膨胀法校准真空计实验原理

实验原理

热电偶真空计用热电动势数值的大小来标志真空系统内真空度的高低（工作原理请参看高真空的获得与测量）。但是我们不能用此种真空计直接读出压强的数值，必须进行校正后才能应用，本实验用膨胀发进行校正。

根据气体定律，在恒温下一定数量的气体的压强和体积v之乘积为常数，即

PV=常数

膨胀法校正系统的原理如图：整个系统先用机械泵-扩散泵抽至真空，

关闭活塞B、C、D，开通活塞A充入适量的干燥空气，使稳压瓶内压强P0可由U型管真空计准确测出（一般为4－5托），打开活塞B，随即再将它关闭。B 到C之间得体积V0很小（大约1ml多），这时V0中的压强就是P0，然后打开活塞C,使V0中的气体膨胀到C和D之间的大体积V1中。（V1包括大瓶和待校热电偶规管的体积，比V0大1000多倍，其值已知），由于V1原已抽至高真空，其本

底压强可以忽略。气体V 0膨胀到V 1后，在V 0和V 1中的压强应比P 0低.根据气体定律，有

第一次膨胀

P 1(1)(V 0+V 1)=P 0V 0

(1)01001V P P V V =+

第二次膨胀

(2)

(1)01010011

000101()V P V V PV P V PV PV V V +=+=++ 00001(2)0011010101(1)o V PV PV V V PV V P V V V V V V +

+==++++ 第n 次膨胀

()

(1)()(2)001111101010101

()()n n n n PV V V V P P V V V V V V V V --⎡=+++⎢++++⎣000000101001

1()1()1n n V PV V V V P V V V V V V V -⎡⎤+==-⎢⎥++⎣⎦-+ 根据二项式理，则有

000101()1n V V n V V V V =-++

则

()

0001000010111(1)n V V V P P n nP np V V V V V ⎡⎤=--=≈⎢⎥++⎣⎦

当n 较大时，必须考虑0

01V V V +的二次项，

则有

()

200100101(1)11()()2n V V n n P P n V V V V ⎧⎫⎡

⎤-⎪⎪

=--+⎨⎬⎢⎥++⎪⎪⎣⎦⎩⎭

0000

00

010111

(1)(1)(1)(1)22V V V V n n nP np V V V V V V --=-≈-++

如果稳压瓶体积足够大，在多次膨胀过程中P 0的变化很小，则可以认为P 0是常数。若稳压瓶体积不够大，P 0不能是常数.

标准系统如图所示，图中大体积V 1部分包括接在大体积上的热电偶规管和电离真空规管及活塞CE,FG 之间的管道。