亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        驗證理想氣體狀態(tài)方程實驗裝置的設(shè)計

        2022-03-04 00:18:02李昶威溫德豐柏辛雨
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2022年4期
        關(guān)鍵詞:單片機實驗

        李昶威,景 帥,溫德豐,柏辛雨

        (沈陽航空航天大學 航空發(fā)動機學院,遼寧 沈陽 110136)

        1 理想氣體狀態(tài)方程

        理想氣體狀態(tài)方程是描述理想氣體處于平衡態(tài)時,壓強、體積、物質(zhì)的量、溫度間關(guān)系的狀態(tài)方程。建立在波義耳-馬略特定律、查理定律、蓋·呂薩克定律等經(jīng)驗定律之上。

        1662年,英國化學家、物理學家波義耳提出:“在密閉容器中的定量氣體,在恒溫下,氣體的壓強和體積成反比關(guān)系?!狈▏锢韺W家馬略特比波義耳更深刻地認識到這個定律的重要性。合稱為波義耳-馬略特定律。

        查理定律指出:一定質(zhì)量的氣體,當其體積一定時,它的壓強與熱力學溫度成正比。

        蓋·呂薩克定律指出:壓強不變時,一定質(zhì)量氣體的體積跟熱力學溫度成正比。

        上述3個定律中各物理量間的關(guān)系曲線如圖1所示。

        圖1 3個定律各物理量之間的關(guān)系曲線

        根據(jù)上述3個定律,以及阿伏伽德羅定律和理想氣體溫標定義,可以得出理想氣體狀態(tài)方程:

        根據(jù)上述原理,我們設(shè)計出理想氣體狀態(tài)方程實驗儀一體裝置。

        剛退伍的前兩年,他本來可以分配到很好的事業(yè)單位、機關(guān)工作,但他立志要打造一個讓退伍軍人干事創(chuàng)業(yè)的平臺,創(chuàng)建一支為黨和政府分憂,為軍旗添彩的隊伍!

        2 實驗裝置的設(shè)計

        該實驗裝置對傳統(tǒng)實驗裝置進行重新設(shè)計,將全部功能放入一個裝置內(nèi),其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 實驗裝置設(shè)計圖

        Arduino單片機是主要控制裝置,用于寫入程序控制步進電機、加熱棒、半導(dǎo)體制冷片和3種傳感器等。顯示屏是人機交互界面,輸出溫度、壓強和體積數(shù)值。距離傳感器用于測量距離,測得的距離乘氣管的面積即可得到氣體的體積。壓強傳感器用于測量壓強。溫度傳感器用于測量溫度?;钊苿游恢酶淖凅w積(改變壓強)。雙層玻璃管保持溫度恒定。旋轉(zhuǎn)裝置連接步進電機,通過步進電機工作,旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn),帶動活塞運動。利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)進行制冷。低功率加熱棒對氣管內(nèi)氣體進行加熱。

        3 實驗裝置操作步驟

        3.1 研究等溫條件下,一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系,驗證波義耳-馬略特定律

        (1)以穩(wěn)定后的溫度作為室溫并記錄在表中。

        (2)通過單片機啟動步進電機改變活塞位置,傳感器記錄體積示值V'為60/70/80/90/100/110/120 mL各處時的壓強值pi,每個狀態(tài)下待溫度恢復(fù)到室溫±0.2℃后記錄壓強值。通過單片機計算得到壓強值的倒數(shù)1/Pi。

        (3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制室溫下密封氣體的V'-1/p關(guān)系曲線,用直線擬合該曲線并得到縱坐標截距V0,V0即是由于結(jié)構(gòu)原因無法準確給出密封氣體的體積零差。直線斜率即為n RT,根據(jù)絕對溫度T和R的參考值,計算出密閉氣體的物質(zhì)的量n。

        3.2 研究等容條件下,一定質(zhì)量氣體的溫度與壓強的關(guān)系,驗證查理定律

        (1)保持前述密閉氣體的質(zhì)量(或物質(zhì)的量)不變。通過步進電機將活塞旋至V'=90 mL,待溫度穩(wěn)定后記錄該室溫和體積下的壓強值p。

        (2)通過單片機控制啟動低功率加熱棒,對氣管內(nèi)氣體進行加熱,此后溫度傳感器測得氣體溫度,在表中記錄各溫度下(溫度間隔可采用大約10℃)的壓強值,直到記錄溫度達到90℃后停止記錄。但不斷開加熱電源,須繼續(xù)升溫直到溫度保持在98~100℃。

