热学论文-杜瓦瓶原理

实验三(b ) 水的汽化热的测定（用杜瓦瓶测）实验目的1．测定水在大气压下的汽化热。

2．学会测定杜瓦瓶的有效热容量。

实验仪器煮水器，电热器，杜瓦瓶，0.1℃刻度的温度计，物理天平，蒸馏水，输入水蒸汽的导管等。

实验原理单位质量的液体在温度不变的条件下变成水蒸汽时所吸收的热量，叫做液体的汽化热，常以γ表示，单位为卡/克。

当水蒸汽凝结时，则放出与汽化热等量的热量。

汽化热的数值与汽化时的温度有关。

本实验测定水在常沸点（与常压强相对应）时的汽化热。

为此，把煮水器中质量为m d 的饱和水蒸汽引入盛有水的量热器中。

本实验用一只杜瓦瓶来替换一般的量热器，引入的蒸汽和瓶中的水混合并在水中凝结。

设引入的蒸汽温度为1T （100℃），以1T ′、2T 分别表示在量热器中水的初始温度和终止温度，以m w 表示量热器内原先水的质量，C ′表示量热器连同质量为m w 的水的有效热容量（略去搅拌器）。

蒸汽凝结时放出热量γ・m d 。

这凝结成水后又冷却到终温2T ，在这个过程中，它又放出热量w C ・m d ·（1T －2T ），而量热器则吸收热量C ′・(2T －1T ′)。

根据热平衡原理有 γ・m d ＋w C ・m d ・（1T －2T ）＝C ′・（2T －1T ′） 所以)()(2112T T C T T m C w d −−′−′=γ （3－3b －1） 因为是采取杜瓦瓶来替换量热器，待测量物质同周围介质的热交换非常小，所以1T ′和2T 可能直接测量而无需要进行散热校正，也能达到测量的准确度要求。

现在来讨论杜瓦瓶以及它内部装有水的有效热容量C ′。

由于玻璃的导热率很小，只有容器的内壁的温度才会升高到与水相同的温度。

因此，在C ′内不应当算进量热器的全部热容量。

为此，可用下述方法就能准确地求出有效热容量C ′：首先，用与实验时相等量的温度为室温的水注入量热器，使容器的温度有一个确定的值。

经过一段时间后，直到容器内水的温度稳定在∗1T 时为止。

用杜瓦瓶改进电热法测定热功当量的实验摘要：测量热功当量的方法有很多，最传统的方法是热功当量提出者焦耳采用的利用液体摩擦生热，电热法是现在实验教学中采用较多的测量热功当量的方法。

后世人们逐渐发明出的各种测量方法，也都会出现一些误差，结合各种文献，本篇文章主要围绕用杜瓦瓶改进电热法测量热功当量的实验展开研究和讨论。

关键词：杜瓦瓶；热功当量；测量装置1前言热功当量实验是测定能量守恒和转换规律、培养学生实验设计的能力、训练操作技能和研究数据处理方法的基本实验。

所以测量热功当量的实验对于实验教育和物理学的发展都非常重要。

电热法也是现在实验教学中采用较多的测量热功当量的方法,但实验操作过程中,由于系统会受一边自然冷却的影响,产生有一定的测量误差。

为此本文用杜瓦瓶改进电热法测定热功当量的实验装置，实验设计可操作性强、方法正确、科学，实验误差小，经实验验证完全可行，实验效果非常满意．2焦耳进行过的各种测定热功当量的实验19世纪初，“热质说"特别流行，以至于焦耳认为热质是不存在的，热是一种能形式，所以他进行了很多实验。

