空气比热容比的测定
空气比热容比测定
空气比热容比测定
空气比热容比测定是一种重要的热学实验方法，用于测定不同物质的比热容比。该方
法是通过对物质受热时温度变化的观察和测量，计算出其比热容比，从而了解其热学特性。下面将详细介绍空气比热容比测定的方法、原理和实验步骤。
一、原理
空气是一种常见的物质，其呈现一系列特殊的物理和化学性质。空气比热容比是指在
不同温度和预设压力下，单位质量的空气和单位质量的水的比热容。比热容是指在给定的
条件下，单位质量物质升高温度的热量。合理地选择实验条件和合适的实验方法，能够准
确地测定空气的比热容比，为空气的热学特性提供重要的参考数据。
二、实验步骤
1.准备实验器材：热水槽、热水器、热量计、温度计、架子、各种试管和夹子等。
2.预热热水槽：将热水器加热至100℃，把热水倒入热水槽中进行预热。这一步是为
了使热水槽的温度达到定值，从而保证实验的准确性。
3.测定水的比热容：将一定质量的水倒入试管中，放进热水槽中。温度计插入试管中，测得水的初始温度。然后从热水槽中取出试管，快速固定在试管架子上。此时，将先在水
中加热若干时间后再试次，使温度升高相应的数值，否则会影响实验结果。每次加热，必
须要同时搅拌水中的水，使温度分布相对均匀。每次结束后，记录好试管内水的温度变化，并计算出水的比热容。
4.测定空气的比热容比：打开空气泵，将空气抽入试管中。试管必须使用夹子加固好。将被测的试管和已知水的试管放在同一温度下（即热水槽中），放置一段时间后，记录空
气试管的初始温度。与步骤3相同，烘松空气试管，在热水槽中逐渐加热，记录温度变化。最后计算出空气的比热容比。
测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告实验报告：测定空气比热容比
一、实验目的
1.学习和掌握比热容比的概念及其物理意义。
2.通过实验测定空气的比热容比。
3.提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理
比热容比是指一种物质在等压比热容与等容比热容之比，即γ=cp/cv。对于理想气体，其比热容比为γ=cp/cv=1+1/273K+1/373K。本实验采用绝热压缩过程的方法测定空气的比热容比。
三、实验步骤
1.准备实验器材：温度计、压力表、空气压缩机、秒表、恒温水槽、保温杯、
绝热材料等。
2.将恒温水槽设定在不同温度值，测量恒温水槽的实际温度。
3.将保温杯置于恒温水槽中，使其保持稳定的温度。
4.使用空气压缩机将空气压缩到保温杯中，同时记录压缩时间和压力。
5.将保温杯中的空气通过绝热材料导入绝热材料下方的恒温水槽中，测量压缩
空气的温度变化。
6.重复步骤4和5，改变恒温水槽的温度值，得到多组数据。
四、数据处理与分析
1.根据实验数据，计算出空气的等压比热容cp和等容比热容cv。
2.利用空气的等压比热容cp和等容比热容cv，计算出空气的比热容比γ。
3.将空气的比热容比γ与理想气体的比热容比进行比较，分析误差来源和实
验误差。
4.根据实验数据和误差分析，得出结论，并讨论实验中需要注意的问题。
五、结论
通过本实验，我们学习和掌握了比热容比的概念和物理意义，通过测定空气的比热容比实验提高了实验操作技能和数据处理能力。同时，通过误差分析和讨论，我们发现实验中存在一些误差来源，例如温度测量误差、压力测量误差、气体不完全绝热等。为了提高实验精度，需要采取措施减小误差，例如使用高精度的温度计和压力传感器、确保绝热材料的密封性能等。
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定
一、实验目的
1.学习测量理想气体比热容比的原理和方法。
2.测量空气的比热容比。 二、实验仪器
实验台，590AD 温度计模块，空气比热容比实验仪。 三、实验原理
气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号r 表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。通过测量r ，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。
对于理想气体：
R C C V P =- （5-1）
其中，R 为气体的普适常数。
仪器结构如图1所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程：
图1 空气比热容比实验仪结构图
1.首先打开气阀1、2，使贮气瓶与大气相通，然后关闭气阀1、2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。
2.用气管分别将打气球和气阀1、气压计和气阀2连接起来，打开气阀1，
用打气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀1。此时瓶内原来的气体被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时气体处于状态),,(011T V P I
