容与定容比热容之比2.观测热力学过程中状态的变化

1、一、目的一、目的1测定空气的定压比热容与定容比热容之比。测定空气的定压比热容与定容比热容之比。2观测热力学过程中状态的变化。观测热力学过程中状态的变化。二、实验仪器二、实验仪器 螺旋测微计，气压计，烧瓶，光电门，数字计时仪，螺旋测微计，气压计，烧瓶，光电门，数字计时仪，玻璃管，振动小球。玻璃管，振动小球。 三、原理三、原理气体的定压比热容气体的定压比热容C与定容比热容与定容比热容C之比之比= C/ C，在热力学，在热力学过程特别是绝热过程中，它是一个很重要的参量。测定的过程特别是绝热过程中，它是一个很重要的参量。测定的方法有很多种，这里介绍一种较新颖的方法，即测定物体方法有很多种，这里介绍一种

2、较新颖的方法，即测定物体在特定容器中振动周期来推算值。实验原理示意图在特定容器中振动周期来推算值。实验原理示意图 P70 图图5.5.1 为了补偿由于空气阻尼引起振动物体为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A振幅的衰减，因此振幅的衰减，因此通过通过C管一直注入一个小压力的气流。在精密玻璃管管一直注入一个小压力的气流。在精密玻璃管 B的中央的中央开设有一个小孔。当振动体开设有一个小孔。当振动体A处于小孔下方的半个振动周期时，处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器的内压力增大，引起物体注入气体使容器的内压力增大，引起物体A向上移动。而当物向上移动。而当物体体A处于小孔上方的半个振动周期时，容器内

3、的气体将通过小处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉，以后重复上述两个过程。只要适当控制孔流出，使物体下沉，以后重复上述两个过程。只要适当控制注入气体的流量，物体注入气体的流量，物体A便在玻璃管便在玻璃管B的小孔上下作简谐振动的小孔上下作简谐振动（近似）。振动周期可利用光电计时来测得。（近似）。振动周期可利用光电计时来测得。 物体物体A的质量为的质量为m，半径为，半径为r，当瓶子内压强，当瓶子内压强P满足下面条满足下面条件时，件时，A处于力平衡状态处于力平衡状态2rmgPPL P为大气压强为大气压强 若物体振动偏离平衡位置一个较小距离若物体振动偏离平衡位置一个较小

4、距离x，则容器内的压强，则容器内的压强变化变化P（与烧瓶相比可近似为（与烧瓶相比可近似为dp）。物体的运动方程为）。物体的运动方程为dprdtxdm222 由于物体振动过程相当快，则可以看作绝热过程，绝热方由于物体振动过程相当快，则可以看作绝热过程，绝热方程程 常数常数 pV将此式对将此式对V求导数得出求导数得出 VdVpVdp VdVpVdp xrdV2 代入代入 式式VdVpVdp xrdV2 代入代入 式式04222 xmVpVrdtxd mVpVrT 422 424 pTmV 因而可算出因而可算出 值值 四、实验步骤四、实验步骤 （1）调节光电门高度，使光电门位置与玻璃管上小孔基）调节

5、光电门高度，使光电门位置与玻璃管上小孔基本在同一高度，并使玻璃管处于光电发射管与接收管连线中本在同一高度，并使玻璃管处于光电发射管与接收管连线中央。央。 （2）将气泵接上将气泵接上220mV电源，调节橡皮塞上针型调节阀电源，调节橡皮塞上针型调节阀和气泵气量调节旋钮，控制气量大小，使小球上下振动的幅和气泵气量调节旋钮，控制气量大小，使小球上下振动的幅度适中，以玻璃管上小孔为中心上下振动。度适中，以玻璃管上小孔为中心上下振动。 （3）用大气压强计测定大气压强。测一次。）用大气压强计测定大气压强。测一次。 （4）用数字式电子秤测定振动小球的质量。测一次。）用数字式电子秤测定振动小球的质量。测一次。

6、（5）用螺旋测微计测定振动小球的半径。重复测五次。）用螺旋测微计测定振动小球的半径。重复测五次。 （6）打开周期计时装置，记录振动打开周期计时装置，记录振动100次周期所需的时间。次周期所需的时间。重复测五次。由此时间可得振动周期。重复测五次。由此时间可得振动周期。五、注意事项五、注意事项 1、不可擦伤振动小球的表面。、不可擦伤振动小球的表面。 2、气流不宜过大，否则会损伤小球或瓶子。、气流不宜过大，否则会损伤小球或瓶子。 3、烧瓶一定要垂直放置。、烧瓶一定要垂直放置。六、数据记录及处理六、数据记录及处理 （1）数据记录表）数据记录表 测量次数12345平均值r100T(s)烧瓶的体积烧瓶的体积 V = 2650cm3，大气压强，大气压强p = 振动小球的质量振动小球的质量m = （2）测定多种气体的比热容比，估算不确定度（间接测）测定多种气体的比热容比，估算