本桌上型設備展示固定體積下,理想氣體壓力與溫度之間的關係。
理想氣體 - 蓋呂薩克定律(Gay-Lussac's Law)
本桌上型實驗裝置包含一個固定背板,上面安裝有一個低壓氣體容器。該容器內部充填固定體積的空氣,並包覆一圈絕緣加熱器,由電子溫度控制器控制加熱溫度。容器底部配有一個手動閥,學生可用來將容器內空氣與外部環境壓力平衡。
設備所使用的是一般乾淨的乾燥空氣,在實驗所使用的壓力範圍內可視為理想氣體。
一組熱電偶負責測量加熱器表面溫度,供控制器使用;另外兩組熱電偶用來測量容器內空氣的實際溫度。壓力傳感器則測量容器內加熱空氣的壓力。數位顯示器同時顯示絕對壓力、兩個溫度讀值及其平均值。
學生可設定所需的溫度範圍,逐步加熱容器並記錄對應的壓力變化,再繪圖分析以驗證蓋呂薩克定律。
本實驗亦可反向操作:先加熱容器並打開閥門,讓氣體壓力與環境壓力平衡,接著關閉閥門後觀察冷卻過程中壓力與溫度的降低情形。此方法的初始條件不同,最終壓力也可能低於環境壓力。由於自然冷卻的過程較為緩慢,建議搭配選購的
多功能資料擷取系統(VDAS®) 以自動記錄資料,提高效率。
此實驗可在不接電腦的情況下進行;若希望加快測試流程並簡化記錄作業,可選擇由 TecQuipment 提供的 VDAS® 系統,用於即時資料擷取、監測與顯示、計算與圖表呈現等用途。
學習成果
- 展示固定體積氣體在加熱過程中壓力的變化
- 透過實驗驗證蓋呂薩克定律
- 認識蒸氣壓溫度計的原理