3.将连接在气阀1上的气管取下，迅速打开放气阀，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到0P 时，立即关闭放气阀，将有体积为V ∆的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。在此过程中作为研究对象的气体由状态),,(011T V P I 转变为状态
),,(120T V P II
4.由于瓶内温度1T 低于外界温度0T ，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度0T 为止，此时瓶内的压强也随之增大为2P ，即稳定后的气体状态为),,(022T V P III 。从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等容吸热过程。气体的状态变化过程如图2所示：
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定
气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之比⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=
V P C C γ称为气体的比热容比。γ是一个常用的物理量。在描述理想气体的绝热过程时，γ成为了联系各个状态参量（P 、V 和T ）的关键参数：
（绝热过程，P 、V 之间满足关系：） C PV =γ （1） 气体的比热容比γ除了在理想气体的绝热过程的过程方程中起重要作用之外，它在热力学理论及工程技术的实际应用中也有着重要的作用，例如热机的效率、声波在气体中的传播特性都与之相
关。γ的测量方法很多，传统测量方法是热力学方法[1]
（绝热膨胀法）来测量，其优点是原理简单，而且有助于加深对热力学过程中状态变化的了解，但是实验者的操作技术水平对测量数据影响很大，实验结果误差较大。本实验采用振动法[2]来测量，即通过测定物体在特定容器中的振动周期来推算出γ值）。振动法测量具有实验数据一致性好，波动范围小，误差较小等优点。
[ 实验目的 ]
（1）学习用振动法测定空气的比热容比。
（2）练习使用物理天平、螺旋测微器、数字式周期记录仪、大气压计等。
[ 实验原理 ]
图-1 图-2
实验装置如图-1所示。本实验以贮气瓶Ａ内的空气作为研究的热力学系统。在贮气瓶Ａ正上方连接玻璃细管Ｂ，并且其内有一可自由上下活动的小球Ｃ，由于制造精度的限制，小球和细管之间有0.01mm 到0.02mm 的间隙。为了弥补从这个小间隙泄漏的气体，通过气泵持续地从贮气瓶的另一连接口Ｄ注入气体，以维持瓶内的压强保持恒定。适当调节气泵输出的流量，可以使小球在玻璃细管Ｂ内（中央一侧有一小孔K 附近，如图-2所示）在竖直方向上来回振动：当小球在小孔K 的下方并向下运动时，贮气瓶中的气体被压缩，压强增加；而当小球经过小孔向上运动时，气体由小孔膨胀排出，压强减小，小球又落下。其振动周期可利用周期记录仪测量出来。
空气比热容比的测定
实验二 空气比热容比和液体粘滞系数的测定
(一) 空气比热容比的测定
【实验简介】
空气的比热容比γ又称气体的绝热指数，是系统在热力学过程中的重要参量。测定γ值在研究气体系统的内能，气体分子的热运动以及分子内部的运动等方面都有很重要的作用。如气体系统作绝热压缩时内能增加，温度升高；反之绝热膨胀时，内能减少，温度降低。在生产和生活实践中广泛应用的制冷设备正是利用系统的绝热膨胀来获得低温的。除此以外，测定比热容比还可以研究声音在气体中的传播。由上可见，测定气体的比热容比是一个重要的实验。本实验采用绝热膨胀法测定空气的γ值。 【实验目的】
1、用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2、观察热力学过程中系统的状态变化及基本物理规律。
3、学习使用空气比热容比测定仪和福廷式气压计。 【实验仪器】
空气比热容比测定仪（FD —NCD 型，包括主机，10升集气瓶连橡皮塞和活塞，打气球，硅压力传感器及同轴电缆，AD590温度传感器及电缆）、低压直流电源（VD1710—3A ）、电阻箱（或
5K Ω定值标准电阻）、福廷式气压计（共用）。
【实验原理】
1、理想气体的绝热过程有
PV γ=恒量，P V
C
C γ=叫做理想气体
的比热容比或绝热指数。P C 和V C 分别是理想气体的定压摩尔热容和定体摩尔热容，二者之间的关系为
P V C C R -=（R 为普适气体恒量）
2、如图所示，关闭集气瓶上的活塞2C ，打开1C ，用打气球缓慢而稳定地将空气打入集气瓶内，瓶内空气的压强逐渐增大，温度逐渐升高。当压强增大到一定值时，关闭1C ，停止打气。待集气瓶内的温度降至室温0T 状态稳定时，这时瓶内气体处处密度均匀，压力均匀，温度均匀。
空气比热容比的测定
空⽓⽐热容⽐的测定
空⽓⽐热容⽐的测定
⽓体的定压⽐热容与定容⽐热容之⽐称为⽓体的绝热指数，它是⼀个重要的热⼒学常数，在热⼒学⽅程中经常⽤到，本实验⽤新型扩散硅压⼒传感器测空⽓的压强，⽤电流型集成温度传感器测空⽓的温度变化，从⽽得到空⽓的绝热指数；要求观察热⼒学现象，掌握测量空⽓绝热指数的⼀种⽅法，并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。
