空气比热容比测定制作人：刘兰君河南工程学院-大学物理实验省公开课一等奖全国示范课微课金奖

空气比热容比测定制作人：刘兰君河南工程学院大学物理试验示范中心第1页试验目标

1.用绝热膨胀法测定空气比热容比。2.观察热力学过程中空气状态改变及基本物理规律。3.学习用压力传感器和温度传感器准确测量气体压强和温度原理和方法。第2页理想气体压强P、体积V和温度T在准静态绝热过程中，恪守绝热过程方程：等于恒量，其中是气体定压比热容和定容比热容之比，通常称为该气体比热容比（亦称绝热指数）。我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究热学系统，试进行以下试验过程：充气后等体过程（状态I）→放气时绝热过程（状态II）→放气后等体过程(状态III).

试验原理第3页第4页I→II是绝热过程，由绝热过程方程得状态I和状态III温度均为室温T0，由气体状态方程得合并式上两式，消去V1、V2得由上式能够看出，只要测得就可求得空气绝热指数。第5页试验仪器THQBR-1型空气比热容比测定仪本仪器主要由三部分组成：（1）储气瓶：包含玻璃瓶、进气活塞、放气活塞、打气球、橡皮塞。（2）传感器：扩散硅压力传感器、电流型集成温度传感器AD590。（3）数字电压表第6页1、进气活塞C12、放气活塞C23、AD590温度传感器4、气体压力传感器5、704胶粘剂6、传感器导线第7页3为温度传感器AD590,它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测量范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，它灵敏度为1uA/℃,若串接5KΩ电阻后，可产生5mV/℃信号电压，接0-2V量程数字电压表，可检测到最小0.02℃温度改变。温度传感器

第8页扩散硅压力传感器

4为扩散硅压力传感器，是把压强转化为电信号，最终由同轴电缆线输出信号，与仪器内放大器及三位半数字电压表相接。它显示是容器内气体压强大于容器外环境大气压压强差值。当待测气体压强为环境大气压P0时，数字电压表显示为0，所以使用前需要调零。当待测气体压强为P0+10.00KPa时，数字电压表显示为200mV，仪器测量气体压强灵敏度为20mV/KPa，测量精度为5Pa。可得测量公式：其中电压U单位为mV，P’为数字电压表显示。

第9页试验内容1、接好仪器电路，AD590正负极请勿接错。用Forton式气压计测定大气压强，用温度计测环境室温T0。开启电源，预热20分钟，然后用调零电位器调整零点，把三位半数字电压表示值调到0。2、把C2关闭，C1打开，用打气球把空气稳定地渐渐进入贮气瓶内，关闭活塞C1。此时瓶内温度和压强会增加，等温度与压强稳定后，用压力传感器和AD590温度传感器测量空气压强和温度，统计瓶内压强均匀稳定时压强，和温度(此时瓶内全部气体并不是我们研究对象)。第10页3、突然打开活塞C2，当贮气瓶空气压强降低至环境大气压强时(这时放气声消失)，快速关闭活塞C2（现在瓶内剩下气体是我们要研究），因为此过程进行地快速，能够认为是绝热，此时瓶内温度会有所下降。4、当贮气瓶内空气温度上升至时记下贮气瓶内气体压强,要求和尽可能相同。5、进行计算，求得空气比热容比值。第11页数据处理用下面公式计算压力传感器对应压强