利用Esp32、Bmp180和Phyphox探究小瓶中压强与温度的关系
前几天将Esp32和Bmp180放入密封的收纳桶做了验证查理定律的实验,由于收纳桶在压力下变形,以及收纳桶密封性不理想,导致实验结果不尽人意。
微主心有不甘,在焦作市创客教育名师工作室指导专家、焦作市顺时针魔方俱乐部技术总监李璐的老师的协助下,把Bmp180穿过胶塞,密封在试剂瓶中。
这一次,Bmp180气压传感器宛如孙悟空被装入了紫金葫芦一般,有好戏看啦。
还是原来的程序,还是原来的连接,重做实验,看看被密封在试剂瓶中的Bmp180能使出什么本领。
实验时的室温大约有15℃,微主用小碗盛了半碗凉水,把试剂瓶放入凉水中水浴降温。Phyphox就缓慢地绘制出了一系列函数曲线。
气压和热力学温度随时间的变化图像与电容器放电曲线十分相似,都遵循指数函数规律。
再看气压-热力学温度函数曲线,基本上是一条直线。将图像缩放至全屏,把数据做线性拟合,可以得到一条直线,直线的截距约为标准大气压的1/20,在5%的误差范围内,可以认为是一条过原点的倾斜的直线。
由于降温时间长达300秒,对试剂瓶的气密性要求很好,再加上试剂瓶底部降温,冷空气在下方,瓶内易于形成温度梯度,估计是这些原因导致了气压-热力学温度函数曲线的非线性。
如果把试剂瓶放进冰柜,估计气压-热力学温度函数曲线的线性会更明显。
文献检索发现,查理定律又称查理-盖·吕萨克定律,是盖·吕萨克在1802年发布,但他参考了雅克·查理在1787年的研究,故后来该定律多称作查理定律。
实验感言
试想一下,在219年前,科学家就发现密闭气体在等容条件下气压与热力学温度成正比,继而提出了查理定律。
而在219年后的今天,我等手持最先进的智能移动通讯终端,还有各种APP、开发板和传感器的外挂夹持,做出来的实验数据依然目不忍睹,与查理定律存在不小的偏差。
微主不禁联想起个网络传言:科技进步让人越来越傻。
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