气体比热容比的测定-大学物理实验

气体比热容比的测定
气体的比热容比在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。

本实验将采用一种比较新颖的方法，即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来测定空气的比热容比。

一、教学目的
1、学习测定空气比热容比的方法。

2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方法。

3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算。

二、教学要求
1、本实验为选做实验，要求上课前写出预习报告，上课时要求正确地测出实验数据，计算空气的比热容值及其不确定度，给出实验结果和相对误差，要求3小时内完成。

2、了解FB212型气体比热容比测定仪的结构和测量原理，学会测定空气比热容比的方法。

3、能够熟练使用物理天平准确称衡出物体的质量。

4、能够熟练使用千分尺测量钢球的直径。

5、准确地测定出钢球的振动周期。

三、教学重点和难点
1、物理天平的调节和使用。

2、各物理量不确定度的计算。

四、教学方法
课堂讲授、课堂演示、向同学提问、与同学一起讨论、实际操作相结合。

五、讲授内容（约20分钟）
1、气体比热容比的定义（提问）。

2、测定气体比热容比的原理（讲授）。

1）钢球是如何在储气瓶精密玻璃管中运动的（提问）。

2）给出理论公式：
p
d T mV P r T mV 4242644==γ 公式中各量代表什么物理意义，分别用何种仪器去测量（提问）。

3、实验仪器介绍（讲授）
1）FB212型气体比热容比测定仪的结构（结合实物讲授）。

2）进气量的大小对钢球的运动有何影响（讨论），如何调节进气量的大小（讨论）。

3）物理天平的结构和使用方法（结合实物讲授）。

4）TW-1型物理天平的最小分度值是多少（提问）。

5）螺旋测微仪的使用方法（结合实物讲授）。

6）0-25mm 外径千分尺的最小分度值是多少（提问）。

4、实验仪器的调整（讲授）。

1）调仪器底座水平螺母使仪器处于水平位置（操作演示）。

2）调节气泵的入气量大小使钢球在小孔附近作简谐振动（操作演示）。

5、振动周期的测量（操作演示）。

6、用物理天平称量钢球的质量（操作演示）。

7、用螺旋测微器测量钢球的直径（操作演示）。

六、实验操作注意事项
1、若钢球不作简谐振动，可以调节气泵上面的气流调节阀门，直到钢球在玻璃管上小孔附近作稳定的谐振动。

2、装有钢球的玻璃管上端需要加一黑色护套，防止实验时气流过大，导致钢球冲出。

3、测钢球的质量和直径时需要取出钢球。

正确的取法是：先拨出护套，左手拇指堵住玻璃管上的小孔，待管中压强增大，钢球冲出管口的瞬间，用右手抓住钢球。

取钢球需注意力高度集中，以防失手钢球落下砸坏玻璃器皿。

待测量完毕，钢球放入管中后，仍需套入护套。

4、接通电源后若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢球上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，须适当挡光。

5、本实验装置主要系玻璃制成，且对玻璃管的要求特别高，振动钢球的直
径仅比玻璃管内径小0.01mm左右，因此钢球表面不允许擦伤，在测量钢球质量和直径是要注意轻拿轻放，还要防止钢球表面粘上灰尘。

七、指导要点
1、入气量不能太小，否则钢球不能作谐振动，也不能太大，否则钢球不能在小孔附近振动。

2、在用物理天平称量质量时，抬起横梁要慢而轻，避免横梁晃动影响读数。

3、时刻提醒学生遵守“抬起观察放下操作”的原则，正确操作天平。

4、用高斯法称衡质量时，如果是“左码右物”，读数应该是砝码值减去游码值。

5、用千分尺测钢球直径时，要特别注意主尺上的半毫米刻度，如果它露出套筒边缘，则鼓轮上的读数应该在刻度值基础上加上0.5mm。