理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用

胡喜鳳++劉沛明

摘要：理想氣體狀態(tài)方程是建立在玻意耳定律和查理定律基礎(chǔ)上的，屬于稀薄的實際氣體。文章對理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究，希望為具體工業(yè)實踐提供參考。通過分析可以得出結(jié)論，理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用非常廣泛。

關(guān)鍵詞：理想氣體狀態(tài)方程；工業(yè)測量；異形容器容積；成品型容器；密封檢測

中圖分類號：D175 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0046-03

PV=nRT，這是眾所周知的理想氣體狀態(tài)方程表達(dá)式。它描述了在一定條件或理想狀態(tài)條件下，氣體的壓強(qiáng)、體積與氣體質(zhì)量、氣體常數(shù)及絕對溫度之間的關(guān)系。根據(jù)這個公式，可以得出這樣的結(jié)論：在氣體的質(zhì)量、性質(zhì)及絕對溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。

1 理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用一

在工業(yè)測量過程中，經(jīng)常會遇到需要較精確地測量某個異形容器容積的問題。在電子技術(shù)不是十分發(fā)達(dá)的過去，借鑒曹沖稱象的故事，可以先在容器內(nèi)充水，然后再分別計量水的重量或體積，便可以得出較準(zhǔn)確的容積值。但是在有些情況下不方便加水，或根本就不能加裝液體，這就成了擺在現(xiàn)代電子測量技術(shù)面前的一個問題。就此問題研制了一臺利用電子技術(shù)測量容積的儀器，不論容積的形狀如何，只需要在容器內(nèi)添加一定量的空氣，就可以將容積較精準(zhǔn)地顯示出來。現(xiàn)就其中較關(guān)鍵的技術(shù)問題闡述如下：

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程的“在氣體的質(zhì)量、性質(zhì)及絕對溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比”的這個結(jié)論，提出了一個測試容積的方案：首先在一個標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)注入一定量經(jīng)過過濾的壓縮空氣，測得一個壓強(qiáng)值，再將其與被測容器聯(lián)通起來，測得聯(lián)通后的壓強(qiáng)值，根據(jù)前面推導(dǎo)出來的結(jié)論，輕而易舉地就可以計算出被測容器的容積了。

為了便于描述，測試流程圖如圖1所示：

圖1

設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的容積為V1，被測容器的容積為V2。為了描述方便，容器與氣體控制閥之間連接管的容積暫忽略為零。

首先由計算機(jī)向“氣體控制閥1”發(fā)出接通指令，測試裝置開始向標(biāo)準(zhǔn)容器的充氣，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)定的壓強(qiáng)值時，計算機(jī)向“氣體控制閥1”發(fā)出關(guān)閉指令，關(guān)閉此閥。經(jīng)過若干時間（使計算機(jī)上讀到的壓強(qiáng)數(shù)值穩(wěn)定后），計算機(jī)會得到一個在標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的壓強(qiáng)值，設(shè)定為P1。

測試時還需要注意的幾個問題：

（1）測試時間不宜過長。如果測試時間延長，容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)容易受到溫度的變化影響。當(dāng)環(huán)境溫度處于不斷升高的趨勢中，容器內(nèi)部的氣體溫度以及壓強(qiáng)受到環(huán)境溫度的影響也會升高，這個升高就會使測得的數(shù)據(jù)也在不斷變化。

（2）標(biāo)準(zhǔn)容器材料的選擇。為了減小環(huán)境溫度變化對測試的影響，應(yīng)盡量或優(yōu)先選擇導(dǎo)熱性能差的材質(zhì)做容器，例如選擇塑膠材料或有機(jī)玻璃材料做容器的

材質(zhì)。

（3）如何選擇標(biāo)準(zhǔn)容器的容積。我們結(jié)果大量的試驗得出結(jié)論，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)容器的容積越接近被測容器容積的時候，測量就越準(zhǔn)確。

圖4

XT20系列容積測試儀的主要優(yōu)點是快速、準(zhǔn)確和全自動。使用前只需要將標(biāo)準(zhǔn)容器的容積、測試壓力、穩(wěn)定時間等參數(shù)輸入儀器，連接好標(biāo)準(zhǔn)容器和被測容器，按下測試按鈕，儀器就按照程序和預(yù)先設(shè)置的參數(shù)全自動測試了，當(dāng)測試結(jié)束時測試結(jié)果顯示在顯示器上，當(dāng)下一次按下測試按鈕，儀器會自動清除前一次的測試

