Учебный прибор для изучения адиабатического процесса

Авторы патента:

Изобретение относится к обучающим приборам. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей за счет отображения динамики адиабатического процесса. Газ сжимается в прозрачном цилиндре под действием поршня, на которо.м закреплен осветитель, направленный на фотопроводящий слой фотопотенциометра, расположенного снаружи цилиндра. Перемещение порщня осуществляется гидравлически под действием насоса. На горизонтальные пластины запоминающего осциллографа подается выходное напряжение фотопотенциометра, на вертикальные пластины - напряжение от датчика избыточного давления, размещенного в нижней полости цилиндра. По графику на экране осциллографа определяется показатель адиабаты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А|1 4 G 09 В 23 12

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4216907/31-12 (22) 26.03.87 (46) 15.10.88. Бюл. № 38 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. М. К. Янгеля (72) В. В. Ушаков и И. С. Федоров (53) 681.121(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1310881, кл. G 09 В 23/06, 1986. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ АДИАБАТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к обучающим приборам. Цель изобретения вЂ” расширение дидактических возможностей за счет отобра„„Я0„„1430981 А 1 жения динамики адиабатического процесса.

Газ сжимается в прозрачном цилиндре под действием поршня, на котором закреплен осветитель, направленный на фотопроводящий слой фотопотенциометра, расположенного снаружи цилиндра. Перемещение поршня осуществляется гидравлически под действием насоса. На горизонтальные пластины запоминающего осциллографа подается выходное напряжение фотопотенциометра, на вертикальные пластины вЂ” напряжение от датчика избыточного давления, размещенного в нижней полости цилиндра. По графику на экране осциллографа определяется показатель адиабаты. 2 ил.

1430981

PV = const

30 (2) (У+ Yo) Х"вЂ” = Со, 35

Изобретение относится к области обучающих приборов по физике (раздел «Термодинамика») и может быть использовано на лабораторных занятиях и в качестве лекционной демонстрации.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей за счет отображения динамики газовых процессов.

На фиг. 1 дана функциональная схема прибора; на фиг. 2 вЂ” схема фотопотенциометра.

Учебный прибор состоит из герметичного сосуда 1 в виде цилиндра, изготовленного из прозрачного материала, пробок 2 и 3, патрубков 4 и 5 для нагнетания газа, поршня 6 (подвижный элемент) с мягким уплотнителем из ткани или другого материала с низким коэффициентом трения, ограничителей 7 хода поршня 6, осветителя 8 зконаправленного действия (например, свеи диода), фотопотенциометра 9, датчика 10 избыточного давления, связанного посредством усl,tèòåëÿ постоянного тока с запоминак)щнм осциллографом 11, насоса 12, распределительных вентилей 13 и 14, а также клапан ; 15, предназначенного для соединения сосуда 1 с атмосферой fIpI подго онке прибора к работе. Рабочей па иlo сосуда 1 является пространство rliду Ilp06KoH 2 и верхним ограничите,цч 7.

11оскольку осветитель 8 установлен на подвижном поршне, отходящие от него провода спиралеобразно выведены к источнику питания (не показан) через пробку 3.

Размещенный на прозрачном сосуде 1 (фиг. 2) фотопотенциометр 9 представляет собой пленочную структуру из трех слоев: резистивного слоя 16, подключенного к источнику 17 тока, фотопроводящего слоя 18 и эквипотенциального коллектора 19. Подвижный осветитель 8 образует на фотопроводящем слое 18 соответствующее световое пятно и, тем самым, локальный участок высокой проводимости между коллектором 19 и источником тока 17.

Выходное напряжение снимается с эквипотенциального коллектора 19 (выполняющего роль движка в электромеханическом потенциометре) и одного из выводов резистивного слоя 16. Контакты 19 и 16 фотопотенциометра 9 подключены к горизонтальным пластинами запоминающего осциллографа 11, к вертикальным пластинам которого подключен датчик 10 избыточного давления.

Прибор работает следующим образом.

Перед проведением опыта поршень 6 отводят вверх до ограничителя 7. Для этого необходимо открыть вентиль 13 и клапан 15; закрыть вентиль 14 и затем включить насос 12. Поршень 6 поднимается за счет превышения давления, создаваемого насосом, над атмосферным давлением и после отключения насоса 12 будет удерживаться в верхнем положении благодаря своему малому весу и силе трения между уплотнителем и прозрачным сосудом 1.