        (3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制定容條件下密封氣體的p-T關(guān)系曲線,用直線擬合該曲線。直線斜率為nR/(V'+V0)。根據(jù)體積示值V'、前述實驗得到的體積零差V0和物質(zhì)的量n,計算R并與參考值進行比較,計算相對誤差。

        3.3 研究等壓條件下,一定質(zhì)量氣體的溫度與體積的關(guān)系,驗證蓋·呂薩克定律

        (1)保持前述密封氣體的質(zhì)量(或物質(zhì)的量)不變。電機工作移動活塞擴大氣體體積,使得壓強降低到接近室溫下體積示值為90 mL時對應(yīng)的壓強p附近(±1 kPa)。當溫度在98~100℃時關(guān)閉加熱棒,同時啟動半導(dǎo)體制冷片降溫。

        (2)單片機控制步進電機,及時移動活塞改變氣體體積,使得壓強時刻保持在p±0.2 kPa范圍內(nèi),當溫度降低至90℃時,傳感器記錄壓強p對應(yīng)的氣體體積值V'。

        (3)記錄降溫過程中不同溫度下(溫度間隔可采用大約10℃)壓強p對應(yīng)的氣體體積值,直到降至40℃。

        (4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制定壓條件下密封氣體的V'-T關(guān)系曲線,用直線擬合該曲線。直線斜率即為n R/p。根據(jù)氣體壓強p和已計算出的物質(zhì)的量n,計算R并與參考值進行比較,計算相對誤差。

        (5)實驗完成后斷開電源,打開氣管和相關(guān)連接線并收納。

        4 實驗數(shù)據(jù)處理

        4.1 研究等溫條件下,一定質(zhì)量氣體的壓強與體積的關(guān)系,驗證波義耳-馬略特定律

        根據(jù)數(shù)據(jù)繪制室溫下密封氣體V'-1/p關(guān)系曲線,用直線擬合該曲線并得到縱坐標截距V0,V0即是由于結(jié)構(gòu)原因無法準確給出的密封氣體的體積零差。直線斜率即為nRT,根據(jù)溫度T和R的參考值,計算出密封氣體的物質(zhì)的量n。

        4.2 研究等容條件下,一定質(zhì)量氣體的溫度與壓強的關(guān)系,驗證查理定律

        根據(jù)數(shù)據(jù)繪制定容條件下密封氣體的p-T關(guān)系曲線,用直線擬合該曲線。直線斜率即為nR/(V'+V0)。根據(jù)體積示值V'、前述實驗得到的體積零差V0和物質(zhì)的量n,計算R并與參考值進行比較計算相對誤差。

        4.3 研究等壓條件下,一定質(zhì)量氣體的溫度與體積的關(guān)系,驗證蓋·呂薩克定律

        根據(jù)數(shù)據(jù)繪制定壓條件下密封氣體的V'-T關(guān)系曲線,用直線擬合該曲線。直線斜率即為n R/p。根據(jù)氣體壓強p和已計算出的物質(zhì)的量n,計算R并與參考值進行比較計算相對誤差。

        4.4 傳感器產(chǎn)生誤差的處理

        由于傳感器裝在氣管內(nèi)部,傳感器的體積會對氣體的體積產(chǎn)生影響,選取小巧的傳感器,將其安裝在合適位置,通過編程矯正數(shù)據(jù),減小傳感器產(chǎn)生的誤差。

        5 實驗裝置的創(chuàng)新點

        (1)本實驗裝置通過單片機控制,實現(xiàn)自動控制改變管內(nèi)氣體體積;利用低功率加熱棒對管內(nèi)氣體進行加熱,利用半導(dǎo)體制冷片對內(nèi)管氣體進行降溫。同時設(shè)置雙層玻璃管進行保溫。

        (2)本實驗裝置通過距離傳感器將得出的距離乘活塞面積,可以實時測量出體積數(shù)值;利用壓強傳感器和溫度傳感器,將壓強值和溫度值輸出在顯示屏上,驗證波義耳-馬略特定律時可直接顯示1/p。

