蒸汽锅炉_课外实验-查字典物理网

【制作方法】

装置示意图见图14．9－3，做一个合适的支架将装置固定。除了酒精灯座和水槽放在支架的底板上外，其他元件都安装在支架的竖板上（图中未画出）。

“锅炉”烧瓶与压吸烧瓶均为250毫升普通烧瓶。

翻斗：取一个底部有节的竹筒，上端锯成斜口，下端在有节处钻一个小孔，横插一段铁丝做转轴，竹筒的底端固定一小铁块。当竹管灌满水时，竹管会自动翻倒将水从斜口倒出，再恢复原位。

水槽：配一只玻璃水槽（或用铝饭盒代替）。

贮水筒：截取一段50毫升的废注射器外筒（或用上下带塞的粗玻璃管一段），上端安装分流管，下端安装三通管。

阀门：从旧喷雾器上取三只单向自动滚珠阀门，装在图14．9－3所示的三处（即阀门A、阀门B、阀门C）。阀门的导通方向如图中箭头所示。

将连接“锅炉”烧瓶的玻璃管和连接贮水筒下端的三通管左边的玻璃管都插入倒置的压吸烧瓶的橡皮塞内，右边的短，左边的长。

【使用方法】

实验分以下两个阶段。

1．启动阶段：将“锅炉”烧瓶，贮水筒和水槽内注入适量的清水，另备一只小烧杯冷水。点燃酒精灯给“锅炉”烧瓶加热，瓶内水沸腾后，蒸汽通过阀门A充满压吸烧瓶，当用手触压吸烧瓶感到很烫时，将小烧杯内的冷水浇在压吸烧瓶上，瓶内蒸汽遇冷液化，压强骤减，此时阀门B通，阀门C闭，大气压将水槽内的水压入压吸烧瓶内，由于阀门A是单向的，此时阀门A自动关闭水不会回流到“锅炉”烧瓶内，随着“锅炉”烧瓶内蒸汽继续蒸发，蒸汽压强增大到一定程度时，就会冲开阀门A，并将压吸烧瓶内的水压出，此时单向阀门B自动闭合，水进入贮水筒，随后冲开阀门C，进入分流管，大部分水从较粗的右管流回水槽，小部分水从较细的左管流入翻斗内。当压吸烧瓶内水被压完时，压吸瓶内又充满水蒸汽，经过调试让翻斗内的水此时刚好注满向下翻倒，浇在压吸烧瓶上，再次出现前段所述的过程。

2．演示阶段：演示分为二步，（1）压水过程，蒸汽进入压吸烧瓶内，将压吸烧瓶内的水压入贮水筒中，此时内能转化为机械能，这是蒸汽做功的过程。（2）吸水过程，压吸烧瓶的蒸汽遇冷液化，压强减小，大气压将水压入压吸烧瓶内，这是大气压做功的过程。

于是压水过程←→吸水过程，构成一个工作循环。这种过程继续到“锅炉”烧瓶不能产生足够的蒸汽压强以推开阀门A为止。如果需要，可再向“锅炉”烧瓶加水，继续加热，使过程继续进行下去。

在实验过程中，当翻斗翻倒，将水浇到压吸烧瓶上的一刹那间，压吸烧瓶内涌出喷泉，发出尖叫声，并伴有强烈的震动，这是大气压在显示威力。当吸水过程完毕的一刹那，虽然“锅炉”烧瓶下的酒精灯在继续加热。而“锅炉”烧瓶内的水却突然停止沸腾，这是因为压吸烧瓶在吸水，阀门A关闭，“锅炉”烧瓶内的蒸汽压强增大，“锅炉”烧瓶里的水由于蒸汽压强增大而沸点升高的缘故。如果在翻斗上的铁块下面装一个小铃铛，当翻斗将水倒完以后，翻转过来时，铁块下落可击响铃铛，更能增加学生的兴趣。

本装置由浙江兰溪市双牌初中蔡土杨提供。

编者提示：本自制教具可辅以“分子热运动、内能”部分的物理实验教学。

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