電気加熱式理想ガス状態方程式実験

実験の概要

理想ガス状態方程式は、理想ガス法則、普遍的ガス法則とも呼ばれ、理想ガスが平衡状態にあるとき、圧力、体積、物質の量、温度間関係を記述する状態方程式である。ボイル・マヨル特定律、チャーリー法則、ガイ・ルサック法則などの経験則の上に構築されている。本実験では、透明電熱管内に密封された一定質量のガスの圧力p、体積V及び温度Tを測定することにより、理想的なガス法則を検証した。この実験装置は大型ナットを回転させてピストンの移動を推進することによってガスの体積を変え、透明電熱管を用いてガスの温度を変えるために均一に加熱し、管内のガスはガス管を通じて外気や圧力センサと連通でき、管内のガス温度は内蔵の温度センサを通じて測定する。

本実験に関連する知識点は理想ガスの定義、3つの基本法則、PID温度制御、温度測定、気圧測定、体積測定などがあり、実験を通じて学生の温度、圧力、体積の3者関係に対する深い理解、熱力学量測定誤差推定及び原因分析などの方面に対する能力を育成することができる。

実験内容

• 等温条件下で、一定質量ガスの圧力と体積の関係を研究し、ボイル・マヨル特定法則を検証した。
  

• 等容条件下で、一定質量ガスの温度と圧力の関係を研究し、チャーリーの法則を検証する。

• 等圧条件下で、一定質量ガスの温度と体積の関係を研究し、ガイ・ルサックの法則を検証した。

• 密封ガス物質の量を測定し、一般的なガス定数を計算する。

製品の特徴

• 透明電熱管を用いてガスを加熱し、直観的に安定している。
  

• 気圧センサーを用いて密封ガスの圧力強度を測定し、正確で便利である。

• 高精度温度センサーを用いて密封ガスの温度を測定し、温度応答が速い。

• 同時にデジタル時計と透明スケールを用いて体積を表示し、視覚誤差を減らす。

• 温度制御システムはPID温度制御モジュールを利用して、温度はより正確に制御できる。

• 開放的なデザインで、各部が直感的に見え、ユーザーは各センサーの動作状態を観察することができます。

• 拡張性が高く、各センサーにはデータ通信インタフェースがあり、デジタル化実験をアップグレードすることができる。

じっけんデータ

等温条件下で、一定質量ガスの圧力と体積の関係を検証し、ボイル・マヨル特定律を検証した。

等容条件下で、一定質量ガスの温度と圧力の関係を検証し、チャーリーの法則を検証した。

等圧条件下で、一定質量ガスの温度と体積の関係を検証し、ガイ・ルサックの法則を検証した。