        (3)本實驗裝置利用半導(dǎo)體制冷片,使管內(nèi)溫度均勻冷卻;驗證蓋·呂薩克定律時,壓強傳感器將壓強值反饋給單片機,單片機控制步進電機調(diào)節(jié)活塞改變體積,保持壓強不變。

        (4)本實驗裝置還可以進行氣體比熱容測定實驗,通過Q=cmΔt計算氣體比熱容c。

        6 研究意義

        本實驗裝置對學校理想氣體狀態(tài)方程實驗裝置進行重新設(shè)計。將原實驗裝置手動改變管內(nèi)氣體體積變?yōu)閱纹瑱C自動控制改變體積。利用制冷片進行降溫,相較于傳統(tǒng)的室溫降溫過程來說,管內(nèi)中心位置的氣體溫度和管壁處氣體溫度溫差減小,在保證準確度的同時,速度有所加快。同時設(shè)置雙層氣管,保持溫度恒定,減小實驗誤差。利用傳感器讀取數(shù)值,減小了誤差。合理選用傳感器,將其安裝在合適位置,減小隨機誤差。將原實驗儀器多個裝置合并為一個,極大地簡化了實驗過程,提高了精度,減小偶然誤差。

        7 應(yīng)用前景

        大學物理實驗課是高等工科院校的一門必修基礎(chǔ)課程,是對學生進行科學實驗基本訓(xùn)練的重要課程,一個精確、便于操作的實驗儀器對實驗課程至關(guān)重要。本實驗儀器可滿足大部分高校對理想氣體狀態(tài)方程實驗的要求,并且本實驗裝置還可進行其他氣體比熱容的測定實驗。本實驗裝置具有很好的推廣價值、實用價值和廣闊的應(yīng)用前景。

        猜你喜歡
        單片機實驗
        記一次有趣的實驗
        微型實驗里看“燃燒”
        基于單片機的SPWM控制逆變器的設(shè)計與實現(xiàn)
        電子制作(2019年13期)2020-01-14 03:15:28
        做個怪怪長實驗
        基于單片機的層次漸變暖燈的研究
        電子制作(2019年15期)2019-08-27 01:12:10
        基于單片機的便捷式LCF測量儀
        電子制作(2019年9期)2019-05-30 09:42:02
        小議PLC與單片機之間的串行通信及應(yīng)用
        電子制作(2018年12期)2018-08-01 00:48:04
        基于單片機的平衡控制系統(tǒng)設(shè)計
        電子制作(2017年19期)2017-02-02 07:08:27
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實驗的改進
        實踐十號上的19項實驗
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        精品一区二区三区在线观看视频| 亚洲综合精品亚洲国产成人| 狼狼综合久久久久综合网| 国产成人av免费观看| 亚洲欧洲久久久精品| 色老板在线免费观看视频日麻批| 日本视频一区二区三区一| 巨茎中出肉欲人妻在线视频| 亚洲 欧美 综合 另类 中字| 国产午夜av一区二区三区| av网站免费在线浏览| 成人欧美日韩一区二区三区| а中文在线天堂| 精品一区二区三区人妻久久| 日本a级黄片免费观看| 欧美成妇人吹潮在线播放| 五十路熟久久网| 日韩人妻中文字幕一区二区| 国产一区二区三区天堂| 一本无码av中文出轨人妻| 四虎成人免费| 成人一区二区三区蜜桃| 久久国产精品亚洲婷婷片| 性一交一乱一伧国产女士spa | 国产av无码专区亚洲av毛网站| 亚洲精品免费专区| 国产女主播视频一区二区三区| 一个少妇的淫片免费看| 九九久久精品无码专区| 二区久久国产乱子伦免费精品| 日本在线无乱码中文字幕| 亚洲精品国偷拍自产在线| 成熟丰满熟妇高潮xxxxx| 高跟丝袜一区二区三区| 91三级在线观看免费| 亚洲а∨精品天堂在线| 91情侣视频| 久久国产精品色av免费看| 国产乱人偷精品人妻a片| 中文字幕av日韩精品一区二区| 视频网站在线观看不卡|