[经验]

用DrDAQ测量温度对气体的压力影响

王建伟

2017-6-22 09:44:04

2242 测量

压力定律规定，对于密封容器中恒定体积的气体，气体的温度与其压力成正比。当温度升高时，通过可视化容器中的气体颗粒以更大的能量移动可以容易地理解这一点。这意味着它们彼此之间和容器的侧面有更多的碰撞，从而增加了压力。

如果V是常数，P/T将是一个常数—压力定律，其中V =体积，P =压力，T =温度。

如果我们认为壁球是密封的气体容器，则气体的压力将根据压力定律而变化。我们不能测量壁球内的压力，所以我们假设球的反弹与球的压力成正比。通过测量“挂起时间”（第一次和第二次反弹之间的时间），我们可以判断壁球内的压力。

DrDAQ数据记录仪上的传感器将用于测量壁球的悬挂时间。

所需设备

连接到PC的DrDAQ数据记录器、一个烧杯、三脚架、纱布、温度计和加热垫、米尺。

进行实验

1、准备200毫升冰水，并检查其温度是否为0°C；

2、用钳子将壁球放入水下约2分钟；

3、将DrDAQ放在地板上，并将其设置为以10 ms的采样速率测量“声级”；

4、开始记录声级，用米尺作为标杆，将0°C的球从1米的高度放下并保存记录；

5、重复三次；

6、使用加热垫、三脚架和纱布，将壁球的温度提高到10°C，重复实验；

7、然后应该在20°C，30°C，40°C，50°C，60°C，70°C，80°C和90°C的温度下重复实验。

图1：设备的设置

分析DrDAQ的结果

在软件中使用记录的图形功能，我们可以计算出壁球的停留时间。放大图形（如图2所示），以清楚地显示第一次和第二次反弹的峰值。现在使用光标将其放置在第一个峰值上，第一个峰值的时间现在将显示在屏幕上（参见图2），重复此步骤进行第二个峰值。通过减去这两个值，您计算出了停机时间。这意味着您可以绘制温度与平均悬挂时间的曲线图。

图2：弹跳球的数据

问题

1、悬挂时间如何随球的温度而变化？

2、这个实验是否公平测试？

3、你认为在温度更高或更低的情况下会发生什么？

4、你能想到一种模拟结果的方法吗？

5、在整个实验中，你认为壁球有恒定的体积吗？如果没有，壁球是否遵守压力法呢？

进一步研究

1、几种不同类型的壁球，你认为这会对你的结果有影响吗？如果有，情况是怎样？

2、如果用网球或者足球，你觉得会得到相同的结果吗？http://www.gooxian.com/ 购线网