空气比热容比的实验报告

空气比热容比的测量

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。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。

然后突然打开阀门C

2,使瓶内空气与大气相通，到达状态II(P

1

,θ

,V

1

）后,

迅速关闭活塞C

２

，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低,绝热膨胀过程应满足方程：

P1V１’=P０V2’(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θ

０

时,原状态为

I(Ｐ

１,θ

,V

１

)体系改变为状态III(P

2

,θ

，Ｖ

２

）,应满足：

P1V1=P０V2(４）

由(３)式和（4)式可得到：

r=（lｏg P0-loｇ P1)/（lｏｇＰ２-log Ｐ１）

利用(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r值。

实验装置:

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

０

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。

实验内容：

1.按图〈一〉接好仪器的电路,ＡD590的正负极请勿接错。用Forｔon式

气压计测定大气压强P

0,用水银温度计测环境室温θ

。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表示值调到0。

２.把活塞Ｃ

２关闭，活塞C

1

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Ｐ

1和温度θ

０

值（室温为θ

)。

3.突然打开活塞C

2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P

时(这时

放气声消失）,迅速关闭活塞Ｃ

2

。

４.当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ

时,记下贮气瓶内气体的压强P ２

。

5.用公式(5)进行计算，求得空气比热容比值。

实验数据处理:

（200mv读数相当于 1.00０±1０4Pa)

r ＝1．40０,理论值r=1．402，百分差很小

实验总结:

1.这次物理仿真实验,因为读数总是来跳转的变换，难以稳定到一个绝得的值。所以在以后的实验过程中一定要熟练的掌握各种仪器的用法，这样就能保证在一个相对准确的时间内得到可靠的数据、

2.数据处理比较复杂,需要细心耐心的读数并计算。

3.对于实验,可以预先练习１次，然后再正式进行测量计算，得到数据可靠,不然由于手生容易浪费时间使得实验结果又误差。

Ｐ0(105Ｐa) Ｐ’1(mv )

T ’１(ｍｖ)

Ｐ’2(mv )

T ’2(m ｖ）

Ｐ1

(±105Pa)

P 2(±105Ｐ

a) r

１.01

1１４.2 ２４10.6 9０.７ 241

０.3

1.０６7 １．０55 1.405 11９.7 2411.1 102．1 2４

10．5

１.０69 1．06１ 1.399 105.2 241０.６ 75.9 24１

0.5

1．０63 1.048 1.4０9 79.7 ２410．5 41.8 2410.4

1.0５0

1.０31

1．３87