先后介绍了四种测定热功当量的方法，其中之一是使用带电金属。

通电金属丝在水中加热。

当量是根据电流做的功和水获得的热量来计算的。

他发现:通电导体产生的热量与电流强度的平方、导体电阻和导通时间的平方成正比。

这就是后来的焦耳定律，以他的名字命名的。

测定热功当量最著名的的实验是1845年发表的关于通过摩擦加热液体的实验，即焦耳热功当量实验。

从1840年起，焦耳用电量热法和机械量热法进行了数十年的许多实验，得出结论:热功当量是一个与工作方式无关的普遍常数。

从而证明了机械能(功)和电能(功)同热量之间的转换关系;论证了传热是能量传递的一种形式。

为证实能量守恒和转换定律的正确性奠定了坚实的实验基础。

1840年焦耳指出，通过直流导体后放出的热量Q与电流l的平方、导线的电阻R、供电时间t成正比，即电流W=JQ。

分析杜瓦瓶隔热的原理是杜瓦瓶是一种用于保温和隔热的器具，它由外部瓶子、内部瓶子和瓶子之间的真空层组成。

杜瓦瓶的隔热原理主要基于以下几个方面：1. 真空层: 杜瓦瓶的内外瓶之间存在一个真空层，真空是最好的隔热材料之一。

由于真空中没有空气分子进行传热，因此真空层可以阻止热传导。

2. 瓶壁材料的导热性: 杜瓦瓶瓶壁通常采用陶瓷或玻璃材质，它们的导热性较差，不易导热。

相对于金属、塑料等材质，陶瓷或玻璃瓶壁能够减少热量的散失。

3. 辐射热损失: 杜瓦瓶表面通常采用了光滑、镀银等处理，使其对辐射热能有较好的反射性能，减少热量的辐射损失。

辐射损失是热传导和对流传热之外的一个重要因素，杜瓦瓶通过减少辐射损失来提高保温效果。

4. 内外瓶之间的压力平衡: 杜瓦瓶内外两瓶之间的空气被抽成真空状态，确保了充足的隔热效果。

此外，杜瓦瓶通常具有一个旋转或压力平衡的盖子，当内部瓶子处于倾斜或倒置状态时，可以保持内外压力平衡，减少热量的传导。

以上是杜瓦瓶隔热的主要原理。

综上所述，杜瓦瓶通过真空层、瓶壁材料的导热性、辐射热损失和内外瓶之间的压力平衡等因素的综合作用，实现了优异的保温和隔热效果。

这使得杜瓦瓶成为了很多人日常生活中不可或缺的隔热器具。

除了以上原理，杜瓦瓶的设计也起到了很大的作用。

例如，杜瓦瓶的瓶口通常采用了宽口设计，方便倒入和倒出液体，但瓶口宽度也需要控制得当，以减少热量的散失。

此外，杜瓦瓶的外表面也常常采用了绝缘材料的保护，进一步提升保温隔热效果。

总的来说，杜瓦瓶隔热的原理主要涉及真空层、瓶壁材料导热性、辐射热损失和内外瓶压力平衡等方面。

这些原理的综合作用使得杜瓦瓶具备了优良的保温和隔热特性，满足了人们对于热饮料、冷饮料甚至是实验室试剂等物品的温度保持需求。

杜瓦瓶的隔热原理为人们提供了一种方便、高效的方式，使得饮品在不同的环境中依然能够保持适宜的温度。

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1811260A[43]公开日2006年8月2日[21]申请号200610007249.0[22]申请日2006.02.16[21]申请号200610007249.0[71]申请人北京英纳超导技术有限公司地址100176北京市北京经济技术开发区荣昌东街7号隆盛工业园[72]发明人刘莉 韩冰 [51]Int.CI.F17C 3/10 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页[54]发明名称一种杜瓦瓶[57]摘要本发明涉及一种杜瓦瓶，特别是一种用于制备高温超导磁体的杜瓦瓶，它包括罐体、盖体和真空系统，其中罐体和盖体内含真空夹层，真空系统包含密封罩，该密封罩至少包围罐体和盖体的连接处，密封罩分别与罐体和盖体密封连接，密封罩上有阀门便于抽真空，使得密封罩与罐体和盖体包围住的区域为真空，该杜瓦瓶的密封性能较高，制备过程易于操作，适宜于大规模生产。