【预习重点】
1．了解理想⽓体物态⽅程，知道理想⽓体的等温及绝热过程特征和过程⽅程。 2．预习定压⽐热容与定容⽐热容的定义，进⽽明确⼆者之⽐即绝热指数的定义。 3．认真预习实验原理及测量公式。
【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。
【实验原理】
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：PV γ
等于恒量，其中γ是⽓体的定压⽐热容P C 和定容⽐热容V C 之⽐，通常称γ=V P C C /为该⽓体的⽐热容⽐（亦称绝热指数）。
如图1所⽰，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，试进⾏如下实验过程。
（1）⾸先打开放⽓阀A ，贮⽓瓶与⼤⽓相通，再关闭A ，瓶内充满与周围空⽓同温（设为0T ）同压（设为0P ）的⽓体。（2）打开充⽓阀B ，⽤充⽓球向瓶内打⽓，充⼊⼀定量的⽓体，然后关闭充⽓阀B 。此时瓶内空⽓被压缩，压强增⼤，温度升⾼。等待内部⽓体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时的⽓体处于状态I （1P ,1V ,0T ）。（3）迅速打开放⽓阀A ，使瓶内⽓体与⼤⽓相通，当瓶内压强降⾄0P 时，⽴刻关闭放⽓阀A ，将有体积为ΔV 的⽓体喷泻出贮⽓瓶。由于放⽓过程较快，瓶内保留的⽓体来不及与外界进⾏热交换，可以认为是⼀个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中的⽓体由状态I （1P ,1V
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定
1、学会一种测定空气比热容比的方法。
2、学会正确使用物理天平和千分尺。
3、掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算。 1、千分尺和物理天平的正确使用方法。 2、气体比热容比的概念和不确定度的计算。 讲解、讨论与演示相结合。 3学时。
比热容是物质的重要参量，在研究物质结构、确定相变、鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。气体的定压比热容和定体比热容的比值v p C C 称为比热容比γ。气体的γ值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。实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方法来测定。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计算空气的γ值。 一、实验目的
1、学会一种测定空气比热容比的方法。
2、学会正确使用物理天平和千分尺。
3、掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算。 二、实验仪器
FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25mm 外径千分尺等。
FB212型气体比热容比测定仪的结构和连接方式如图2所示：
三、实验原理
如图1所示，钢球A 位于精密细玻璃管B 中，其直径仅仅 比玻璃管直径小0.01-0.02mm ，使之能在玻璃管中上下移动， 瓶上有一小孔C ，可以通过导管将待测气体注入到玻璃瓶中。
设小球质量为m ，半径为r ，当瓶内气压P 满足下式时， 小球处于平衡位置：
2
r
mg
P P L π+
= （2） 设小球从平衡位置出发，向上产生微小正位移x ，则瓶内气体的体积有一微小增量：
x r dV 2π= （3）
实验五空气比热容比的测定
实验五
空气比热容比的测定
气体的比热容比γ（亦称绝热指数），是一个重要的热力学参量。 测量γ值的方法有多
种，绝热膨胀测量γ是一种重要的方法。传统的比热容比实验大多是利用开口U 型水银压力计测量气体的压强，用水银温度计测温度，测量结果较为粗略。本实验采用的是高灵敏度的硅压力传感器和高灵敏温度传感器，分别测量气体的压强和温度，克服了原来实验中的不足，实验时能更明显地观察分析热力学现象，实验结果较为准确。
【实验目的】
1、 学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比γ；
2、
观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法。
*3、了解硅压力传感器的工作原理，掌握其使用方法。
【实验原理】
一 测量比热容比的原理
单位质量（1kg ）的物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量称为这种物质的比
