一种用于物理实验的沸点与压力关系演示装置的制作方法

本实用新型涉及物理实验教学技术领域，具体为一种用于物理实验的沸点与压力关系演示装置。

背景技术：

物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，学生在学习物理学知识的时候，都需要在理论的基础上亲自实验，在实验之前，老师都会给学生演示物理实验的过程以及讲解物理实验过程中需要注意的事项，其中，对于沸点与压力关系的物理实验是学生在学习物理知识的过程中较为重要的一个实验。

目前，对于沸点与压力关系物理实验的演示装置，大多是通过烧瓶、烧杯和导管等一些较为简单的装置来演示沸点与压力关系，然而，这些演示装置演示效果较差，且演示起来十分不方便，不能很直观的将沸点与压力的关系展现出来，使学生不能很好的理解和掌握沸点与压力关系相关的知识。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于物理实验的沸点与压力关系演示装置，解决了演示装置演示效果较差，且演示起来十分不方便，使学生不能很好的理解和掌握沸点与压力关系相关知识的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种用于物理实验的沸点与压力关系演示装置，包括机箱、支撑架、增压缸和曲轴，所述机箱内壁的底部与支撑架的底部固定连接，所述机箱正面的底部且与支撑架相对应的位置开设有安装槽，所述安装槽的内部活动安装有酒精灯，所述支撑架的顶部开设有加热孔，所述支撑架的顶部且位于加热孔的正上方与增压缸的底部固定连接，所述增压缸的两侧分别连通有进水管和出水管，且进水管和出水管靠近增压缸的一端上均设置有电磁节流阀，所述进水管远离增压缸的一端贯穿机箱并延伸至机箱的外部，所述出水管远离增压缸的一端贯穿机箱并延伸至机箱的外部，所述增压缸内壁一侧的底部固定安装有水位传感器，所述增压缸内壁的两侧通过密封橡胶垫圈滑动连接有活塞块，所述活塞块顶部的一侧贯穿有排气管，所述排气管远离活塞块的一端贯穿增压缸并延伸至增压缸的外部，所述排气管延伸至增压缸外部的一端上设置有电磁排气阀，所述活塞块的顶部固定连接有连接块，且连接块的顶部开设有连接槽，所述连接槽内壁的两侧通过转动杆转动连接有连接杆。

所述连接杆远离连接块的一端贯穿增压缸并延伸至增压缸的外部，所述连接杆延伸至增压缸外部的一端与曲轴的连接轴颈转动连接，所述曲轴的一端与机箱内壁的一侧通过轴承固定连接，所述曲轴的另一端贯穿机箱并延伸至机箱的外部，所述曲轴延伸至机箱外部的一端上套设有第一皮带轮，所述机箱内壁的底部通过连接块固定安装有电机，所述电机的输出端贯穿机箱并延伸至机箱的外部，所述电机输出轴延伸至机箱外部的一端上套设有第二皮带轮，且第二皮带轮与第一皮带轮通过皮带传动连接，所述增压缸的正面分别固定安装有压力表和实验温度计，所述机箱的正面分别设置有透明玻璃窗、控制开关和按键，所述机箱内壁的底部固定安装有单片机。

所述水位传感器的输出端与数据比较器的输入端连接，所述数据比较器的输出端与反馈模块的输入端连接，且反馈模块17的输出端与单片机的输入端连接，所述控制开关和按键的输出端均与单片机的输入端连接，且单片机的输出端分别与电磁节流阀、电磁排气阀、电机和数据比较器的输入端连接。

优选的，所述电磁节流阀包括第一电磁节流阀和第二电磁节流阀，所述第一电磁节流阀设置于进水管上，所述第二电磁节流阀设置于出水管上，所述第一电磁节流阀和第二电磁节流阀的输入端均与单片机的输出端连接。

优选的，所述水位传感器的型号为L-DP601，所述单片机的型号为SMC62。

优选的，所述控制开关包括增压控制开关、排气控制开关、换水控制开关和复位控制开关，所述增压控制开关、排气控制开关、换水控制开关和复位控制开关的输出端均与单片机的输入端连接。

优选的，所述单片机的输入端与电源模块的输出端电性连接，且电源模块的输出端分别与水位传感器、控制开关和按键的输入端电性连接。

优选的，所述机箱的顶部固定安装有箱体把手。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种用于物理实验的沸点与压力关系演示装置。具备以下有益效果：