200610007249.0权 利 要 求 书第1/1页 1、一种杜瓦瓶包括罐体和盖体，其中罐体和盖体内含真空夹层，其特征在于所述的杜瓦瓶还包括真空系统，真空系统包含密封罩，所述的密封罩至少包围罐体和盖体的连接处，密封罩分别与罐体和盖体密封连接，密封罩上有阀门便于抽真空，使得密封罩与罐体和盖体包围住的区域为真空。

2、根据权利要求1所述的杜瓦瓶，其特征在于罐体和盖体的接口附近用绝热材料至少局部包围住罐体和(或)盖体。

3、根据权利要求1所述的杜瓦瓶，其特征在于在罐体或盖体的靠近真空的一面镀一层银。

4、根据权利要求1所述的杜瓦瓶，其特征在于罐体或盖体采用热导小的材料。

5、根据权利要求1所述的杜瓦瓶，其特征在于连接都采用紧固件。

200610007249.0说 明 书第1/3页一种杜瓦瓶技术领域本发明涉及一种杜瓦瓶，特别是一种用于制备高温超导磁体的杜瓦瓶。

背景技术高温超导磁体的基本工作原理是把超导材料绕成线圈，然后通以电流使绕组中产生磁场。

杜瓦瓶原理杜瓦瓶原理杜瓦瓶是一种传统的非常规冷却设备，它可以将水从室温降至几度，而不需要使用电力或其他能源。

这种设备在许多地方被广泛使用，特别是在非洲和亚洲的农村地区。

一、杜瓦瓶的构造杜瓦瓶由两个相同大小的陶罐组成，外罐比内罐大一些。

两个罐之间填充了一些干沙子或泥土，并且顶部用湿毛巾覆盖。

内罐中装满了要冷却的水。

二、杜瓦瓶的原理1.蒸发冷却原理当太阳光线直射到外罐时，外罐表面的水分会蒸发。

这些水分会被干沙子或泥土吸收，并且通过毛巾传递到内罐上面。

在内罐上方形成了一个湿润的环境，在这个环境中，水分会不断地蒸发和重新沉积。

这个过程中释放出来的能量会从水中吸收，导致水温下降。

2.隔热保温原理内罐被外罐和干沙子或泥土包围，形成了一个隔热层。

这个隔热层可以防止外部热量进入内部，从而保持水的温度低。

三、杜瓦瓶的优点1.节能环保杜瓦瓶不需要使用电力或其他能源，只需要利用自然的蒸发和隔热原理就可以实现冷却。

因此，它是一种非常节能环保的设备。

2.便捷易用杜瓦瓶不需要任何特殊技能或工具来制造和使用。

它可以在任何地方制造，并且可以使用任何类型的水源。

这使得它成为许多贫困地区人们最喜欢的冷却设备之一。

3.经济实惠杜瓦瓶制造成本低廉，并且可以重复使用多次。

这使得它成为一种经济实惠的选择。

四、杜瓦瓶的应用1.饮用水冷却杜瓦瓶可以将饮用水从室温降至几度，从而提供清凉可口的饮料。

2.食品储存在许多地区，人们使用杜瓦瓶来储存食品，如鸡蛋、水果和蔬菜。

这些食品可以在杜瓦瓶中保持新鲜和冷却。

3.药品储存许多药物需要在低温下存储，以保持其有效性。

杜瓦瓶可以提供一个低温环境，用于储存这些药物。

五、杜瓦瓶的局限性1.效率受制于环境杜瓦瓶的效率受制于环境因素，如温度、湿度和太阳光线等。

在一些环境条件下，它可能无法提供足够的冷却效果。

2.容量有限由于杜瓦瓶的容量有限，它只能为少量人提供冷却服务。

对于大规模使用来说，需要使用其他类型的冷却设备。

２００８年第２２卷第３期测试技术学报Ｖ０１．２２Ｎｏ．３２００８（总第６９期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＥＳＴＡＮＤＭＥＡｓｕＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＳｕｍＮｏ．６９）文章编号：１６７１—７４４９（２００８）０３—０２２２—０３红外探测器杜瓦瓶漏热测试技术研究王武杰１，刘永强２，郑宾２（１．中国空空导弹研究院河南洛阳４７１００９；２．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原０３００５１）摘要：从对流传热、传导传热、辐射传热等三个方面对杜瓦瓶漏热进行了理论分析，对杜瓦瓶测试的方法进行了理论分析与计算，并分别介绍了液氮保持时间测试法和称重测试法两种常用的测试方法，利用这两种方法对杜瓦瓶漏热进行了大量实验验证．从实验数据与理论计算的比较可以看到，两种方法测得的结果比较一致，测试精度较高．