热容。同一种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过程及等压过程，气体的比热容有定容比热容C V 和定压比热容C P 。定容比热容是将气体在保证体积不变的情况下加热，当温度升高1 ℃时所需的热量；而定压比热容则是在保持压强不变的情况下加热，温度升高1℃所需的热量。显然，对同一种气体C P >C V ,因为定压膨胀过程要对外做功。{对理想气体C P －C V =R, R=8.31J/mo l ·k,为气体普适恒量}。通常称γ=C P /C V 为该气体的比热容比。
理想气体的压强p 、体积V 、温度T ，在任何状态下都遵守气态方程C T
pV 常量=。此外，
在准静态绝热过程中还遵守绝热过程方程C pV '=γ。因此γ亦称为绝热指数。γ的大小与气体种类有关，还与温度有关。对同一种气体，在常温下γ基本不随温度变化。
空气比热容比的测定
实验5—2 空气比热容比的测定
理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。
【实验目的】
⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。
⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。
【实验原理】
把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。
迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相
通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进
行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内
空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶
内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通
过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室
温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸
热过程。
O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 )
测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告
实验目的：
1.测定空气的比热容比；
2.掌握热平衡的方法和实验技巧；
3.掌握冷热水混合的热平衡方法。
实验器材：
1.中空金属绝热杯
2.温度计
3.可调节加热器
4.隔热垫
5.实验用水
实验原理：
空气的比热容比是在恒压下单位质量空气温度升高1℃所需要的热量与单位质量空气温度升高1℃所需要的热量的比值，用γ表示。热平衡指两个物体达到相同温度的状态。根据热平衡原理及能量守恒定律，可得到热平衡的关系式：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2，其中m为质量，c为比热容，ΔT为温度变化。
实验步骤：
1.按实验器材准备好实验装置，将中空金属绝热杯放在隔热垫上；
2.称取一定质量的水m1，通过温度计测量其初始温度T1；
3.将水倒入中空金属绝热杯中，并再次测量水的质量m2；
4.放入温度计，迅速记录下水的最高温度T2；
5.加热器以适当的功率加热冷水，使水温随时间增长，并记录加热时间t；
6.每隔一段时间t1，记录一次水的温度T3，并保持加热功率不变直到水的温度上升到T2；
7.根据实验数据计算空气的比热容比γ。
实验数据：
水的质量m1=100g
水的初始温度T1=20℃
最高温度T2=40℃
水的质量m2=80g
加热时间t=600s
间隔时间t1=60s
温度变化ΔT1=T2-T1
数据处理：
1.根据热平衡关系式可得到：
m1c1ΔT1=m2c2ΔT2
m1c1(T2-T1)=m2c2(T2-T3)
根据上式可计算出c2：
c2=c1(T2-T1)/(T2-T3)
2.根据给定数据计算结果。
实验结果：
根据实验数据和计算公式，可以得到计算出的空气比热容比γ的数值。
空气比热容比测定及计算方法
空气比热容比测定及计算方法
空气的比热容比（γ）是指空气在保持压力恒定的情况下，单
位质量的空气在温度变化时的比热容与单位质量的空气在容积变化时的比热容之比。它可以通过实验测定获得，并可以根据压力和温度的关系进行计算。
测定方法：
1.热容比计算法：通过测量空气在恒定压力下的温度变化，计
算热容比。这通常是在恒温容器中进行的，可以通过传感器测量温度的变化。
2.声速法：通过测量空气中声波传播速度的变化来确定热容比。声速与空气的热容比之间存在一种关系，通过测量不同温度下的声速并计算可以得到热容比。
计算方法：
在理想气体状态方程PV=RT中，γ=CP/CV，其中CP为恒定
压力下单位质量空气的比热容，CV为恒定容积下单位质量空
气的比热容。可以根据这个关系进行计算。
1.对于理想气体，当分子无自由度时，γ=0；当分子具有转动
自由度时，γ为5/3；当分子具有振动自由度时，γ为7/5；当
分子具有转动和振动自由度时，γ为9/7。
