CN216411121U - 一种可以准确测量液体凝固点的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可以准确测量液体凝固点的装置，包括铝制外壳容器、制冷片、试管以及温度计；制冷片的表面比铝制外壳的底部略大，用于放置柱状铝制外壳容器；试管悬挂于铝制外壳容器中；所述试管用于放置待凝固的液体；待凝固的液体中悬挂温度计；所述铝制外壳容器表面设置透明的观察窗。装置借鉴双水浴的均匀受热原理，模拟双水浴模式。制冷片对铝容器中的饱和食盐水进行吸热，饱和食盐水对试管中的水吸热；由于饱和食盐水的凝固点低于水的凝固点，并且通过水浴均匀的吸收试管内的水的热量，使其中的水凝固，方便温度测量与观察实验现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及初中物理教学领域，具体涉及一种可以准确测量液体凝固点的装置。
背景技术
初中物理教学中往往需要通过一些直观的学生实验让学生对物理现象以及物理现象蕴含的物理知识先进行感官的认识，然后通过探究实验引导学生的思考研究。因此实验的直观性与引导性比较重要，并且需要尽量的使用手边方便获取的材料进行实验。在初中物理实验中关于物态变化的教学中涉及到熔化与凝固的知识时，教材中已经有晶体熔化实验，但是对凝固以及如何测量凝固点的实验并没有涉及，其原因是测量凝固点的实验难度比较大。很多老师也尝试给学生们做凝固点测量的实验，最常见的实验方法如图1所示，温度计A1测量水的温度，制冷片A4吸收容器A2的热量；图中如果可以创造明显低于凝固点的环境温度，可以不要制冷片。然而这样的实验测得的凝固点误差很大，并且还不稳定，每次做的结果不尽相同，容易让学生产生疑惑。例如，最典型的实验是测量水的凝固点，但是利用图1的装置进行实验，所测得的水的凝固点（凝固过程中冰水混合物的温度）在2~4℃间都很常见，并且容器体积、温度计位置、环境温度等都会对其造成很大影响，导致每次实验结果不同。我们经研究发现，带来这些问题的核心在于被测物受热不均匀。凝固过程中，温度计实际上测量的基本是液体的温度，而不易测量到固体的温度。如果温度计液泡位置的液体和整体平均温度差距较大，则难以测量到凝固点的真实温度，通常都是偏高。
现有技术申请号为：201521004779，公开了专利名称为：一种凝固点测定实验中金属冷浴装置，在烧杯外侧镶套金属冷浴杯，金属冷浴杯包裹半导体制冷片；上述方案中适用于大学教育有一定物理基础的教学使用。对于刚刚接触物理学的初中生来说，直观性不强学术要求比较高，学生做实验时容易被其中的磁力搅拌器、散热器等复杂的结构转移注意力反而对需要了解的凝固点知识不重视。并且由于四周均有制冷片包裹，难以开出透明窗口，供学生观察结冰过程中的现象。因而并不适用与初中物理的教学。因此需要一种直观的简化的测量凝固点的实验装置。
实用新型内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本实用新型提供一种可以准确测量液体凝固点的装置，本装置能使得水或者其他用于凝固的液体的凝固点的测量精度大大提高，并且多次的测量结果还非常稳定可靠。
2.技术方案：
一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：包括铝制外壳容器、制冷片、试管以及温度计；所述制冷片的表面比铝制外壳的底部略大，用于放置柱状铝制外壳容器；所述试管悬挂于铝制外壳容器中；所述试管用于放置待凝固的液体；待凝固的液体中悬挂温度计；所述铝制外壳容器表面设置透明的观察窗。
进一步地，所述铝制外壳容器中装有饱和食盐水；所述试管中的待凝固的液体为水或者其他凝固点高于饱和食盐水的液体。
进一步地，所述制冷片与供电电源相连。
进一步地，所述温度计为温度传感器；所述温度传感器通过无线蓝牙将采集的温度信息传输至移动终端 。
进一步地，所述观察窗为透明亚克力板；铝制金属外壳设置亚克力板槽；所述亚克力板与亚克力板槽通过防水胶实现与铝制金属固定连接。
3.有益效果：
（1）本装置借鉴双水浴的均匀受热原理，模拟双水浴模式。制冷片对铝容器中的饱和食盐水进行吸热，饱和食盐水对试管中的水吸热；由于饱和食盐水的凝固点低于水的凝固点，并且通过水浴均匀的吸收试管内的水的热量，使其中的水从各个方向均匀缓慢凝固，方便温度测量与观察实验现象。
（2）本实验中制冷片对铝制外壳容器的底部进行降温，在容器内部温度低的液体向下对流，热的液体向上对流，也容易造成试管受热不均匀。所以本装置中选择用全部连片导热性好的金属（铝）来做为容器壁。
（3）本实验中静置水受“冷”均匀容易产生过冷水现象，所以在水温第一次下降突破0℃并到达-1~-2℃之间时，需要搅拌温度计，实际使用中是采用传感器测量的搅拌玻璃棒，使水开始凝固。否则过冷水温度过低后，会迅速全部凝固成冰，凝固过程过短，没有温度不变的阶段，测量的数据难以有说服力。
（4）本装置在铝外壳的表面设置透明的亚克力“窗”，通过该“窗”能够直观看到水的物态变化现象，兼顾了受冷均匀和教学展示需要。
附图说明
图1为现有技术的测量水的凝固点的实验装置示意图；
图2为本实用新型的装置示意图；
图3为本实用新型的俯视图；