結(jié)果。

2 理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用二

在工業(yè)測量中還會遇到需要檢測成品型容器類產(chǎn)品的密封性問題。例如香水瓶在填充香水后被密封起來，此時需要測試其密封性。草坪燈在電氣組裝完成后，需要測試其密封性（以確保其在使用過程中，一旦出現(xiàn)草坪燈被水淹沒，不會給人或牲畜帶來危險）。狙擊步槍的瞄準(zhǔn)鏡內(nèi)填充了某種特殊氣體（其目的是為了最大限度地減小由于環(huán)境溫度、濕度變化而造成鏡面起霧），臨出廠前也要測量器密封性。總之這些被測產(chǎn)品有一個共同特點，就是被測產(chǎn)品本身沒有測試孔，因此就無法連接氣源或真空源，因此就不能使用常規(guī)的加壓或真空原理的密封性測試儀進(jìn)行密封性測試。

根據(jù)多年工作經(jīng)驗、參考國外產(chǎn)品的測試方案研發(fā)出一種專門對“成品型容器類產(chǎn)品”經(jīng)行密封性的儀器。其工作原理描述如圖5所示：

3 結(jié)語

理想氣體狀態(tài)方程是建立在玻意耳定律和查理定律基礎(chǔ)上的，屬于稀薄的實際氣體。通過以上分析可以看出，理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用非常

廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳宏星.理想氣體狀態(tài)方程在日常生活中的應(yīng)用

[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報，2006，（2）.

[2] 劉國躍，廖碧濤.RK方程的系數(shù)隨溫度變化對氧氣熱力學(xué)性質(zhì)的影響[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2011，（5）.

[3] 宋新新，譚震宇，等.放電參數(shù)對大氣壓多脈沖介質(zhì)阻擋放電特性的影響[J].高電壓技術(shù)，2011，（7）.endprint

摘要：理想氣體狀態(tài)方程是建立在玻意耳定律和查理定律基礎(chǔ)上的，屬于稀薄的實際氣體。文章對理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究，希望為具體工業(yè)實踐提供參考。通過分析可以得出結(jié)論，理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用非常廣泛。

關(guān)鍵詞：理想氣體狀態(tài)方程；工業(yè)測量；異形容器容積；成品型容器；密封檢測

中圖分類號：D175 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0046-03

PV=nRT，這是眾所周知的理想氣體狀態(tài)方程表達(dá)式。它描述了在一定條件或理想狀態(tài)條件下，氣體的壓強(qiáng)、體積與氣體質(zhì)量、氣體常數(shù)及絕對溫度之間的關(guān)系。根據(jù)這個公式，可以得出這樣的結(jié)論：在氣體的質(zhì)量、性質(zhì)及絕對溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。

1 理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用一

在工業(yè)測量過程中，經(jīng)常會遇到需要較精確地測量某個異形容器容積的問題。在電子技術(shù)不是十分發(fā)達(dá)的過去，借鑒曹沖稱象的故事，可以先在容器內(nèi)充水，然后再分別計量水的重量或體積，便可以得出較準(zhǔn)確的容積值。但是在有些情況下不方便加水，或根本就不能加裝液體，這就成了擺在現(xiàn)代電子測量技術(shù)面前的一個問題。就此問題研制了一臺利用電子技術(shù)測量容積的儀器，不論容積的形狀如何，只需要在容器內(nèi)添加一定量的空氣，就可以將容積較精準(zhǔn)地顯示出來。現(xiàn)就其中較關(guān)鍵的技術(shù)問題闡述如下：

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程的“在氣體的質(zhì)量、性質(zhì)及絕對溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比”的這個結(jié)論，提出了一個測試容積的方案：首先在一個標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)注入一定量經(jīng)過過濾的壓縮空氣，測得一個壓強(qiáng)值，再將其與被測容器聯(lián)通起來，測得聯(lián)通后的壓強(qiáng)值，根據(jù)前面推導(dǎo)出來的結(jié)論，輕而易舉地就可以計算出被測容器的容積了。

為了便于描述，測試流程圖如圖1所示：

圖1

設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的容積為V1，被測容器的容積為V2。為了描述方便，容器與氣體控制閥之間連接管的容積暫忽略為零。

首先由計算機(jī)向“氣體控制閥1”發(fā)出接通指令，測試裝置開始向標(biāo)準(zhǔn)容器的充氣，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)定的壓強(qiáng)值時，計算機(jī)向“氣體控制閥1”發(fā)出關(guān)閉指令，關(guān)閉此閥。經(jīng)過若干時間（使計算機(jī)上讀到的壓強(qiáng)數(shù)值穩(wěn)定后），計算機(jī)會得到一個在標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的壓強(qiáng)值，設(shè)定為P1。

測試時還需要注意的幾個問題：

（1）測試時間不宜過長。如果測試時間延長，容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)容易受到溫度的變化影響。當(dāng)環(huán)境溫度處于不斷升高的趨勢中，容器內(nèi)部的氣體溫度以及壓強(qiáng)受到環(huán)境溫度的影響也會升高，這個升高就會使測得的數(shù)據(jù)也在不斷變化。