2.如果要计算不同压力和温度下的γ，可以使用气体热力学模型，如所罗门-托蒂热力学模型。这个模型基于压力和温度的
关系，在给定温度和压力下，可以计算出γ的值。
空气比热容比的测定
充气后的等体过程（状态I）→放气时的绝热过程（状态II）→放气后等体过程(状态III). 实验测量表达式中不涉及温度，是否在实验中不予考虑温度的测量？
）。 所有这些过程后的平衡温度均为室温。
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。 按图3接好仪器的电路，集成温度传感器的正负极请勿接错。
测量。 气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时，压强p1和温度值t0。
本实验中我们研究的是哪一部分气体？ 图2 热力学过程
2．放气声消失时，必须迅速关闭活塞。 2．放气声消失时，必须迅速关闭活塞。
所有这些过程后的平衡温度均为室温。 把测得的瓶内压强值p1、p2和p0(以mV为单位)换算成kPa或Pa，并代入测量公式，求得空气的绝热指数γ。
等体线
II
V 图2 热力学过程
实验内容
1.按图3接好仪器的电路，集成温度传感器的正负极请勿 接错。R取5kΩ。用福廷式气压计测定大气压强p0，用水 银温度计测环境室温t0。开启电源，让电子仪器部分预热 20min，然后用调零电位器调节零点，把用于测量空气压 强的三位半数字电压表指示值调到0。(活塞C2已开启)
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。
空气比热容比测定
实验名称：空气比热容比测定
一实验目的
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．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
图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C
1，2为放气活塞C
2
，3为电流型集成温
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，测温范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1μA/℃，若串接5KΩ电阻后，可产生5mv/℃的信号电压，接0～2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02℃温度变化。4为气体压力传感器探头，由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P
时，数
字电压表显示为0；当待测气体压强为P
+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。
三实验原理
对理想气体的定压比热容C
p 和定容比热容C
v
之关系由下式表示：
C
p —C
v
=R （1）
（1）式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为：
r= C
p /C
v
(2)
气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。
测量r值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C
2
，将原处于环境大气
压强P
0、室温θ
的空气从活塞C
1
，处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压
强增大。温度升高。关闭活塞C
1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P
，θ
，V
1
），
V
1
为贮气瓶容积。
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定
空气比热容比是一个非常重要的物理量，它是描述气体热力学性质的基本参数之一。在热力学研究和工程应用中，对空气比热容比的精确测定是非常关键的。
空气比热容比的定义是氧与氮分子热容比值，也就是γ=cP/cV。其中，cP是定压比热容，cV是定容比热容。在理想气体模型中，γ=1.4。
空气比热容比的测量方法有许多种，下面介绍其中一种方法——焦耳法。
焦耳法的原理是通过在定压状态下给气体传递一定的热量，来测定气体的比热容及其比热容比。实验器材主要包括加热器、水箱、装置及热计等。
具体实验步骤如下：
1、将空气流量计接入装置，使空气流经加热器，并调节空气流量控制阀门，调节至合适的加热器进气压力和水箱出气口压力，保持稳定的气流流量。
2、将实验热计与装置连接，打开热计，读取热计的初值，并且记录时间t0。
3、将实验装置加热到恒定温度T0，此时读取加热器进气的温度和压力，水箱出气口的温度和压力，并且记录下这些数据。同时关闭加热器电源。
4、打开一倍流量控制阀门调节阀门，使空气流经装置时产生压缩波，观察和记录热计内的压强和时间变化曲线。
5、当热计内气压达到最大值时立即记录此时的值，并读取此时的热计终值，记录下来并且记录时间t。
