大学物理实验报告_4

**学院物理系大学物理学生实验报告

实验项目：空气比热容比测定实验

实验地点：

班级：

姓名：

座号：

实验时间：2012 年3 月22 日

物理系编制

一、实验目的：

① 用绝热膨胀法测定空气的比热容比γ。 ② 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。

③ 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。

二、实验仪器设备：

贮气瓶，温度计，空气比热容比测定仪。

三、实验原理：

气体由于受热过程不同，有不同的比热容。对应于气体受热的等容及等压过程，气体的比热容有定容比热容V C 和定压比热容p C 。定容比热容是将kg 1气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高

C 1︒时所需的热量；而定压比热容则是将kg 1气体在保持压强不变的情

况下加热，当其温度升高C 1︒时所需的热量。显然，后者由于要对外作功而大于前者，即V p C C >。气体的比热容比γ定义为定压比热容p C 和定容比热容V C 之比

(4-4-1)

是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。

1-进气活塞；2-放气活塞；3-AD590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂

图4-4-1 实验装置简图

数字电压表

V

p

C C

=

γ

四、实验步骤：

（1）用气压计测量大气压强0p 设为（5100248.1⨯Pa ）；

（2）开启电源，将电子仪器部分预热10分钟，然后用调零电位器

调节零点；

（3）关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高（即数字电压表显示值升高120～140mv 左右，关闭进气活塞1。待瓶中气压强稳定时，瓶内气体状态为Ⅰ。记下'

1P ； (4) 迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内部分气体将突然喷出，发出“嗤”的声音。当瓶内压强降至0p 时(“嗤”声刚结束)，立刻关闭放气活塞2，此时瓶内气体状态为Ⅱ。

（5）当瓶内压强稳定后，此时瓶内气体状态为Ⅲ。记下'2P 。

每次测出一阻压强值0p 、'1P 、'2P ，利用公式

(4-4-2) (4-4-3)

计算1p 、

2p

； 再用以下公式

(4-4-4) 计算空气比热容比

γ

。重复4次，计算

γ

的平均值。

教师签名：

2

1012

101/ln /ln ln ln ln ln p p p p p p p p =

--=γ50'

11102000⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=P P P 5

0'22102000

⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=P P P

五、实验数据记录：

测量数据填入下表。

27 ℃ 1.0248×105 Pa

六、实验数据处理：

=t

七、实验结论与分析及思考题解答

1、对实验进行总结，写出结论：

通过实验测定计算的值为1.298，与理论值1.402误差甚大

①实验用的是实际气体而非理想气体，用理想气体的状态方程来

推导实际气体的空气比热容比的计算公式，其结果必然存在理论近似误差。

②实验步骤（4）中很难准确判断放气过程是否结束，提前或推迟

关闭放气阀的时间都将影响实验结果。

③瓶内气体会通过容器壁与外界进行热交换，此过程并非真正的绝

热过程，外界温度会影响实验结果。

④压力传感器、温度传感器及数字电压表本身灵敏度对测量结果的

影响。

⑤计算过程取近似值存在误差。

实验收获体会：做此实验对每一实验步骤都要悉心了解，对各步骤都要灵活操作。因为所使用的是玻璃仪器，所以要小心不要打破。在进行实验时要耐心等待瓶中气压稳定方可读数。此实验对各方面的要求都很高。通过实验了解了空气比热容比的定义，掌握了一些实验仪器的用法。

2、思考题解答：

1．本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？

答：本实验是以贮气瓶内的空气作为研究的热力学系统。

2．如果用抽气的方法测量 是否可行？式(4-4-4)是否适用？