、V₂＝30mL、V₃＝20mL、V₄＝10mL和V₅＝0mL；