(54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ
1
Изобретение относится к учебным приборам по молекулярной физике и предназначено для демонстрации учащимся величины атмосферного давления, а также характера зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры.
Предлагаемый прибор содержит стакан для жидкости, поршень, жестко связанный с его дном, открытый снизу цилиндр, расположенный на поршне так, что между ним и поршнем образован зазор, и крышку с прокладкой, установленную в верхней части цилиндра.
На чертеже изображен учебный прибор. Он содержит металлический (нержавеющая сталь) стакан 1 для жидкости, имеющий в дне отверстие 2, в которое ввинчен металлический (нержавеющая сталь) поршень 3 с отшлифованным верхним концом.
На поршне расположен с зазорЪм отрытый снизу металлический (латунный) илиндр 4. Цилиндр и поршень пришлифоаны один к другому в режиме свободного кольжения.
Нижний конец цилиндра отстоит от дна стакана на 2-3 мм. В верхней части цилиндр имеет горловину 5 с узким каналом (1 мм). На горловину навинчена металлическая (латунная)крышка 6 с резиновой прокладкой 7.
В верху цилиндра имеются болтики 8. Работает прибор следующим образом. Для измерен1Ш атмосферного давления поршень 3 ввинчивают в стакан 1 до отказа. На поршень надевают цилиндр 4, на который надевают под болтики 8 поплавок
(на чертеже не показан) в виде цилиндри- i ческого кольца для того, чтобы выталки- , вающей силой компенсировать вес цилиндра и часть силы трения.
Крышку 6 отвинчивают. В стакан 1 заливают жидкость (воду или жидкое масло с малой вязкостью, например подсолнеч- Ное). К болтикам 8 привязывают леску или тонкую проволоку для поднятия цилиндра 4. С помощью демонстрационного динамометра (до 1 кг) показывают, что сила, необходимая для подъема цилиндра, близка к нулю. Затем крышку 6 плотно завинчивают. Динамометром, демонстриру ют, что минимальная сипа, необходимая для подъема, близка к 1 кг. Отсюда атмосферное давление равно 1 кг/см . Измерение атмосферного давления основано на ТОМ; что при отрыве цилиндра 4под ним создается разрежение, которое удерясивается герметизирующим, действнем опоя жидкости, налитой в стакан 1, Благодаря вязкости при подъеме цилиндра j жидкость медленно проникает в узкий зазор между цилиндром и поршнем 3, в ре- : зультате чего обеспечивается герметиза|ция. Вместе, с тем жидкость практичёск.й,; |не препятствует движению цилиндра. Д.ПЯ измерения давления, насыщенного ; пара прибор собирают так же, как описано выше. В качестве жидкости используют во ду. При плотно завинченной крышке 6с помощью демонстрационного динамометра измеряют минимальную силу отрыва цилиндра, соответствуюшую атмосферному давлению Затем крышку отвинчивают, при бор устанавливают на плитку, нагревают до интенсивного кипения воды в течение . 5мин. Далее крышку плотно завинчивают, прибор помещают внутрь калориметрическо го стакана 9. В воду погружают термометр, закрепленный в штаТиве, находящем ся вне прибо.ра. При естественном охлаждении прибора, при разных температурах измеряют с помощью динамометра минимальн5ао силу отрыва цилиндра. Давление насышенного водяного пара оп ределяется разностью между атмосфернык давлением и минимальной силой отрыва- ци ливдра. При 1ОО°С эта разность .близка к 1 кг, что доказьшает близость давления насыщенного пара при 100°С к атмосферному. Прибор пригоден для снятия зависимости давления; насьпценного водяного пара от температуры в лабораторных условиях с пружинным динамометром. Опыты по демон9Трации характера зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры основаны lia-TOM, что при кипения воды в стака:не 1 при открытой крьшке 6 насыщенный пар выгоняет воздух из зазора между порщнем 3 и цилиндром 4, и в дальнейшем этот зазор после плотного завинчивания крышки заполнен только насыщенным водяным паром При /подъеме цилиндра пространство между торцами поршня и цилиндра Также заполняется насыщенным водяным паром, давление которого уменьшает силу отрыва цилиндра. Вода, налитая в , стакан, создает насыщенный водяной пар в зазоре между поршнем 3 и цилиндром-4 и герметизирует этот пар. При изменении Давления насьпценного водяного пара, т. е. при отрыве цилинДра, герметизация сохраняется, если нижний край цилиндра остается в воде.. Предмет и з о б р е т е н и я Учебный прибор по молекулярной физике. отличающийся тем, что, с целью демонстрации учащимся величины атмосферного давления, а также характера зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры, он содержит стакан для жидкости, поршень, жестко связанный с его дном, открытый снизу цилиндр, расположенный на поршне так, что между ним и поршнем образован зазор, и крьшку с прокладкой, установленную в верхней части цилиндра.
8
