氣體對外做功內能減少實驗儀器的製作方法

2023-05-21 20:24:21

專利名稱：氣體對外做功內能減少實驗儀器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及實驗儀器，特別指一種氣體對外做功內能減少實驗儀器。
背景技術：
中學物理關於「做功與內能改變」方面的教學儀器，用「空氣壓縮引火儀」演示對物體做功內能增大，效果很好。但在探究物體對外做功內能減小時，使用目前實驗室所用的兩款儀器均不盡人意。第一款儀器是用打氣筒慢慢將空氣打入容器，容器內氣壓增大後，空氣將塞子衝開，使用這款儀器時，因容器內的氣壓難以獲得較高，實驗效果不明顯，且打入氣 體和氣體膨脹是同時發生，出現微量的液化是何過程所致？難以分辯。另外費時較長。第二款儀器則是靠置於厚壁容器裡的熱敏電阻來探測，通過溫度計來指示氣體膨脹對外做功後的溫度(內能)的改變。沒有刺激感觀的、直接的實驗現象顯現，實驗結論不易獲得學生認可，且構造較複雜。能否另闢溪徑，研發一種更好的氣體對外做功內能減少儀器是相當緊迫的一項任務。
發明內容本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺陷和問題加以改進和創新，提供一種結構簡單、操作方面、效果明顯，憑實驗現象能直接推斷結論的氣體對外做功內能減少實驗儀器。本實用新型的技術方案是構造一種包括底座和設置在底座上的手柄支杆及壓爪支杆的實驗儀器，其中手柄支杆底端固定在底座上，頂端通過支點連接手柄；壓爪支杆的底端亦固定在底座上，頂端橫杆中部設置有一導向管，導向管內設置壓力傳杆；所述的壓力傳杆上端連接手柄，下端連接壓爪，且壓力傳杆通過手柄作用在導向管內上、下運動並帶動壓爪工作；所述壓爪對應位置的底座上設置有放置實驗瓶的固定爪，且固定爪與壓爪上均設置有弧形爪片。本實用新型的優點及有益效果本實用新型通過大量的實驗表明，氣體衝開瓶塞後，瓶內充滿濃霧、瓶口冒霧；瓶裡瀰漫的、瓶口流淌的霧是瓶裡空氣中的水蒸汽溫度降低液化所致，由此推斷氣體對外做功內能減少了。本實用新型不僅使用效果很好，而且結構簡單、操作方便、節省時間，同時，實驗過程中產生的「嘭」聲和「白氣」刺激感觀，有利於激發學生的探究欲望和學習興趣。本實用新型以不同以往的全新設計為實驗室提供了一款效果好且實用的氣體對外做功內能減少儀器，填補了中學物理實驗在這種儀器方面的不足。