Для проведения опыта закрывают клапан 15 и вентиль 13, но открывают вентиль 14.

Включают.фотопотенциометр 9, запоминающий осциллограф 1! и осветитель 8. При включении насоса 12 воздух через патрубок 4 начнет поступать в сосуд 1 и давление газа над поршнем превысит давление газа под ним. 3а счет непрерывного повышения давления поршень 6 совместно с осветителем 8 перемещается вниз до нижнего ограничителя 7. При этом напряжение, снимаемое с фотопотенциометра 9, а следовательно, и координата Х на экране осциллографа 11, пропорциональны изменяющемуся объему V под поршнем 6. Координата Х уменьшается.

В то же время давление под поршнем увеличивается. Напряжение, подаваемое на вертикальный вход осциллографа 11 от датчика 10 избыточного давлений, а следовательно, и координата Y пропорциональны избыточному давлению P. Истинное давление

Р равно сумме атмосферного вЂ” Ро.

Таким образом, на экране запоминающего осциллографа 11 возникает график, соответствующий уравнению Пуассона

В переменных (Х, YI график соответствует уравнению где у вЂ” показатель адиабаты;

Уо вЂ” постоянное смещение по координате У, соответствующее атмосферному давлению Ро, Со вЂ” постоянная величина.

Показатель адиабаты вычисляется из графических данных по формуле (2) Необходимо взять две пары точек на кривой У(Л) и с помощью программируемого калькулятора решить систему двух уравнений (3) . Расчет значительно упрощается, если предварительно протарировать датчик

10 по координате У, т. е. определить заранее смещение Уо.

При проведении опыта целесообразно устранить постороннюю подсветку фотопотенциометра 9, прикрыв его светозащитным кожухом или листом бумаги.

В приборе адиабатичность процесса сжатия газа достигается за счет быстрого перемещения поршня между его крайними положениями. В соответствии с этим требованием подбирается минимальная мощ1430981

Формула изобретения

1б фиг 2

Щ /Г 1

Составитель В. Тюркин

Редактор К. Крупкина Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 5346/52 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 ность насоса 12, обеспечивающего необходимую скорость притока газа в пространство над поршнем 6. При малой скорости натекания газа процесс под поршнем 6 прйближается к изотермическому.

Учебный прибор для изучения адиабатического процесса, содержащий герметичный цилиндр, подвижным элементом разделенный на две полости, каждая из которых через соответствующие патрубок и вентиль подсоединена к насосу, датчик избыточного давления, связанный с регистратором, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей за счет отображения динамики адиабатического процесса, он снабжен осветителем, датчиком перемещения подвижного элемента, выполненным в виде фотопотенциометра, размещенного снаружи цилиндра вдоль его оси, сосуд выполнен в виде прозрачного цилиндра, подвижный элемент вЂ” в виде поршня с уплотнением, а регистратор вЂ” в виде запоминающего осциллографа, при этом освети1О тель закреплен на поршне с возможностью оптического взаимодействия с фотопотенциометром, электрически связанным с горизонтальными пластинами осциллографа, к вертикальным пластинам которого подключен

15 датчик избыточного давления, который размещен в нижней части цилиндра.

Изобретение относится к учебным моделям по гидрофизике

Устройство для моделирования турбулентных областей в стратифицированной жидкости // 1396155

Учебный прибор по физике // 1390631

Изобретение относится к учебным приборам по физике и позволяет повысить наглядность демонстрации закона Архимеда и удобство в эксплуатации Учебный прибор содержит основание 1, прозрачный сосуд 2 с жидкостью 3, груз 4, помещенный в жидкость , источник 5 сжатого газа, манометр 6, вентиль 7, трубопровод 8 подвода сжатого газа к сосуду 2, пористый фильтр 9, являющийся дном прозрачного сосуда 2, под которым расположен ресивер 10

Устройство для создания температурной стратификации в жидкости // 1361609

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет значительно сократить время установления стратификации в жидкости, например, при изучении гидрофизических явлений в морях и океанах

Прибор по физике для демонстрации молекулярных процессов // 1330650

Изобретение относится к учебнонаглядным пособиям по физике и позволяет расширить дидактические возможности при демонстрации молекулярных явлений, связанных с диффузией изотопов газообразных веществ

