实验报告-空气比热容比的测量.doc

大学物理实验报告实验3-5 空气比热容比的测量一、实验目的： 测量室温下的空气比热容比2、 实验原理： 理想气体的定压摩尔热容为，定容摩尔热容为，气体的比热容比值为：，又称摩尔热容比。 瓶内贮入气体后，将瓶内的气体看成由两部分组成，一部分是放气后进入大气的气体，另一部分是放气前在瓶内具有体积V1，放气后，这部分气体充满贮气瓶，体积为V2，以放气后留在瓶内的这部分气体为系统，实验中系统经三个状态， 由于气体处于状态和状态时，气体的量不变，温度相同时应有，另外状态至状态是绝热过程，应有，此二式联立解得（3-5-3） 所以只要测出环境大气压强和瓶内气体初末态的压强、，即可通过上式求出气体的比热容比。3、 实验器材：储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮球、打气球）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测量空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆以及电阻。4、 实验步骤：（1）按图3-5-2接线，注意AD590的正负极。用Forton式气压计测定大气压强，用水银温度计测环境温度。 （2）开启电源，将电子仪器部分预热20min，然后用调零电位钮调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。（3）将关闭，与打气手球相连的活塞打开，用打气球把空气稳定地徐徐输入贮气瓶内，关闭活塞，稳定后测量并记录此时温度（该温度即为瓶内气体的温度，也为室温T0（），此温度在电压表上显示为，再测量并记录瓶内压强 (电压表示数)。（4）突然打开活塞，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强时(这时放气声消失)，迅速关闭。（5）当贮气瓶内空气稳定，温度上升至室温时记下贮气瓶内气体的压强。（6）记录完毕后，打开放气，当压强显示降到“0”时关闭。（7）重复步骤26。 （8）用式（3-5-3）进行计算，求得空气比热容比值。5、 数据记录（1）参考表3-5-1记录实验数据表3-5-1测量次数状态I压强显示值p1/mV状态I温度 T1/mV状态压强显示值p/mV状态温度T/mV状态I气体实际压强p1=p0+p1/ Pa状态气体实际压强p2 =p0+p/ Pa正常关闭1141.11490.035.41489.41.0811.0301.322136.11490.331.71489.61.0781.0281.303139.31491.533.31489.61.0801.0291.34平均值138.81490.633.51489.51.0801.0291.32提前关闭1143.01490.859.51491.41.0821.0422.212143.11492.143.71491.71.0821.0342.25推迟关闭1142.31492.018.71492.11.0811.0221.272144.81492.422.01492.01.0831.0241.23周围大气压强 =1.013105Pa ；实验开始前的室温= 31 。（2）计算空气比热容比的平均值和标准偏差，给出测量结果。（3）计算提早或推迟关闭放气阀门C2时的空气比热容比值，并与正常关闭计算结果进行比较，分析提早或推迟关闭放气阀门C2对测量结果有何影响。六、数据处理根据公式（Pa)可得测量得到的压强值，状态I和状态III气体实际压强计算所得的数值如附表3-5-1中所示.根据测量计算所得的数值带入公式3-5-3算出每组数据的空气比热容比值.计算所得结果如附表3-5-1所示.再根据正常关闭所测量的数据，可以计算标准差，即：=0.0004所以比热容比=00.=1.320.0004根据所得数据，对比正常关闭阀门和提前关闭阀门的数值，可以看出提前关闭阀门C2所得到状态III的压强比正常关闭阀门C2所得到的状态III的压强要大很多，而两者状态I的压强在误差允许下基本相同.故在计算空气比热容比值时会看到提前关闭阀门的空气比热容比值会比正常关闭阀门的空气比热容比值大.而对比正常关闭阀门和推迟关闭阀门，则可以看到推迟关闭阀门的空气比热容比值比正常关闭阀门的空气比热容比值要小.由此可以得出关闭阀门的时间控制会影响实验的空气比热容比值大小的结果。七、误差分析1、气体受热易膨胀，体积变大。而气体体积变化对比热影响较大。气体的比热容和气体的热膨胀有密切关系，在体积恒定与压强恒定时不同，造成测得的数据有一定的误差。2、人为操作存在局限性，难以精确捕捉到气体的细微变化，使得测量数据有误差。八、思考题1、 怎样做才能在几次重复测量中保证P1的数值大致相同？这样做有何好处？若P1的数值很不同，对实验有无影响？答：关键是容器绝热效果要好。另外每次的程序完成时间、环境要相同，实验数据大致相同，说明偶然误差小，才有说服力。2、打开活塞C2放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验结果带来什么影响？ 答：提前关闭会使测量结果偏大，滞后关闭会使测量结果偏小。3、环境温度的逐渐升高或下降会对实验结果产生什么影响？ 答：环境温度的逐渐升高或下降都会导致实验是状态I所测量的P1值不同，而温度升高，空气的密度会减少，测量得到的比热容应该相对较小。相反，而温度下降，空气的密度会增