实验5气体绝热指数实验报告大全
空气绝热指数的测定实验
空气绝热指数的测定实验
一、实验目的
1。通过测量绝热膨胀和定容加热过程中空气的压力变化，计算空气绝热指数。 2。理解绝热膨胀过程和定容加热过程以及平衡态的概念。 3。掌握差压计的使用。
二、实验原理
气体的绝热指数定义为气体的定压比热容与定容比热容之比，以K 表示，即p v
c k c =
。
本实验利用定量空气在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气的绝热指数K.实验过程的P —V 图如图1所示。图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。
AB 为绝热过程，
1122
k k
p v p v = (1） BC 为定容过程，
23v v = （2）
假设状态A 和C 温度相同，则23T T =。根据理想气体的状态方程,对于状态A 、C 可得：
1133p v p v = （3）
将（3）式两边K 次方得：
()
()1133k
k
p v p v = （4)
由(1)、（4）两式得，1132k
p p
p p ⎛⎫= ⎪⎝⎭
,再两边取对数,得：
1213ln ln p p k p p ⎛
⎫
⎪⎝
⎭=⎛⎫ ⎪⎝
⎭
(5）
因此，只要测出A 、B 、C 三状态下的压力123,,p p p 且将其代入（5)式,即可求得空气的绝热指数k 。
三、实验装置
空气绝热指数测定仪由刚性容器，充气阀、排气阀和U 型差压计组成,如图2所示。空气绝热指数测定仪以绝热膨胀和定容加热两个基本热力过程为工作原理，测出空气绝热指数.整个仪器简单明了，操作简便，有利于培养学生运用热力学基本和公式从事实验设计和数据处理的工作能力，从而起到巩固和深化课堂教学内容的实际效果.
空气绝热指数的测定
空气绝热指数测定实验报告
任课教师王荣 姓名：舒小华 学号：061800313
一、实验原理及过程简述
在热力学中，气体的定压比热容Cp 和定容比热容Cv 之比被定义为该气体的绝热指数，并以k 表示，即k=Cp/Cv 。
本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的P-V 图，如图1所示。图中AB 为绝热膨胀过程，BC 为定容加热过程。因为AB 为绝热过程，所以：
BC 为定容过程，所以VB=VC 。
假设状态A 与C 所处的温度相同，对于状态A 、C 可得：
将（2）式两边k 次方得：
比较（1）、（3）两式，可得：
将上式两边取对数，可得：
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压力P A 、P B 、P C ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。 现将（4）式进行适当的简化。
设U 型管差压计的封液（水）的重度为n=9.81×103（N/m 3），实验时大气压力则为Pa ≈104（mmH 2O ）。因此，状态A 的压力可表示为P A =Pa+h A ，状态B 的压力可表示为P B =Pa ，状态C 的压力可表示为P C =Pa+h C 。将其代入（4）式得：
利用数学知识对（5）式可简化为：
(1)k k A A B B P V P V =C C A A V P V P =k C C k A A V P V P )()(=k
C A B A P P P P )(=B k C A k
A P P =)/ln()/ln(C A
B A P P P P k =)1ln()1ln(ln ln C
气体绝热指数
气体绝热指数
若流体工质在状态变化的某一过程中不与外界发生热交换，则该过程就称为绝热过程．用节流孔板测量气体流量时，流体流过节流孔板时发生的状态变化，可近似地认为是一绝热过程．为了在测量中能求出气体膨胀系数，就需要知道表征被测气体为绝热过程的绝热指数．若该气体可认为是理想气体，则其绝热指数K
就是定压比热容与定容比热容之比，即
K＝Cp / Cv （1－25）
对于实际气体来说，绝热指数与气体的种类、所受压力、温度有关．一般地说，单原子气体的绝热指数K为1. 66，双原子气体的绝热指数K为1．41．表l－5给出各种不同气体绝热指数较精确的数值．
二、空气的基本物理特性
在很多情况下，增加压力可以使气体液化。但是，压力增加使饱和温度提高不是无止境的。当温度超过某一值时，即使再提高压力也无法使气体液化，只有温度低于该值时，液化才有可能。这个温度叫“临界温度”。相应于临界温度下的液化压力叫临界压力。对一定的物质、临界温度与临界压力有确定的数值。对一般气体有下表数据：
安全阀系压力容器在运行中实现超压泄放的安全附件之一，也是在线压力容器定期检验中必检项目。它包括防超压和防真空两大系列，即一为排泄容器内部超压介质防止容器失效，另一方面则为吸入外部介质以防止容器刚度失效。凡符合《容规》适用范围的压力容器按设计图样的要求装设安全阀。
一．安全阀的选用方法
a）根据计算确定安全阀.公称直径.必须使安全阀的排放能力≥压力容器的安全泄放量
b）根据压力容器的设计压力和设计温度确定安全阀的压力等级;
c）对于开启压力大于3MPa蒸汽用的安全阀或介质温度超过320℃的气体用的安全阀,应选用带散热器(翅片)的形式;
