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空氣密度與氣體普適常數(shù)測量儀旋片式真空泵

閱讀:479        發(fā)布時間:2023-9-5

氣體普適常數(shù)是熱力學中的一個重要常數(shù),而氣體密度是分子物理學中一個重要物理量。本實驗利用抽真空法能夠較方便地把這兩個待測量測出來。本儀器具有體積小、重量合適、調(diào)節(jié)方便、裝置牢靠等優(yōu)點,實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠,達到基礎(chǔ)物理實驗的要求。
本實驗是在《基礎(chǔ)物理實驗》中“實驗 4-19:低真空的獲得和氣體普適常量的測定"基礎(chǔ)上設(shè)計的,并對原來的實驗儀器做了以下幾點改進:
原體積約0.2L的玻璃瓶改成了1L左右的有機玻璃比重瓶,使實驗現(xiàn)象更明顯;其體積可以直接由游標卡尺測量算出,比原來灌水測體積的方法方便,而且不會有水蒸汽這一誤差來源。
直接用高精度的真空表讀出真空度,不需要使用昂貴的熱偶真空規(guī)及配套的真空計。
利用接口處自然的緩慢漏氣特性改變壓強,取代了真空針閥,這樣對各個接口氣密性要求也不需要非常嚴格。
應(yīng)用該儀器可以完成以下實驗內(nèi)容:
用抽真空法測量環(huán)境空氣的密度,并換算成干燥空氣在標準狀態(tài)下的數(shù)值,與標準狀態(tài)下的理論值比較。
由理想氣體狀態(tài)方程出發(fā),推導出變壓強下氣體普適常數(shù)的表達式,利用逐次降壓的方法測出氣體壓強與總質(zhì)量的關(guān)系并作圖,由直線擬合求得氣體普適常數(shù),與理論值比較。
技術(shù)參數(shù):
旋片式真空泵:抽氣速率1L/s,*限真空6Pa,轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分,功率180W。
真空表:量程-0.1 ~ 0Mpa,*小分度0.002Mpa。
電子物理天平:量程0 ~ 1Kg,*小分度0.01g(用戶自備)。
水銀溫度計:測量范圍0 ~ 50℃,*小分度0.1℃(用戶自備) 。

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單擺實驗在大學基礎(chǔ)物理和中學物理教學中都是一個必做實驗,以往此實驗都限于單擺在小角度內(nèi)做近似等周期擺動的情況下,測量小球振動周期,一般不涉及周期與擺角之間的關(guān)系。要研究此二者間關(guān)系就必須在不同擺角,甚至大擺角下進行周期測量。傳統(tǒng)方法的周期測量用手控秒表計時,測量誤差較大。為了降低誤差,必須采用多周期測量后取平均值的方法,由于空氣阻尼的存在,擺角隨時間的延長而衰減,因此無法精確測得大角下擺動周期的準*值。采用集成開關(guān)型霍耳傳感器和電子計時器實現(xiàn)自動計時之后,能夠在很短幾個振動周期內(nèi)準確測得單擺在大角下的周期,這樣可以忽略空氣阻尼對擺角的影響,使研究周期與擺角關(guān)系的實驗得以順利進行。在得到周期與擺角的關(guān)系后,可以用外推至擺角為零的方法,精*測得擺角極小時的振動周期值,從而更精*地測定重力加速度。
本實驗儀采用伽利略外推法研究物理規(guī)律的實驗思想,通過測量周期與擺角的關(guān)系,用外推法求得極小擺角時的振動周期,這種設(shè)計思想在物理實驗教學中加以運用,取得了良好的效果。
應(yīng)用本實驗儀可以完成以下實驗:
用集成霍耳開關(guān)測得周期與擺角的關(guān)系,用外推至擺角為零的方法,精確測得擺角極小時的振動周期值,從而測定重力加速度。
通過固定單擺擺長測量振動周期,計算重力加速度 g ;或逐次改變擺長,測出相應(yīng)的周期,經(jīng)直線擬合求出重力加速度 g ,驗證擺長與振動周期平方成正比的關(guān)系。
新型單擺實驗儀技術(shù)參數(shù):
電子自動計時器:精度 0.001s ,*大半周期計數(shù) 66 次
集成霍耳開關(guān):響應(yīng)距離 1.0cm ;
量角器:量程 -50 °到 +50 °,*小刻度 1 °
標尺:量程0到80mm,*小刻度 1mm 。


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