描述
小规模的设备,利用空气演示基本的热力学过程,设计用于向学生介绍理想气体的属性。
设备必须包括两个落地式相互连接的硬质容器,一个用于压力环境下操作,另一个用于真空环境下操作。
必须有一个电动的空气泵,安装在容器的顶部,配有阀门和开孔,可对相应的容器根据需求进行加压或是抽真空,从而满足教学练习需求。
容器必须具备可以单个或是组合操作的功能。
每个容器必须连接一个压力传感器,并且每个容器内部必须有一个温度传感器,以便于连续监控容器内空气的属性的变化。
两个容器的材质必须是干净的硬质塑料,对容器内和容器周围的空气进行隔热,减少热量/冷气的散失,从而让每个容器和里面的空气快速合理地恢复到环境温度。
压力容器的容量应该大约为23L。抽真空容器的容量应该大约为11L。
每个容器必须包括以下特征:
利用隔离阀连接气泵,从而对容器进行加压/抽真空。
连接压阻式传感器,用于测量容器内的压力/真空(两个传感器的范围为±34.5kN/m2 )
连接一个大口径的管子,阀门可通过空气对容器进行增压或是减压。
利用大口径的管子和阀门(可快速更换),小口径管子和针阀(逐一更换)连接两个容器。
快速反应的热敏电阻监测容器内的气温。
安全阀防止压力过高。
所有的电源必须包含一个简单的电子控制台,配有相应的电流保护装置和RCD,用于保护操作员。
控制台必须放置在压力和真空容器所在的工作台上,气泵和传感器相应地接上电。
压力传感去和热敏电阻的读数显示早一个通用的数字仪表上,选择开关在控制台的前面。
所有的信号必须同时连接到I/O接口,利用一个可选的接口装置和教学软件包,或是按照要求用户提供图表记录仪,通过USB接口与计算机相连。
教学功能
根据热力学第一定律分析过程中的压力变化。
联系帮助学生理解热力学第二定律及其推论
研究压力,真空和温度之间的关系,并用于测量热力学的其他属性。
可观察过程中快速和慢速变化产生的不同反应,以及气压和气温之间的关系。
详细功能
教学练习可使学生熟悉以下课题:
The non-flow energy equation 非流动能量方程
The behaviour of a perfect gas and its describing equations 理想气体的属性及其描述方程
An adiabatic reversible process (isentropic expansion) 绝热的可逆过程( 等熵膨胀)
A constant volume process 定容过程
An adiabatic irreversible process 绝热的不可逆过程
Conversion of pressure units 压力装置的更换
A constant internal energy process 恒定的内能过程
Polytropic processes, with the limiting case of n = ɣ 多变过程,极限情况n = ɣ
Conversion of pressure units 压力装置的更换
Gauge and absolute pressures 绝对压力及其仪表
The unsteady-flow energy equation (in vacuum mode) 不稳定流动能量方程(真空模式)