关键词：红外探测器｝杜瓦瓶；漏热中图分类号：ＴＮ２１５文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｗａｒＨｅａｔＬｅａｋａｇｅＤｅｔｅｃｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｕｓｉｎｇＩｎｆｒａｒｅｄＤｅｔｅｃｔｏｒｓＷＡＮＧＷｕｊｉｅｌ，ＬＩＵＹｏｎｇｑｉａｎ９２，ＺＨＥＮＧＢｉｎ２（１．ＣｈｉｎａＡｉｒｂｏｒｎｅＭｉｓｓｉｌｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００９，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＤｙｎａｍｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｗａｒｈｅａｔｌｅａｋａｇｅｉｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍｔｈｒｅｅｗａｙｓｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｒａｄｉａｎｔｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．ＬｉｑｕｉｄｎｉｔｒｏｇｅｎｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｗｅｉｇｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇＤｅｗａｒｈｅａｔｌｅａｋａｇｅａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｍａｎｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｄｏｎｅｔｏｖａｉｌ—ｄａｔｅｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｓａｍｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｈａｖｅｈｉｇｈｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｍｅｔａｌｄｅｗａｒ；ｌｅａｋａｇｅｏｆｈｅａｔ多元杜瓦瓶是探测器的重要组件，为热成像系统的敏感芯片和处理电路提供了一个液氮的工作温度（７７Ｋ）和密封的真空环境．因此，杜瓦瓶的真空性能直接影响探测器的使用寿命，其质量直接影响整个热成像系统的可靠性‘¨．探测器从排气台上封接下来后，杜瓦瓶的真空密封性将决定探测器的使用寿命．当杜瓦瓶内真空度降低到一定程度时，窗Ｉ＝Ｉ便起雾、结霜，使探测器芯片的红外光学信号迅速减弱，探测器的性能降低甚至无法工作．根据有关试验数据和技术资料，当杜瓦瓶真空腔体内气压达１．１～１．３Ｐａ时，窗口起雾、结霜，造成探测器失效．另外，当杜瓦瓶内气压升高时，气体分子平均自由程逐渐缩小，使得腔体内对流传热迅速上升，从而导致热负载上升［２］．因此，为了考核杜瓦瓶的真空特性，通过对杜瓦瓶的漏热检测至关重要．杜瓦瓶漏热的理论分析引起杜瓦瓶自身漏热的主要因素有５个啪：①沿杜瓦瓶内壁由冷端与室温端形成的温差造成固体·收稿日期：２００７—１０—２１作者简介：王武杰（１９７５一），男，工程师，硕士生．主要从事半导体器件与微电子学研究（总第６９期）红外探测器杜瓦瓶漏热测试技术研究（王武杰等）２２３传热引起的漏热；②探测器必须的引线两端温差造成的固体热传导以及产生的焦尔热引起的漏热；③杜瓦瓶外壁与内壁之间的温差造成的热辐射所引起的漏热；④杜瓦瓶顶部内外温差造成的热辐射引起的漏热；⑤由于真空度不够高，杜瓦瓶夹层残留气体导致漏热．引起漏热的原因是杜瓦瓶本身的结构和功能上造成的，但可以通过提高制造水平来减小这５个方面的漏热．微型非灌注式杜瓦瓶有很多种类、结构，相同种类和结构的杜瓦瓶自身漏热因素大体相同，但漏热不外乎以下３种类型由上述因素决定，自身漏热量为Ｑ，＝Ｑ。