（2）標(biāo)準(zhǔn)容器材料的選擇。為了減小環(huán)境溫度變化對測試的影響，應(yīng)盡量或優(yōu)先選擇導(dǎo)熱性能差的材質(zhì)做容器，例如選擇塑膠材料或有機(jī)玻璃材料做容器的

材質(zhì)。

（3）如何選擇標(biāo)準(zhǔn)容器的容積。我們結(jié)果大量的試驗得出結(jié)論，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)容器的容積越接近被測容器容積的時候，測量就越準(zhǔn)確。

圖4

XT20系列容積測試儀的主要優(yōu)點是快速、準(zhǔn)確和全自動。使用前只需要將標(biāo)準(zhǔn)容器的容積、測試壓力、穩(wěn)定時間等參數(shù)輸入儀器，連接好標(biāo)準(zhǔn)容器和被測容器，按下測試按鈕，儀器就按照程序和預(yù)先設(shè)置的參數(shù)全自動測試了，當(dāng)測試結(jié)束時測試結(jié)果顯示在顯示器上，當(dāng)下一次按下測試按鈕，儀器會自動清除前一次的測試

結(jié)果。

2 理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用二

在工業(yè)測量中還會遇到需要檢測成品型容器類產(chǎn)品的密封性問題。例如香水瓶在填充香水后被密封起來，此時需要測試其密封性。草坪燈在電氣組裝完成后，需要測試其密封性（以確保其在使用過程中，一旦出現(xiàn)草坪燈被水淹沒，不會給人或牲畜帶來危險）。狙擊步槍的瞄準(zhǔn)鏡內(nèi)填充了某種特殊氣體（其目的是為了最大限度地減小由于環(huán)境溫度、濕度變化而造成鏡面起霧），臨出廠前也要測量器密封性。總之這些被測產(chǎn)品有一個共同特點，就是被測產(chǎn)品本身沒有測試孔，因此就無法連接氣源或真空源，因此就不能使用常規(guī)的加壓或真空原理的密封性測試儀進(jìn)行密封性測試。

根據(jù)多年工作經(jīng)驗、參考國外產(chǎn)品的測試方案研發(fā)出一種專門對“成品型容器類產(chǎn)品”經(jīng)行密封性的儀器。其工作原理描述如圖5所示：

3 結(jié)語

理想氣體狀態(tài)方程是建立在玻意耳定律和查理定律基礎(chǔ)上的，屬于稀薄的實際氣體。通過以上分析可以看出，理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用非常

廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳宏星.理想氣體狀態(tài)方程在日常生活中的應(yīng)用

[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報，2006，（2）.

[2] 劉國躍，廖碧濤.RK方程的系數(shù)隨溫度變化對氧氣熱力學(xué)性質(zhì)的影響[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2011，（5）.

[3] 宋新新，譚震宇，等.放電參數(shù)對大氣壓多脈沖介質(zhì)阻擋放電特性的影響[J].高電壓技術(shù)，2011，（7）.endprint

摘要：理想氣體狀態(tài)方程是建立在玻意耳定律和查理定律基礎(chǔ)上的，屬于稀薄的實際氣體。文章對理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究，希望為具體工業(yè)實踐提供參考。通過分析可以得出結(jié)論，理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用非常廣泛。

關(guān)鍵詞：理想氣體狀態(tài)方程；工業(yè)測量；異形容器容積；成品型容器；密封檢測

中圖分類號：D175 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0046-03

PV=nRT，這是眾所周知的理想氣體狀態(tài)方程表達(dá)式。它描述了在一定條件或理想狀態(tài)條件下，氣體的壓強(qiáng)、體積與氣體質(zhì)量、氣體常數(shù)及絕對溫度之間的關(guān)系。根據(jù)這個公式，可以得出這樣的結(jié)論：在氣體的質(zhì)量、性質(zhì)及絕對溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。

1 理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用一

在工業(yè)測量過程中，經(jīng)常會遇到需要較精確地測量某個異形容器容積的問題。在電子技術(shù)不是十分發(fā)達(dá)的過去，借鑒曹沖稱象的故事，可以先在容器內(nèi)充水，然后再分別計量水的重量或體積，便可以得出較準(zhǔn)確的容積值。但是在有些情況下不方便加水，或根本就不能加裝液體，這就成了擺在現(xiàn)代電子測量技術(shù)面前的一個問題。就此問題研制了一臺利用電子技術(shù)測量容積的儀器，不論容積的形狀如何，只需要在容器內(nèi)添加一定量的空氣，就可以將容積較精準(zhǔn)地顯示出來。現(xiàn)就其中較關(guān)鍵的技術(shù)問題闡述如下：