工程热力学实验报告
实验一：喷管中气体流动特性实验
一、实验目的
1.通过演示渐缩、缩放形喷管，观察气流随背压变化而引起的压力和流量变化，绘制喷管各截面压力—轴向位移曲线和流量—背压曲线。
2通过观察渐缩和缩放喷管中膨胀不足和过度膨胀现象，进一部了解工作条件对喷管流动过程的影响。
3学习热工仪表的使用方法。
二、实验原理
本实验装置利用真空泵吸气，造成喷管内各个截面及其背压都具有一定的真空度，实现空气在喷管中流动。
通过改变背压，引起喷管中气流的压力和流量发生变化，用函数记录仪绘制出实验曲线，借以达到直观的效果。
三、实验步骤
1通过渐缩喷管试验台，绘制压力—位移曲线及流量—背压曲线。
（1）打开真空泵阀门，打开冷却水，转动手轮，使测压针位于喷管进口位置，开启真空泵。（2）通过真空泵阀门调调节背压（该值由背压真空表读出），使其大于、等于及小于临界压力。
（3）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离，依次记录数据。
2．在缩放喷管试验台上，重复上述步骤。
（1）调节背压，使其大于、等于及小于设计值。
（2）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离，依次记录数据。
在这组数据中，可以看到气流在管内充分膨胀、膨胀不足以及膨胀过度的现象。而且压力发生突变的位置随背压的提高向最小截面移动。
（3）重复1中（4）步骤，可得不同工况下缩放喷管的流量曲线。
四、实验数据
渐缩喷管实验数据
因条件限制，实验中未调节背压
缩放喷管实验数据
实验二：空气定压比热容测定实验
一．实验目的
1了解空气定压比热容装置的工作原理
2.掌握由基本数据计算出定压比热容值和求得定压比热容计算公式的方法
空气绝热指数的测定实验
空⽓绝热指数的测定实验
空⽓绝热指数的测定实验
⼀、实验⽬的
1.学习测量空⽓绝热指数的⽅法。
2.通过实验，培养运⽤热⼒学基本理论处理实际问题的能⼒。
3.通过实验，进⼀步加深对刚性容器充⽓、放⽓现象的认识。
⼆、实验原理
在热⼒学中，⽓体的定压⽐热容c p 和定容⽐热容c v 之⽐被定义为该⽓体的绝热指数，并以k 表⽰，即v p
c c
k /=。
本实验利⽤定量⽓体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空⽓绝热指数k 。该实验过程的p －v 图，如图1所⽰。图中A B 为绝热膨胀过程；B
C 为定容加热过程。因为A B
为绝热过程，所以
k B B k
A
A
V p V
p = （1）
B C 为定容过程，所以C B
V V =。
假设状态A 与C 所处的温度相同，对于状态A 、
C 可得：
C C A A V p V p = （2）
将
（
2
）
式
两边k 次⽅得
图 1
k
C C k A A V p V p )()(=
（3）
⽐较（1）、（3）两式，可得
B
k C A k
A p p p p = k
C
A B
A
p p p p
)(
= 将上式两边取对数，可得
)
/ln()/ln(C A B A p p p p k =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压⼒p A 、
p B 、p C ，且将其代⼊（4）式，即可求得空⽓的绝热
指数k 。
三、实验设备
本实验的实验设备如图2所⽰。实验时，通过充⽓阀对刚性容器进⾏充⽓，⾄状态A ，由U 形管
差压计测得状态A的表压h A ( mmH2O )，如图3状态A，我们选取容器内⼀分⽓体作为研究对象，其体积为V A，压⼒为p A，温度为T A，假设通过排⽓阀放⽓，使其
气体绝热指数
⽓体绝热指数
⽓体绝热指数
若流体⼯质在状态变化的某⼀过程中不与外界发⽣热交换，则该过程就称为绝热过程．⽤节流孔板测量⽓体流量时，流体流过节流孔板时发⽣的状态变化，可近似地认为是⼀绝热过程．为了在测量中能求出⽓体膨胀系数，就需要知道表征被测⽓体为绝热过程的绝热指数．若该⽓体可认为是理想⽓体，则其绝热指数K
就是定压⽐热容与定容⽐热容之⽐，即
K＝Cp / Cv （1－25）
对于实际⽓体来说，绝热指数与⽓体的种类、所受压⼒、温度有关．⼀般地说，单原⼦⽓体的绝热指数K为1. 66，双原⼦⽓体的绝热指数K为1．41．表l－5给出各种不同⽓体绝热指数较精确的数值．
⼆、空⽓的基本物理特性
在很多情况下，增加压⼒可以使⽓体液化。但是，压⼒增加使饱和温度提⾼不是⽆⽌境的。当温度超过某⼀值时，即使再提⾼压⼒也⽆法使⽓体液化，只有温度低于该值时，液化才有可能。这个温度叫“临界温度”。相应于临界温度下的液化压⼒叫临界压⼒。对⼀定的物质、临界温度与临界压⼒有确定的数值。对⼀般⽓体有下表数据：
安全阀系压⼒容器在运⾏中实现超压泄放的安全附件之⼀，也是在线压⼒容器定期检验中必检项⽬。它包括防超压和防真空两⼤系列，即⼀为排泄容器内部超压介质防⽌容器失效，另⼀⽅⾯则为吸⼊外部介质以防⽌容器刚度失效。凡符合《容规》适⽤范围的压⼒容器按设计图样的要求装设安全阀。
⼀．安全阀的选⽤⽅法
a）根据计算确定安全阀.公称直径.必须使安全阀的排放能⼒≥压⼒容器的安全泄放量
b）根据压⼒容器的设计压⼒和设计温度确定安全阀的压⼒等级;