圖I是本實用新型立體結構示意圖。[0011]圖2是本實用新型的主視圖。圖3是圖2的右視圖。圖4是圖2的俯視圖。
具體實施方式
由圖I至4可知，本實用新型包括底座I和設置在底座I上的手柄支杆2及壓爪支杆3，其中手柄支杆2底端固定在底座I上，頂端通過支點連接手柄4 ;壓爪支杆3的底端亦固定在底座I上，頂端橫杆中部設置有一導向管5,導向管5內設置壓力傳杆6 ； 所述的壓力傳杆6上端連接手柄4，下端連接壓爪7，且壓力傳杆6通過手柄4作用在導向管5內上、下運動並帶動壓爪7工作；所述壓爪7對應位置的底座I上設置有放置實驗瓶8的固定爪9，且固定爪9與壓爪7上均設置有弧形爪片10。本實用新型所述的手柄支杆2與手柄4連接處設置有上支點11和下支點12，且上、下支點通過連接片13可活動的連接成一體。所述的手柄4設計為帶弧形結構的省力手柄。所述的導向管5的一側設置有壓停彈簧栓14，且壓停彈簧栓14與壓力傳杆6上設置的 壓停定位孔15對應，壓停彈簧栓14插入壓停定位孔15內固定壓爪7壓住實驗瓶8，所述的固定爪9與壓爪7上的弧形爪片10均為圓弧形薄片，且上、下弧形爪片10的圓弧面相對並錯開設置。所述的弧形爪片10上、下相對設置至少二組將實驗瓶8抓穩。所述實驗瓶8為透明的塑料瓶，實驗瓶8設有瓶塞。本實用新型的設計原理本實用新型的創意靈感來源於路面頑皮少年對地上加蓋的空礦泉水瓶用力踩一腳，只聽「嘭」的一聲後，瓶口冒「白氣」。本實用新型用省力槓桿通過類似於一雙人手的多片扁平的爪子將塑料實驗瓶一定限度(裝有壓停彈簧栓)地捏癟，然後撥動瓶塞令氣體膨脹衝開瓶塞對外做功。這一設計不僅可以使瓶內氣體獲得較大的壓強，又將壓縮氣體和氣體膨脹兩過程分開，同時也保護了塑料瓶。氣體衝開瓶塞後，瓶內充滿濃霧、瓶口冒霧。瓶裡瀰漫的、瓶口流淌的霧是瓶裡空氣中的水蒸汽溫度降低液化所致。由此推斷氣體對外做功內能減少了。本實用新型的結構原理本實用新型的壓爪和固定爪類似一雙很有力的手，同時運用省略槓桿原理，並採取了雙支點(或加連杆)和導向管的方法，解決槓桿只用一個支點，兩爪子不在同一直線上作相對運動而卡死的問題。本實用新型在導向管上加裝了一個壓停彈簧栓，其作用是塑料實驗瓶不能無限制地被壓縮，若不然可能造成壓縮過程中瓶塞就被衝開，這時氣體液化產生的霧，究竟是氣體被壓縮過程中產生的還是氣體膨脹後產生的分辨不清；其次瓶可能被壓破或影響瓶的使用壽命。本實用新型運用過程控制法，並利用壓停彈簧栓，將壓縮氣體和氣體膨脹兩過程分開，便於觀察液化現象是由何過程產生。設計的核心結構即抓瓶和壓瓶部分，類似於一雙人手的多片扁平爪子捏壓塑料瓶，既可一定限度地提高瓶內氣體的壓強，又能減小瓶承受的壓強，達到保護瓶的目的。這利用固體壓強與受力面積關係原理，同時還利用了槓桿原理，一定質量氣體的壓強與體積關係的原理，氣體降溫液化的原理。本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行的描述，並非對本實用新型構思和範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護範圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。·
權利要求1.一種氣體對外做功內能減少實驗儀器，其特徵在於包括底座(I)和設置在底座(I)上的手柄支杆(2)及壓爪支杆(3)，其中 手柄支杆(2 )底端固定在底座(I)上，頂端通過支點連接手柄(4 );壓爪支杆(3 )的底端亦固定在底座(I)上，頂端橫杆中部設置有一導向管(5)，導向管(5)內設置壓力傳杆(6)；所述的壓力傳杆(6)上端連接手柄(4)，下端連接壓爪(7)，且壓力傳杆(6)通過手柄(4)作用在導向管(5)內上、下運動並帶動壓爪(7)工作； 所述壓爪(7 )對應位置的底座(I)上設置有放置實驗瓶(8 )的固定爪(9 )，且固定爪(9 )與壓爪(7 )上均設置有弧形爪片(10 )。
2.根據權利要求I所述的氣體對外做功內能減少實驗儀器，其特徵在於所述的手柄支杆(2)與手柄(4)連接處設置有上支點(11)和下支點(12)，且上、下支點通過連接片(13)可活動的連接成一體。
3.根據權利要求I所述的氣體對外做功內能減少實驗儀器，其特徵在於所述的手柄(4)設計為帶弧形結構的省力手柄。
4.根據權利要求I所述的氣體對外做功內能減少實驗儀器，其特徵在於所述的導向管(5)的一側設置有壓停彈簧栓(14)，且壓停彈簧栓(14)與壓力傳杆(6)上設置的壓停定位孔(15)對應，壓停彈簧栓(14)插入壓停定位孔(15)內固定壓爪(7)壓住實驗瓶(8)。
5.根據權利要求I所述的氣體對外做功內能減少實驗儀器，其特徵在於所述的固定爪(9)與壓爪(7)上的弧形爪片(10)均為圓弧形薄片，且上、下弧形爪片(10)的圓弧面相對並錯開設置。
6.根據權利要求I或5所述的氣體對外做功內能減少實驗儀器，其特徵在於所述的弧形爪片(10)上、下相對設置至少二組將實驗瓶(8)抓穩。
專利摘要本實用新型涉及一種氣體對外做功內能減少實驗儀器，包括底座和設置在底座上的手柄支杆及壓爪支杆，其中手柄支杆底端固定在底座上，頂端通過支點連接手柄；壓爪支杆的底端亦固定在底座上，頂端橫杆中部設置有一導向管，導向管內設置壓力傳杆；所述的壓力傳杆上端連接手柄，下端連接壓爪，且壓力傳杆通過手柄作用在導向管內上、下運動並帶動壓爪工作；所述壓爪對應位置的底座上設置有放置實驗瓶的固定爪，且固定爪與壓爪上均設置有弧形爪片。本實用新型使用效果很好，結構簡單、操作方便、節省時間，為實驗室提供了一款效果好且實用的氣體對外做功內能減少儀器。
文檔編號G09B23/12GK202443659SQ20122007867
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者劉文卓, 趙順保 申請人:趙順保