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程的“在氣體的質(zhì)量、性質(zhì)及絕對溫度不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比”的這個結(jié)論，提出了一個測試容積的方案：首先在一個標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)注入一定量經(jīng)過過濾的壓縮空氣，測得一個壓強(qiáng)值，再將其與被測容器聯(lián)通起來，測得聯(lián)通后的壓強(qiáng)值，根據(jù)前面推導(dǎo)出來的結(jié)論，輕而易舉地就可以計算出被測容器的容積了。

為了便于描述，測試流程圖如圖1所示：

圖1

設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的容積為V1，被測容器的容積為V2。為了描述方便，容器與氣體控制閥之間連接管的容積暫忽略為零。

首先由計算機(jī)向“氣體控制閥1”發(fā)出接通指令，測試裝置開始向標(biāo)準(zhǔn)容器的充氣，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)定的壓強(qiáng)值時，計算機(jī)向“氣體控制閥1”發(fā)出關(guān)閉指令，關(guān)閉此閥。經(jīng)過若干時間（使計算機(jī)上讀到的壓強(qiáng)數(shù)值穩(wěn)定后），計算機(jī)會得到一個在標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的壓強(qiáng)值，設(shè)定為P1。

測試時還需要注意的幾個問題：

（1）測試時間不宜過長。如果測試時間延長，容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)容易受到溫度的變化影響。當(dāng)環(huán)境溫度處于不斷升高的趨勢中，容器內(nèi)部的氣體溫度以及壓強(qiáng)受到環(huán)境溫度的影響也會升高，這個升高就會使測得的數(shù)據(jù)也在不斷變化。

（2）標(biāo)準(zhǔn)容器材料的選擇。為了減小環(huán)境溫度變化對測試的影響，應(yīng)盡量或優(yōu)先選擇導(dǎo)熱性能差的材質(zhì)做容器，例如選擇塑膠材料或有機(jī)玻璃材料做容器的

材質(zhì)。

（3）如何選擇標(biāo)準(zhǔn)容器的容積。我們結(jié)果大量的試驗得出結(jié)論，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)容器的容積越接近被測容器容積的時候，測量就越準(zhǔn)確。

圖4

XT20系列容積測試儀的主要優(yōu)點是快速、準(zhǔn)確和全自動。使用前只需要將標(biāo)準(zhǔn)容器的容積、測試壓力、穩(wěn)定時間等參數(shù)輸入儀器，連接好標(biāo)準(zhǔn)容器和被測容器，按下測試按鈕，儀器就按照程序和預(yù)先設(shè)置的參數(shù)全自動測試了，當(dāng)測試結(jié)束時測試結(jié)果顯示在顯示器上，當(dāng)下一次按下測試按鈕，儀器會自動清除前一次的測試

結(jié)果。

2 理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用二

在工業(yè)測量中還會遇到需要檢測成品型容器類產(chǎn)品的密封性問題。例如香水瓶在填充香水后被密封起來，此時需要測試其密封性。草坪燈在電氣組裝完成后，需要測試其密封性（以確保其在使用過程中，一旦出現(xiàn)草坪燈被水淹沒，不會給人或牲畜帶來危險）。狙擊步槍的瞄準(zhǔn)鏡內(nèi)填充了某種特殊氣體（其目的是為了最大限度地減小由于環(huán)境溫度、濕度變化而造成鏡面起霧），臨出廠前也要測量器密封性。總之這些被測產(chǎn)品有一個共同特點，就是被測產(chǎn)品本身沒有測試孔，因此就無法連接氣源或真空源，因此就不能使用常規(guī)的加壓或真空原理的密封性測試儀進(jìn)行密封性測試。

根據(jù)多年工作經(jīng)驗、參考國外產(chǎn)品的測試方案研發(fā)出一種專門對“成品型容器類產(chǎn)品”經(jīng)行密封性的儀器。其工作原理描述如圖5所示：

3 結(jié)語

理想氣體狀態(tài)方程是建立在玻意耳定律和查理定律基礎(chǔ)上的，屬于稀薄的實際氣體。通過以上分析可以看出，理想氣體狀態(tài)方程在工業(yè)測量中的應(yīng)用非常

廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳宏星.理想氣體狀態(tài)方程在日常生活中的應(yīng)用

[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報，2006，（2）.

[2] 劉國躍，廖碧濤.RK方程的系數(shù)隨溫度變化對氧氣熱力學(xué)性質(zhì)的影響[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2011，（5）.

[3] 宋新新，譚震宇，等.放電參數(shù)對大氣壓多脈沖介質(zhì)阻擋放電特性的影響[J].高電壓技術(shù)，2011，（7）.endprint