6、计算所测得的气体的定压比热容。在实验中，可以使用以下公式计算定压比热容：cP = Q/mΔT，其中Q表示在实验过程中传递给气体的热量，m表示气体的质量，ΔT 表示空气温度变化量。
7、计算所测得的气体的定容比热容。可以使用以下公式计算定容比热容：cV=cP/γ
8、计算空气比热容比。γ=cP/cV
空气比热容比的测定
实验3 空气比热容比的测定
【空气比热容比与绝热过程】
气体的定压比热容与定容比热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到。在绝热过程等温过程中，理想气体的体积和压强满足绝热方程：
pV C γ=
所以要测量空气的比热容比，则可以创设一个空气的绝热等温过程进行测量。
对理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之关系由下式表示： R C C v p =- 式中，R 为气体普适常数。气体的比热容比γ值为：
v
p
C
C =
γ
气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，γ值经常出现在热力学方程中。 【仪器及用具】
DH4602气体比热容测定仪；气泵及连接气管；精密玻璃瓶
【方案设计】
实验基本装置如图所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01～0.02mm 。它能在此精密的玻璃管中上下移动。在烧瓶的壁上有一
C
B
A
小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。钢球A 的质量为m ，半径为
r （直径为d ），当烧瓶内压力p 满足下面条件时钢球A 处于平衡状态：
2
r mg
P P L π+
=
式中：L p 为大气压强。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A 振幅的衰减，因此通过C 管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管B 的中央开设一个小孔。当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时注入气体使容器的内压力增大。引起物体A 向上移动，而当物体A 处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉，以后重复上述过程。只要适当控制注入气体的流量，物体A 能在玻璃管B 的小孔上下作间谐振动。振动周期可利用光电计时装置来测量。
空气比热容比测定实验报告
空气比热容比测定实验报告
空气比热容比测定实验报告
引言：
空气比热容比是物理学中一个重要的参数，它描述了单位质量空气在吸热或放热过程中的温度变化。本实验旨在通过测量空气的比热容比，探究空气的热力学性质，并验证热力学定律的适用性。
实验仪器与原理：
本实验采用了恒压比热容测定法。实验装置包括恒压容器、恒压电源、温度计和称量器。首先，将一定质量的空气置于恒压容器中，并通过恒压电源维持容器内的压强不变。然后，将恒压容器加热至一定温度，观察空气的温度变化，并通过称量器测量所加入的热量。
实验步骤：
1. 将恒压容器清洗干净，并确保容器内无杂质。
2. 使用称量器称取一定质量的空气，并将其加入恒压容器中。
3. 调节恒压电源，使容器内的压强保持恒定。
4. 使用温度计测量容器内空气的初始温度，并记录下来。
5. 将恒压容器加热至一定温度，同时记录下加热过程中空气的温度变化。
6. 在加热过程中，使用称量器测量所加入的热量，并记录下来。
7. 加热过程结束后，再次使用温度计测量空气的最终温度，并记录下来。
实验结果与分析：
根据实验数据，可以计算出空气的比热容比。首先，根据热力学定律，可以得到以下公式：
γ = Cp / Cv
其中，γ表示空气的比热容比，Cp表示空气在恒压条件下的比热容，Cv表示空气在恒容条件下的比热容。
通过实验数据的分析，可以得到空气的初始温度、最终温度以及所加入的热量。根据热力学定律，可以计算出空气的比热容比γ。
在实验过程中，需要注意的是保持恒压条件，并尽量减小其他因素对实验结果
的影响。例如，可以使用绝热材料包裹恒压容器，减小热量的损失。同时，实
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
空气比热容比的测定
在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。 一、实验目的
1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。
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、实验原理
理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示
R C C v p =- （4-6-1）
其中, R 为普适气体常数。气体的比热容比γ定义为
v
p C C =
γ
（4-6-2）
气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。
