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気体の状態方程式の視覚化教材装置

シーズコード S110005143
掲載日 2011年1月4日
研究者
  • 村上 清文
技術名称 気体の状態方程式の視覚化教材装置
技術概要 底面と一側面が開放された透明カバー体2と、駆動源によって駆動される往復運動機構を介して側面と直交する方向に往復動可能な稼働底板5と、透明カバー体2内で稼働底板と同方向に移動可能な圧力測定側壁部材6で構成される容器7に、高反発弾性の球状気体分子モデル8が収納可能とされ、稼働底板5には、その往復動によって収納された気体分子モデル8を容器内に打ち出すための突起が設けられており、稼働底板より打ち出された気体分子モデルが圧力測定側壁部材6に衝突することによって発生する圧力の測定手段を具備する気体の状態方程式の視覚化教材装置1である。稼働底板の突起は三角突条であって、その長手方向が稼働底板の往復動方向と直交して所定間隔に設けられている。圧力測定側壁部材6は、低摩擦機構に支持されて移動可能とされる。稼働底板より打ち出された気体分子モデルが圧力測定側壁部材に衝突することによって発生する圧力を、バネで測定するようにする。稼働底板は、モーター3によって駆動されるクランク機構を介して往復動される。
画像

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研究分野
  • 物理実験技術一般
  • 流体力学一般
展開可能なシーズ 目に見える気体分子モデルの定性的挙動に留まらず、定量的にも、気体分子モデルによって気体の状態方程式が成立することを導き出せるようにした、気体の状態方程式の視覚化教材装置を提供する。
稼働底板より打ち出された気体分子モデルが容器内で熱運動に似たランダムな運動をすることが実演でき、これを透明カバー体越しにみられるとともに、気体分子モデルが圧力測定側壁部材に衝突することによる圧力を測定できる。稼働底板の往復振動数を高くすることで、突起によって打ち出される気体分子モデルの運動速度が増加し、圧力が高まることが確認できる。圧力測定側壁部材の初期位置を変更することで容器の体積を変えたり、容器に収納する気体分子モデル数を変えたり、サイズを変えたりでき、圧力測定側壁部材の受ける圧力、容器の体積、気体分子モデル数、サイズ等との相互関係が理解できる。
用途利用分野 気体状態方程式視覚化教材
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立大学法人山口大学, . 村上 清文, . 気体の状態方程式の視覚化教材装置. 特開2006-301174. 2006-11-02
  • G09B  23/12     

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