(1)、该用于物理实验的沸点与压力关系演示装置，通过支撑架、增压缸、活塞块、连接杆、曲轴、第一皮带轮、第二皮带轮、压力表和实验温度计，达到了直观展示沸点与压力关系的目的，通过电机带动曲轴转动，曲轴再使活塞块在增压缸内上下移动，实现了人为控制水外部气体压强，再通过酒精灯对增压缸进行加热至增压缸内的水沸腾，读取实验温度计此时的温度，即可观察到在不同压力下水的沸点如何变化，这样很好的演示了沸点与压力之间的关系，大大方便了老师的演示操作，节省了课堂实验时间，使学生更快速、更深刻的理解和掌握沸点与压力关系相关的知识点。

(2)、该用于物理实验的沸点与压力关系演示装置，通过电磁节流阀、控制开关、电磁排气阀和单片机，实现了方便控制该装置的演示，通过操作控制开关可对电机、电磁节流阀和电磁排气阀进行工作控制，很好的代替了手动增压和换水，避免了在实验过程中对学生或老师人身安全造成威胁，使实验更加安全、更加可靠。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型内部的剖视图；

图3为本实用新型增压缸内部的剖视图；

图4为本实用新型工作原理框图。

图中：1机箱、2支撑架、3增压缸、4曲轴、5安装槽、6酒精灯、7加热孔、8进水管、9出水管、10电磁节流阀、101第一电磁节流阀、102第二电磁节流阀、11水位传感器、12密封橡胶垫圈、13活塞块、14排气管、15电磁排气阀、16连接块、17连接槽、18连接杆、19第一皮带轮、20电机、21第二皮带轮、22压力表、23实验温度计、24透明玻璃窗、25控制开关、251增压控制开关、252排气控制开关、253换水控制开关、254复位控制开关、26按键、27单片机、28数据比较器、29反馈模块、30电源模块、31箱体把手。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于物理实验的沸点与压力关系演示装置，包括机箱1、支撑架2、增压缸3和曲轴4，机箱1的顶部固定安装有箱体把手31，方便老师或学生移动该演示装置，机箱1内壁的底部与支撑架2的底部固定连接，机箱1正面的底部且与支撑架2相对应的位置开设有安装槽5，安装槽5的作用是方便防止酒精灯6，安装槽5的内部活动安装有酒精灯6，支撑架2的顶部开设有加热孔7，支撑架2的顶部且位于加热孔7的正上方与增压缸3的底部固定连接，增压缸3的两侧分别连通有进水管8和出水管9，且进水管8和出水管9靠近增压缸3的一端上均设置有电磁节流阀10，进水管8远离增压缸3的一端贯穿机箱1并延伸至机箱1的外部，出水管9远离增压缸3的一端贯穿机箱1并延伸至机箱1的外部，电磁节流阀10包括第一电磁节流阀101和第二电磁节流阀102，第一电磁节流阀101设置于进水管8上，第二电磁节流阀102设置于出水管9上，第一电磁节流阀101和第二电磁节流阀102的输入端均与单片机17的输出端连接，增压缸3内壁一侧的底部固定安装有水位传感器11，水位传感器11的型号为L-DP601，该型号的水位传感器11感应灵敏、检测效果好，增压缸3内壁的两侧通过密封橡胶垫圈12滑动连接有活塞块13，活塞块13顶部的一侧贯穿有排气管14，排气管14远离活塞块13的一端贯穿增压缸3并延伸至增压缸3的外部，排气管14延伸至增压缸3外部的一端上设置有电磁排气阀15，活塞块13的顶部固定连接有连接块16，且连接块16的顶部开设有连接槽17，连接槽17内壁的两侧通过转动杆转动连接有连接杆18。

