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可充氣密閉瓶的製作及應用

空氣具有品質。做功可以改變氣體的內能:氣體壓縮做功,溫度升高;氣體膨脹做功,溫度降低。

    工具與材料
  打氣筒,天平。  五色透明的塑制飲料瓶(1.25升),自行車內胎,鐵質墊圈,自行車氣門,酒精,卡紙,支架。
    活動過程
    一、製作可充氣密閉瓶
    1.在塑制飲料瓶的瓶蓋中央開一孔,孔徑大小恰好能使氣門身穿人。
    2.用自行車內胎剪制4個密封圈[圖1—1-41—1(a)中的2、3、5、6],其中密封圈2比瓶蓋4的內徑大2—3毫米,密封圈3比瓶蓋4的內徑/J、2—3毫米。

    3.按圖1—1-41—1(a)所示,將瓶蓋、自行車氣門、密封圈、鐵質墊圈組裝起來(各螺母要旋
緊,且瓶蓋介面處要進行良好的密封)。
  1.氣門身;2,3.5,6.密封圈;4.瓶蓋;7.鐵質墊圈;8.氣門身螺母;9.氣門芯及小橡皮管;10.氣門芯固定螺母
    4.將裝配好氣門的瓶蓋[圖1—1-41—1(b)]旋到飲料瓶上,即成一可充氣的密閉瓶。
    二、驗證空氣有品質
    1.把可充氣密閉瓶置於天平左盤,右盤加砝碼,使天平平衡,稱得其品質為ml。
    2.用打氣筒往密閉瓶內打氣10餘次後,將瓶置於天平左盤,往天平右盤加砝碼,使天平再次平衡,稱得其品質為m,。
    發現打氣後的密閉瓶的品質大於未打氣時的品質,即m,>m,。
    上述現象說明空氣有品質,且密閉瓶打氣前後的品質差即為打人瓶內的空氣品質。
    三、氣體絕熱壓縮,溫度升高
    1.如圖1—141-2所示,用打氣筒向可充氣密閉瓶內打氣。

    2.另一人用雙手觸及飲料瓶瓶壁,感覺溫度的變化。
    當往瓶內打幾次氣後,觸及瓶壁的雙手明顯感到瓶內氣體溫度升高。
    四、氣體絕熱膨脹,溫度降低
    1.往飲料瓶內注人少量酒精,稍稍搖晃使飲料瓶內壁濕潤,旋上帶氣門的瓶蓋。
    2.用打氣筒往瓶內打氣10餘次,拔去瓶蓋上的氣門芯,觀察現象。
    發現被壓縮的氣體突然膨脹(可看作絕熱膨脹),而且瓶內有“白霧”出現。當手指在瓶口處觸及白霧狀氣體的時候,可感到其溫度較周圍環境溫度低。
    這說明瓶內氣體絕熱膨脹時,因為對外做功,內能減少,故溫度降低。
  五、演示反沖運動
除去飲料瓶底墊,在瓶身上附加一導向翼(圖1—1—41—3)。
  2.往飲料瓶內注入清水,約占瓶容積的1/4—1/3。
  3.旋上帶氣門的瓶蓋後往瓶內打氣10次左右,把瓶倒置在支架上,拔去氣門芯,觀察現象。  發現瓶內氣體及貯水高速向下噴出。由於反沖作用,瓶身沖天而起,高度可達10米以上。
說明與延伸
1.在用可充氣密閉瓶完成各實驗的過程中,瓶蓋與瓶口、氣門芯螺母與氣門身等處一定要旋緊,也可以用細鐵絲固定牢。已充氣的密閉瓶的瓶口及氣門芯不要對人體,瓶子的充氣量要適度,以免瓶蓋(尤其是氣門芯)在高壓氣體作用下沖出,造成傷害事故。
    2.夏季,空氣濕度大,演示“‘氣體絕熱膨脹,溫度降低”時,即使不往瓶內注入酒精,現
象也很明顯(為增加可見度,本實驗應選用無色透明的飲料瓶,並在瓶後加一黑色背景)。且往瓶內打氣後,還可發現原來:廠燥的瓶內壁上出現水滴,從而可作為水蒸氣加壓後液化的演示。
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