测定空气的比热容比课件

测定空气的比热容比

目的要求

１．学习测定空气定压比热容与定容比热容之比的一种方法；２．实地考察热力学系统状态变化过程的特征。３．学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。比热容比同种物质可以有不同的比热容：当压力恒定时可得物质的定压比热容，体积一定时可得物质的定容比热容,它们为主比热容。当然，及是温度的函数，但当实际过程所涉及的温度范围不大时，二者可视为常数。对于理想气体，二者之间满足如下关系：式中R表气体普适常数；μ表气体的摩尔质量。由上式可以得出一个热力学中的重要物理量：

(28.1)其中，称为气体的主比热容之比（简称比热容比）。它在绝热或近于绝热的过程中有许多应用。例如：气体的突然膨胀或压缩以及声音在气体中的传播都与该比值有关。

因状态Ⅰ→Ⅱ的变化是绝热的，故满足泊松公式：

(28.2)而状态Ⅲ与Ⅰ是等温的(图中由虚线表出)，所以，玻意耳定律成立，即：

(28.3)

由式(28.2)及(28.3)消去，并求解得：

(28.4)

可见，只要测得压强及，就可求出。如以和分别表示对应及与的压力差，则有：

(28.5)现将式(28.5)代入式(28.4)，并考虑到，则：

(28.6)可见，只要测得及，即可通过式(28.6)求出空气的比热容比。仪器用品FD-NCD空气比热容比测定仪，6V直流电源，5kΩ标准电阻及环境温度计(大气压力计)等。

注意事项

1.注意系统密封性，检查是否漏气；2.旋转活塞时不可动作过猛，以防活塞折断；3.压入气体时要平稳，不要使表（１）超程；4.

严格掌握放气活塞从打开到关闭的时间，否则会给实验结果带来较大的不确定度；5.

注意掌握实验进程，防止实验周期过长、环境温度发生较大变化对实验造成的影响；6.实验完毕将仪器整理复原，并注意将放气活塞“B”打开，使容器与大气相通。

考查题

１．泊松公式成立的条件是什么？为什么说由本实验测得的结果比较粗糙？２．说明打气过程中，以及系统在Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ诸过程中活塞“A”、“B”所处的位置。３．怎样做才能8~10在次的重复测量中保证的数值大致相同？这样做有何好处？若很不相同，对实验有无影响？４．如果从停止打气到读取，以及从停止放气到读取的时间都很短,分别对测量结果带来什么影响？若都很长，对测量结果有影响吗？为什么？５．本实验有哪些注意事项？思考题

１．由状态Ⅰ到状态Ⅱ的放气过程可视为绝热过程的条件是什么？在此过程中，活塞“B”从打开到关闭的时间过长或过短，对测量结果有何影响？试分析说明并通过实验验证之。２．假定实验的热力学过程是准静态的，试参照图28-1分别在图及图上绘出状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程曲线。３．现已假定、分别代表绝热膨胀前、后空气的比容，在此假定下，本实验所考察的热力学系统是什么？若重新假定绝热膨胀后仍留在“Ｖ”中的那部分空气作为我们所考察的热力学系统，对实验有影响吗？在后一种假定下，及将等于什么（设容器体积为）？4．试比较由式(28.4)及式(28.6)所求的结果，由此说明式(28.6)的近似程度。5.试计算系统从状态Ⅰ→Ⅱ的温度改变量，与测得的结果进行比较并说明原因。此值