连接杆18远离连接块16的一端贯穿增压缸3并延伸至增压缸3的外部，连接杆18延伸至增压缸3外部的一端与曲轴4的连接轴颈转动连接，曲轴4的一端与机箱1内壁的一侧通过轴承固定连接，曲轴4的另一端贯穿机箱1并延伸至机箱1的外部，曲轴4延伸至机箱1外部的一端上套设有第一皮带轮19，机箱1内壁的底部通过连接块固定安装有电机20，电机20的输出端贯穿机箱1并延伸至机箱1的外部，电机20输出轴延伸至机箱1外部的一端上套设有第二皮带轮21，且第二皮带轮21与第一皮带轮19通过皮带传动连接，增压缸3的两侧分别通过固定杆与机箱1内壁的两侧固定连接，起到固定的作用，增压缸3的正面分别固定安装有压力表22和实验温度计23，通过支撑架2、增压缸3、活塞块13、连接杆18、曲轴4、第一皮带轮19、第二皮带轮21、压力表22和实验温度计23，达到了直观展示沸点与压力关系的目的，通过电机20带动曲轴4转动，曲轴4再使活塞块13在增压缸3内上下移动，实现了人为控制水外部气体压强，再通过酒精灯6对增压缸3进行加热至增压缸3内的水沸腾，读取实验温度计23此时的温度，即可观察到在不同压力下水的沸点如何变化，这样很好的演示了沸点与压力之间的关系，大大方便了老师的演示操作，节省了课堂实验时间，使学生更快速、更深刻的理解和掌握沸点与压力关系相关的知识点，机箱1的正面分别设置有透明玻璃窗24、控制开关25和按键26，控制开关25包括增压控制开关251、排气控制开关252、换水控制开关253和复位控制开关254，增压控制开关251、排气控制开关252、换水控制开关253和复位控制开关254的输出端均与单片机27的输入端连接，机箱1内壁的底部固定安装有单片机27，单片机27的型号为SMC62，该想好的单片机27控制效果好，单片机27的输入端与电源模块30的输出端电性连接，且电源模块30的输出端分别与水位传感器11、控制开关25和按键26的输入端电性连接。

水位传感器11的输出端与数据比较器28的输入端连接，数据比较器28的输出端与反馈模块29的输入端连接，且反馈模块29的输出端与单片机27的输入端连接，控制开关25和按键26的输出端均与单片机27的输入端连接，且单片机27的输出端分别与电磁节流阀10、电磁排气阀15、电机20和数据比较器28的输入端连接，通过电磁节流阀10、控制开关25、电磁排气阀15和单片机27，实现了方便控制该装置的演示，通过操作控制开关25可对电机20、电磁节流阀10和电磁排气阀15进行工作控制，很好的代替了手动增压和换水，避免了在实验过程中对学生或老师人身安全造成威胁，使实验更加安全、更加可靠。

使用前，再根据增压缸3内所需要水位的高度，判定需要输入标准的水位值，高于标准的水位值为水位报警阈值，然后通过按键26将水位报警阈值输入单片机27，单片机27再将水位报警阈值输送至数据比较器28内，作为数据比较。

使用时，先通过箱体把手31将该演示装置平放在水平桌面上，再通过电源模块30将该演示装置通电，操作换水控制开关253，使第一电磁节流阀101打开，第二电磁节流阀102关闭，增压缸3内开始进水，设置有的水位传感器11对增压缸3内部的水位进行检测，水位传感器11将检测的水位值传输至数据比较器28，在数据比较器28内水位传感器11检测的水位值与水位报警阈值进行比较，若比较的结果高于水位报警阈值，表示增压缸3内部的水位过高，数据比较器28将水位报警阈值经反馈模块29反馈至单片机27；单片机27控制第一电磁节流阀101进行关闭，然后通过增压控制开关251将控制电机20的信号输送至单片机27，单片机27再将控制信号输送至电机20，电机20进行转动工作，电机20通过带动曲轴4和连接杆18，使活塞块13下降进行增压，此时操作者观察压力表22，当压力表22的指针达到指定压力值时，松开增压控制开关251，电机20停止转动，此时，增压缸3内的压力维持在指定压力状态下，再点燃酒精灯6，对增压缸3进行加热，观察实验温度计23，当实验温度计23的数值不在上升时，表示增压缸3内的水达到了此时压力下的沸点，记下此时实验温度计23上的温度值，再操作排气控制开关251，单片机27会控制电磁排气阀15打开，使增压缸3内的气体排出，操作复位控制开关254，单片机27会控制电机20回到初始位置，电磁排气阀15关闭，再次操作换水控制开关253，使第二电磁节流阀102打开，将增压缸3内的沸水排出，最后重复以上操作，测量不同压力下的不同沸点，这样就完成了该演示装置的整个演示过程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。