测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ），V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程
γ
γ
2
011V P V P =
（4-6-3）
在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ），两个状态应满足如下关系：
2
211V P V P =
（4-6-4）
由（4-6-3）式和（4-6-4）式，可得
)lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （4-6-5）
利用（4-6-5）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。
图4-6-1 测量仪器示意图图4-6-2 系统连接图
三、实验仪器
NCD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成：贮气瓶（由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表。测空气压强的数字电压表用于测量超过环境气压的那部分压强，测量范围0~10000Pa，灵敏度为20mv/Kpa（表示1000Pa的压强变化将产生20mv的电压变化，或者50Pa/mv，单位电压变化对应50Pa的压强变化）。实验时，贮气瓶内空气压强变化范围为6000Pa。
图4-6-1实验装置中，温度传感器3是新型半导体温度传感器，其测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50~150℃，接6V直流电源后组成一个稳流源。它的测温灵敏度单位为1μA/℃，若串接5KΩ电阻后，可产生5mv/℃的信号电压，接0~2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02℃温度变化。气体压力传感器探头4由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P0时，数字电压表显示为0，当待测气体压强为P0+10000Pa时，数字电压表显示为200mv，仪器测量气体压强灵敏度为20mv/ 1000Pa。
四、实验步骤
1. 按图4-6-2接好仪器的电路，注意AD590的正负极不要接错。用Forton式气压计测定大气压强P0，用水银温度计测量环境温度。开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。
2. 将活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B内，用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时压强P1和温度T0（室温为T0）（P1取值范围控制在130mV~150mV之间。由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4-6-5）中的压强P1应加上周围大气压强值）。
3. 突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2．
4. 当贮气瓶内空气的温度上升至室温T0时，记下贮气瓶内气体的压强P2（由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4-6-5）中的压强P2应加上周围大气压强值）。
5. 用公式（4-6-5）进行计算，求得空气比热容比值。
五、注意事项
1. 在实验步骤3打开活塞C2放气时，当听到放气声结束应迅速关闭活塞，提早或推迟
关闭活塞C2，都将影响实验结果，引入误差。
2. 实验要求环境温度基本不变，如发现环境温度不断下降，可在远离实验仪器处适当加温，以保证实验正常进行。
六、数据记录与处理
1.参考表4-6-1记录实验数据。
2.计算空气比热容比的平均值和标准偏差，给出测量结果。
表4-6-1 数据纪录参考用表
七、思考题
1.打开活塞C2放气时, 提早或推迟关闭如何影响测量结果?
2.环境温度的逐渐升高或下降会对实验结果产生什么影响?
实验4－7 万用表和惠斯登电桥的使用
万用表即万用电表，它是电学最常用的一种测量仪器，它不仅可以测量交流和直流电压，还可以测量直流电流和电阻，一表多能，掌握万用表的使用方法是电学实验的基本要求之一。电桥也是一种常用的电学测量仪器，其原理是比较法，因而具有灵敏度高和使用方便的特点。利用电桥不仅可以测量电阻、电容和电感等电学量，还可以将温度、压力等非电量以电量的形式测量出来，因此应用十分广泛。在各种电桥中，惠斯登电桥是一种最基本的电桥，本实验以惠斯登电桥为基础，采用交换法和代替法精密测量电阻，同时学习万用表的使用方法。
一、实验目的
1. 掌握万用表的正确使用方法。
2. 掌握惠斯登电桥的原理和测量方法。
3. 了解代替法和交换法的测量原理。
二、实验仪器
标准电阻箱两个、滑线变阻器两个、电流表、灵敏度达到10-9A的数字式检流计、数字