图4为具体实施例的测量测温液体的温度与实验对应的现象图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行具体的说明。
如附图2至附图3所示，一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：包括铝制外壳容器2、制冷片4、试管3以及温度计1；所述制冷片的表面比铝制外壳的底部略大，用于放置柱状铝制外壳容器；所述试管悬挂于铝制外壳容器中；所述试管用于放置待凝固的液体；待凝固的液体中悬挂温度计；所述铝制外壳容器表面设置透明的观察窗5。
进一步地，所述铝制外壳容器中装有饱和食盐水；所述试管中的待凝固的液体为水或者其他凝固点高于饱和食盐水的液体。
如附图是以玻璃液泡温度计为例的示意图，实际在实验中，通常选用具有无线传输功能的温度传感器。
进一步地，所述制冷片与供电电源相连。
进一步地，所述温度计为温度传感器；所述温度传感器通过无线蓝牙将采集的温度信息传输至移动终端 。
进一步地，所述观察窗为透明亚克力板；铝制金属外壳设置亚克力板槽；所述亚克力板与亚克力板槽通过防水胶实现与铝制金属固定连接。
具体实施例：
如附图4所示，借助传感器测量水的凝固点和熔化点的温度以及对应的实验现象图，其实验主要现象与结果如下：
1、水第一次降温至0℃后，仍然保持液态。
2、水降温到-2℃左右的某个时刻，水温迅速升高至0.2℃。
3、水开始结冰，至全部结成冰的过程中，温度从0.2℃微小波动降至-0.3℃。可以验证常压下水的凝固点为0℃。
4、如果在水的凝固过程中关闭制冷片，则水不再凝固，而是存在的冰开始融化。说明水的凝固需要放热。
5、冰熔化过程中，温度从-0.1℃微小波动升至0.1℃。可以验证常压下冰的熔点为0℃。
6、冰熔化过程中，温度基本不变，而冰熔化完成后，水温明显持续升高。说明冰的熔化过程有吸热。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型的，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (5)
1.一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：包括铝制外壳容器、制冷片、试管以及温度计；所述制冷片的表面比铝制外壳的底部略大，用于放置柱状铝制外壳容器；所述试管悬挂于铝制外壳容器中；所述试管用于放置待凝固的液体；待凝固的液体中悬挂温度计；所述铝制外壳容器表面设置透明的观察窗。
2.根据权利要求1所述的一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：所述铝制外壳容器中装有饱和食盐水；所述试管中的待凝固的液体为水或者其他凝固点高于饱和食盐水的液体。
3.根据权利要求1所述的一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：所述制冷片与供电电源相连。
4.根据权利要求1所述的一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：所述温度计为温度传感器；所述温度传感器通过无线蓝牙将采集的温度信息传输至移动终端。
5.根据权利要求1所述的一种可以准确测量液体凝固点的装置，其特征在于：所述观察窗为透明亚克力板；铝制金属外壳设置亚克力板槽；所述亚克力板与亚克力板槽通过防水胶实现与铝制金属固定连接。
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| CN202122429000.1U CN216411121U (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种可以准确测量液体凝固点的装置 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN216411121U true CN216411121U (zh) | 2022-04-29 |
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Family Applications (1)
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| CN202122429000.1U Active CN216411121U (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种可以准确测量液体凝固点的装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN216411121U (zh) |
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2021
- 2021-10-09 CN CN202122429000.1U patent/CN216411121U/zh active Active
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