關于氣體內能的實驗

趙 力

（山東省青島第39中學，山東 青島 266003）

物理實驗中，瞬間變化的可視化是物理實驗的一個難點.數字化實驗中，傳感器具有每秒可測量幾十次，上百次，上萬次的高采樣率，并將這些數據實時轉化為“可視化”的曲線.下面我們應用數字化傳感器實驗說明：吹脹的氣球爆裂瞬間，氣球中的氣體對外做功，氣體內能減小，溫度降低.（注：本實驗采用心慧牌無線數字傳感器.）

實驗步驟：（1）如圖1所示，將溫度－壓強傳感器的快速響應溫度探頭和壓強連接管插在氣球中.然后吹脹氣球.

圖1

（2）在溫度－壓強傳感器USB口插上傳感器藍牙模塊，在計算機USB口接入PC機藍牙.

（3）打開傳感器開關，啟動DataLAB軟件，點擊“采集”，軟件自動識別傳感器并顯示壓強－時間圖像和溫度－時間圖像.待氣球內溫度基本穩定時，用針刺破氣球.

（4）點擊“停止采集”，得到氣球爆裂過程中溫度、壓強變化如圖2所示.

圖2

實驗分析：圖2表示，氣球爆裂瞬間，氣體膨脹對外做功，氣球中的氣體壓強突變，與此時間對應的氣體溫度開始降低，說明氣體膨脹時內能減小.

應用數字化實驗系統，可有效地解決暫態現象測量的傳統實驗難題.同時，實驗數據測量、記錄和呈現完全由計算機控制，實驗圖線描繪實時化，課堂教學效率大幅度提高.