c）对于开启压⼒⼤于3MPa蒸汽⽤的安全阀或介质温度超过320℃的⽓体⽤的安全阀,应选⽤带散热器(翅⽚)的形式;
实验 5 空气比热容比的测定
三、实验仪器
DH 4602气体比热气体比热容比测定仪，支撑架，精密玻璃容器，气泵
四、实验内容
1.仪器调整 （a）将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。将光电接收装置利用 方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。 （b）调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。 （c）接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后， 玻璃管中的钢球离开弹簧，向管子上方移动，此时应调节好进气的大小，使钢球在玻璃管中以小孔 为中心上下振动。 2.实验测量 （a）设置：接通计时仪器的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。打开计时仪器，预置测量次 数为50次。 （如需设置其它次数，可按“置数”键后，再按“上调”或“下调”键，调至所需次数， 再按“置数”键确定。本实验按预置测量次数进行，不需要另外置数。 ） （b）测量：按“执行”键，即开始计数（状态显示灯闪烁） 。待状态显示灯停止闪烁，显示屏显示 的数字为振动50次所需的时间。重复测量5次。 （c）其它测量 用螺旋测微计测出钢球的直径 d，重复测量5次。用物理天平称出钢球的质量 m，左右盘各称一 次。 （d）记录室温和大气压和容器的体积 （e）根据公式求出空气的比热容比。
5
（1）
图5
AD590 电路简图
气压的压强差值。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 (2)
实验 空气绝热指数测定实验
实验 空气绝热指数测定实验
一、实验目的
1. 学习测量空气绝热指数的方法；
2. 培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力；
3. 进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识，结合能量方程式和理想气体状态方程
式及过程方程式，求解空气绝热指数k 。
二、实验原理
在热力学中，气体的定压比热容p c 和定容比热容v c 之比被定义为该气体的绝热指数，并以k 表示，即/p v k c c =。
本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的p-v 图，如图1所示。图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。
AB 为绝热过程，A A B B
k k p V p V = （1）
BC 为定容过程，B C V V = AC 为等温过程，A A C C p V p V =
（2）
将（2）式两边k 次方，得
A A C C ()()k k p V p V =
（3）
比较（1）、（3）两式，可得
C A A B k k
p p p p =，即A A B C
()k p p p p = 将上式两边取对数，可得
图1
A B A C ln(/)ln(/)
p p k p p =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压力A p 、B p 、C p ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。
三、实验装置
本实验的实验装置如图2所示。
实验时如图（3），通过充气阀对刚性容器进行充气，至状态A ，由U 型管差压计测得状态A 的表压h A （mmH 2O ），我们选取容器内一部分气体作为研究对象，其体积为V A ，压力为p A ，温度为T A ，假设通过排气阀放气，使其压力与大气压平衡，恰好此时的气体膨胀至整个容器（体积为V B ），立即关闭排气阀，膨胀过程结束。因为B 0 = p p （大气压力），并且此过程进行得十分迅速，可忽略过程的热交换，因此可认为此过程为定量气体的绝热膨胀过程，即由状态A （p A 、V A 、T A ）绝热膨胀至状态B （p B 、V B 、T B ）。（注意V B 等于容器体积，V A 为一小于容器体积的假象体积）。处于状态B 的气体，由于其温度低于环境温度，则刚性容器内的气体通过容器壁与环境交换热量，当容器内的气体温度与环境温度相等时，系
实验 空气绝热指数测定实验
实验 空气绝热指数测定实验
一、实验目的
1. 学习测量空气绝热指数的方法；
2. 培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力；
3. 进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识，结合能量方程式和理想气体状态方程
式及过程方程式，求解空气绝热指数k 。
二、实验原理