杜瓦瓶工作原理
杜瓦瓶是一种实验室用具，它由玻璃制成，通常具有明显的圆底和长颈。

杜瓦瓶的工作原理可以分为以下几个方面：
1. 储存液体：杜瓦瓶可以用来储存各种液体，例如化学试剂、溶液等。

其圆底设计可以使液体均匀地分布在瓶内，避免液体溢出或倾斜。

2. 挥发液体：杜瓦瓶的长颈可以有效地收集和集中挥发出来的气体或蒸汽。

当液体在杜瓦瓶中受热时，其中的液体分子会蒸发成气体并上升到长颈处，然后通过口部排出。

3. 混合溶液：在实验操作过程中，杜瓦瓶可以用于混合溶液。

将需要混合的试剂或溶液放入瓶中，充分搅拌或摇晃瓶子，使试剂或溶液充分混合。

4. 进行化学反应：由于杜瓦瓶制成的玻璃具有良好的化学稳定性和耐热性，因此可以在其中进行各种化学反应。

例如，在杜瓦瓶中进行热解、溶解、结晶等反应。

总之，杜瓦瓶通过其特殊的玻璃材质和设计结构，可用于储存、挥发、混合溶液和进行化学反应等实验操作。

它是实验室中常见的基础设备之一，广泛应用于化学、生物、药学等领域的实验室工作中。

杜瓦瓶增压器工作原理构造杜瓦瓶增压器，这个名字听起来就有点科技感，对吧？它的原理和构造也没你想得那么复杂，咱们今天就来聊聊这个神奇的小家伙。

想象一下，你的饮料放在杜瓦瓶里，那种冰凉的感觉是不是瞬间让你感受到了一种说不出的幸福？杜瓦瓶的设计就是为了保温保冷，让液体保持在理想的温度。

不过，今天咱们要重点聊的，是它里面的增压器，嘿嘿，准备好了吗？增压器的工作原理就像是给瓶子里面的液体打了一针强心针，让它在密闭的空间里变得更加“活跃”。

你有没有想过，为什么有些饮料喝起来那么爽口，仿佛里面藏着小精灵在跳舞？那就是因为增压器在给液体施加压力，让气泡更加集中。

就像你在沙滩上玩水枪，水压越大，喷得越远，喝起来也就越过瘾，增压器的工作道理其实就是这么简单。

说到构造，杜瓦瓶的外形就像是个勇士披着铠甲，外面一层玻璃，里面是一层真空。

中间那一层真空可不是浪得虚名，它的存在就像你放在冰箱里的冷冻食品一样，能够有效隔绝外界的热量，让瓶子里的饮料保持冷却。

而增压器嘛，就藏在瓶子内部的小角落里，像个默默奉献的英雄，随时准备给液体提供动力，保持气泡的活跃。

有趣的是，这个增压器其实也可以说是个“调皮鬼”。

当你打开瓶盖的那一刻，瞬间的压力变化让气泡欢快地跳出来，那个“噗”的一声就像是一场小型的庆祝派对。

你可别小看这声响，它可是增压器努力工作的证明。

压力的释放就像是你在工作了一整天后，终于可以大喊一声“我自由了！”那种痛快，绝对让人想要大干一场。

增压器的材质也是个技术活。

它通常用一些耐高压的材料制造，这可不是随便哪个塑料瓶能比的。

要知道，增压器可是在和气体打交道，稍微不小心，就可能引发“气爆”，那可就热闹了，呵呵。

我们要的可是美味的饮料，而不是一场“火山爆发”。

再说说使用场合。

这个增压器最常见的场景就是在你喝汽水、啤酒的时候，嘿，想想那一口下去，冰凉的液体伴随着气泡在嘴里欢腾，那种感觉真是太棒了！有时候喝得过猛，还会被气泡呛到，这就是增压器“调皮”的表现，喝饮料的时候得小心翼翼，就像和朋友一起玩耍时，总要留点余地，不然就可能一头栽进去。