4.9物 理 实 验 报 告

12－PAGE22—11—PAGE1物理实验报告姓名：班级：组别：成绩：合作者：指导教师：实验日期：实验题目：空气比热容比的测定实验目的：1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。3．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。实验仪器：本实验所用仪器有空气比热容比测定仪、气压计、水银温度计。空气比热容比测定仪采用型号，它由扩散硅压力传感器、集成温度传感器、电源、容积为1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线等组成。仪器名称型号量程分度值三位半数字电压表气压计温度计实验原理：1．气体状态变化及值得出理想气体的压强p、体积V和温度T在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程：等于恒量，其中是气体的定压比热容和定容比热容之比，通常称=/为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究的热学系统，先向瓶内充入适量空气，待瓶内空气处于均匀、平衡，此时系统状态记为I（,,）。然后迅速放气，完成绝热过程，此时系统状态记为状态Ⅱ（,,）。为贮气瓶容积，为保留在瓶中这部分气体在状态Ⅰ（,）时的体积，为室温。那么瓶内气体将与外界进行热交换，待瓶内空气处于均匀、平衡，此时系统状态记为Ⅲ（,,）。即完成等体吸热过程。Ⅰ→Ⅱ是绝热过程，由绝热过程方程得（1）状态Ⅰ和状态Ⅲ的温度均为T0，由气体状态方程得（2）合并式（1）、式（2），消去V1、V2得（3）由式（3）可以看出，只要测得、、就可求得空气的绝热指数。2．温度、压力传感器简介本实验所用的温度、压力传感器最终把待测信号转化为电信号，即电压值。对温度传感器换算公式为：1μA/˚Ct为待测温度，为流过回路电流其值由公式＝U/R而得。R=5kΩ。为常数，不同的AD590传感器，其值从273～278μA略有差异。实验中U值（即温度值）并不参与运算，而是作为一个重要的参考量。对压力传感器换算公式为：P1=P0+U/2000P1为待测值，P0为环境气压，U值可由电压表读出。电压U的单位为mV，压强P1、P0的单位为105Pa。实验步骤：1.打开放气阀A，按教材中图2.11.4连接电路，集成温度传感器的正负极请勿接错，电源机箱后面的开关拨向内。用气压计测定大气压强，用水银温度计测环境室温。开启电源，让电子仪器部件预热20分钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量气体压强的三位半数字电压表指示值调到“0”，并记录此时四位半数字电压表指示值。2.关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，使三位半数字电压表示值升高到100mV～150mV。然后关闭充气阀B，观察、的变化，经历一段时间后，、指示值不变时，记下（，），此时瓶内气体近似为状态I（,）。注：对应的温度值为T。3.迅速打开放气阀A，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内∆V体积的气体降突然喷出,发出“嗤”的声音。当瓶内空气压强降至环境大气压强时（放气声刚结束），立刻关闭放气阀A，这时瓶内气体温度降低，状态变为Ⅱ。4.当瓶内空气的温度上升至温度T时，且压强稳定后，记下（，）此时瓶内气体近似为状态Ⅲ（,）。5.打开放气阀A,使贮气瓶与大气相通，以便于下一次测量。6.把测得的电压值、、（以mV为单位）填入数据表格，计算空气的绝热指数值。数据记录与处理：环境气压P0=水银温度计得测室温T0=数字电压表指示＝次数测量值/