Устройство для генерации газовых пузырьков // 1314370

Изобретение относится к устройства.м для изучения жидкостей и газов и может быть иснользовано для повышения точности процесса генерации газовых пузырьков (ГП) нутем получения единичны.х ГП заданного размера

Учебный прибор для демонстрации вихревого течения перекачиваемой среды высокооборотной ступени нагнетателя // 1305764

Изобретение относится к наглядным пособиям и может быть использовано при моделировании проточных частей газовых нагнетателей в процессе обучения гидравлике, аэродинамике, гидромеханике

Стенд для моделирования давления на элементы строительных конструкций подземных выработок // 1305763

Изобретение относится к учебным устройствам и может быть использовано в качестве тренажера в учебных заведениях , связанных с обучением проходки горных выработок и измерением натурных величин горного давления на элементы крепи

Устройство для моделирования молекулярных процессов // 1271865

Изобретение относится к демонстрационным моделям закона Бойля-Мариотта

Учебный прибор по физике // 1251159

Способ моделирования нестационарного течения вещества // 2107329

Изобретение относится к научным моделям в технической физике, а именно к способам моделирования нестационарных течений вещества, может найти применение для исследований в области инерционного термоядерного синтеза (ИТС), для решения прикладных задач, связанных с необходимостью исследования непрозрачных сред, например в технических энергоемких устройствах в процессах, происходящих при их эксплуатации (перемешивание продуктов горения и различных присадок в двигателях внутреннего сгорания, аналогичные процессы в реакторной и ракетной технике и т.п.), или в изучении экологически опасных аварийных ситуаций (взрыв нефтехранилищ, складов боеприпасов т.п.), а также может найти применений в решении проблемы прогнозирования климатических явлений или последствий различных экстремальных природных явлений (извержение вулканов, процессы на Солнце, на других космических объектах и т.п.)

Демонстрационный прибор по физике // 2120666

Учебно-лаборатарное устройство для демонстрации работы гидроциклона // 2216050

Изобретение относится к техническим обучающим средствам и может быть использовано при создании учебно-лабораторного оборудования по гидравлике и физике для высших, средних специальных учебных заведений

Способ демонстрации вихревого резонанса при спинапе и регистрирующий электрод // 2305869

Изобретение относится к области гидродинамики и может быть использовано в качестве наглядного пособия при изучении переходных процессов во вращающейся жидкости

Способ имитации природного гейзера и устройство для его осуществления // 2331815

Изобретение относится к созданию учебных пособий, наглядно поясняющих явления природы

Устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения гидродинамических процессов с измерениями и обработкой результатов в программной среде lab view // 2339084

Изобретение относится к оборудованию для демонстрационно-практического изучения основных гидродинамических процессов и может быть использовано при изучении критерия Рейнольдса, режимов преобразования форм энергии потока жидкости (уравнение Бернулли), примеров практического применения уравнения Бернулли - расходомер Вентури, гидравлических сопротивлений с построением виртуальных гидравлических схем, с измерением гидравлических параметров и одновременным построением графических зависимостей на мониторе персонального компьютера и копированием на жестких носителях информации

Комплекс автоматизированный учебно-лабораторный для определения характеристик и режимов гидромашин // 2379762

Изобретение относится к оборудованию для демонстрационно-практического определения студентами характеристик работы центробежного насоса, совместной работы двух насосов, включенных в сеть параллельно и др

Комплекс автоматизированный учебно-лабораторный для определения силы гидравлического давления с измерениями и обработкой результатов в программной среде lab view // 2383059

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно для практического изучения основного закона гидростатики, различных видов давления (давление вакуума, избыточное давление, атмосферное давление), приборов для измерения давления, а также единиц измерения давления

Способ моделирования крупномасштабных атмосферных течений и устройство для его реализации // 2388062

Изобретение относится к области геофизической гидродинамики и может быть использовано при моделировании крупномасштабных атмосферных течений

Способ лабораторного моделирования задач газодинамики и устройство для его осуществления (варианты) // 2393546

Изобретение относится к области обучения студентов ВУЗов и аспирантов по механике, а также при проведении лабораторных работ по курсу "Газодинамика"