空气比热容比测定仪.doc

THQBR1型空气比热容比测量实验仪空气比热容比测定仪 前 言本仪器采用绝热膨胀法测量空气的比热容比，可供普通高等院校的普通物理热学或热力学实验教学。本仪器采用扩散硅压力传感器测量空气压强，用电流集成温度传感器测量空气温度，设计思路新颖，结构安全可靠，实验结果准确。一、实验目的1.测量空气定压比热容与定容比热容之比。2.观测热力学过程中空气状态变化的基本规律。3.学习用传感器精确测量气体压强和温度的原理和方法。二、实验仪器 THQKB-1型空气比热容比测定仪，玻璃容器。 三、实验原理 气体的定压比热容CP定容比热容CV之比称为气体的比热容比，用符号r表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。通过测量r，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。 对于理想气体： R为气体的普适常数如图所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程：1.首先打开放气阀C2，贮气瓶与大气相通，再关闭C2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。2.打开气阀C1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀C1。此时瓶内原来的气体被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时气体处于状态（P1，V1，T0）。3.迅速打开放气阀C2，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到P0时，立即关闭放气阀C2，将有体积为V的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。在此过程中作为研究对象的气体由状态（P1，V1，T0）转变为状态（P0，V2，T1）。4.由于瓶内温度T1低于外界温度T0，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度T0为止，此时瓶内的压强也随之增大为P2，即稳定后的气体状态（P2，V2，T0）。从状态到状态为等容吸热过程。为绝热过程，有绝热过程方程得： （1）为等温过程，由等温过程方程得： （2）由（1）（2）可得： （3）由（3）可以看出只要测得P0，P1，P2就可以得空气的r如果由于环境的温度的变化我们测量到状态IV（P3，V2，T2），我们可以把状态IV转化到状态III（P2，V2，T0），因为状态IV状态III是等容过程，由等容过程方程知： 四、实验内容1.接好仪器电路，开启电源，预热20分钟，然后调零。2.把活塞C2关闭，活塞C1打开，用充气球缓慢的将一定量的气体压入贮气瓶内并关闭C1，等气体稳定后记录瓶内的压强P1和温度T0。3.突然打开C2，当贮气瓶的空气压强降低到环境大气压强P0时（放气声音消失时），迅速关闭活塞C2。4.当贮气瓶内的温度和环境温度平衡时记录瓶内气体的压强P2。5.用公式（3）进行计算，求得空气的比热容比r的值，并与理论值做比较。五、数据处理P0(105Pa)P1(mV)(mV)P2(mV)(mV)P1P2r说明：表中已P1、P2分别为绝热压缩过程和等容吸热过程气体压强的增量，实验时先按直流数字电压表测得值记录单位为 mV，实验计算中再由换算因子 200(mV)相当于0.1105Pa将之化为压强值（单位 Pa），干燥空气绝热指数理论值01.402六、思考题1. 会有哪几种因素会影响到实验测量结果的正确性？2. 本次实验是用何种方法测量空气比热容比的？七、注意事项 1. 实验在打开活塞C2放气时，当听到放气声结束应迅速关闭活塞，提早或推迟关闭活塞C2都将影响实验要求。（由于数字电压表有滞后性，经过多次实验测量，放气时间约为零点几秒，与放气声音消失基本一致，所以关闭活塞用听声音更可靠。） 2.实验要求环境温度基本保持不变。（如果环境的温度发生了比较大的变化，可以先转化到与状态I相同的温度在进行计算。） 3. 压力传感器与主机要配