在热力学中，气体的定压比热容p c 和定容比热容v c 之比被定义为该气体的绝热指数，并以k 表示，即/p v k c c =。
本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的p-v 图，如图1所示。图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。
AB 为绝热过程，A A B B
k k p V p V = （1）
BC 为定容过程，B C V V = AC 为等温过程，A A C C p V p V =
（2）
将（2）式两边k 次方，得
A A C C ()()k k p V p V =
（3）
比较（1）、（3）两式，可得
C A A B k k
p p p p =，即A A B C
()k p p p p = 将上式两边取对数，可得
图1
A B A C ln(/)ln(/)
p p k p p =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压力A p 、B p 、C p ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。
三、实验装置
本实验的实验装置如图2所示。
实验时如图（3），通过充气阀对刚性容器进行充气，至状态A ，由U 型管差压计测得状态A 的表压h A （mmH 2O ），我们选取容器内一部分气体作为研究对象，其体积为V A ，压力为p A ，温度为T A ，假设通过排气阀放气，使其压力与大气压平衡，恰好此时的气体膨胀至整个容器（体积为V B ），立即关闭排气阀，膨胀过程结束。因为B 0 = p p （大气压力），并且此过程进行得十分迅速，可忽略过程的热交换，因此可认为此过程为定量气体的绝热膨胀过程，即由状态A （p A 、V A 、T A ）绝热膨胀至状态B （p B 、V B 、T B ）。（注意V B 等于容器体积，V A 为一小于容器体积的假象体积）。处于状态B 的气体，由于其温度低于环境温度，则刚性容器内的气体通过容器壁与环境交换热量，当容器内的气体温度与环境温度相等时，系
实验 5 空气比热容比的测定
1.压力传感器接线端口 2.调零电位器旋钮 3.温度传感器接线插孔 4.四位半数字电压表面 板（对应温度） 5.三位半数字电压表面 板（对应压强）
图 4 测定仪电源面板示意图
2．AD590 集成温度传感器 AD590 是一种新型的半导体温度传感器，测温范围为-50˚C～150˚C。当施加＋4V～＋30V 的激 励电压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流与传感器所处的温度成线性关系。如用摄氏度 t 表示温度,则输出电流为
三、实验仪器
DH 4602气体比热气体比热容比测定仪，支撑架，精密玻璃容器，气泵
四、实验内容
1.仪器调整 （a）将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。将光电接收装置利用 方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。 （b）调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。 （c）接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后， 玻璃管中的钢球离开弹簧，向管子上方移动，此时应调节好进气的大小，使钢球在玻璃管中以小孔 为中心上下振动。 2.实验测量 （a）设置：接通计时仪器的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。打开计时仪器，预置测量次 数为50次。 （如需设置其它次数，可按“置数”键后，再按“上调”或“下调”键，调至所需次数， 再按“置数”键确定。本实验按预置测量次数进行，不需要另外置数。 ） （b）测量：按“执行”键，即开始计数（状态显示灯闪烁） 。待状态显示灯停止闪烁，显示屏显示 的数字为振动50次所需的时间。重复测量5次。 （c）其它测量 用螺旋测微计测出钢球的直径 d，重复测量5次。用物理天平称出钢球的质量 m，左右盘各称一 次。 （d）记录室温和大气压和容器的体积 （e）根据公式求出空气的比热容比。
空气绝热指数的测定实验
空⽓绝热指数的测定实验
空⽓绝热指数的测定实验
⼀、实验⽬的
1.学习测量空⽓绝热指数的⽅法。
2.通过实验，培养运⽤热⼒学基本理论处理实际问题的能⼒。
3.通过实验，进⼀步加深对刚性容器充⽓、放⽓现象的认识。
⼆、实验原理
在热⼒学中，⽓体的定压⽐热容c p 和定容⽐热容c v 之⽐被定义为该⽓体的绝热指数，并以k 表⽰，即v p
c c
k /=。
本实验利⽤定量⽓体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空⽓绝热指数k 。该实验过程的p －v 图，如图1所⽰。图中A B 为绝热膨胀过程；B
C 为定容加热过程。因为A B
为绝热过程，所以
k B B k
A
A
V p V
p = （1）
B C 为定容过程，所以C B
V V =。
假设状态A 与C 所处的温度相同，对于状态A 、
C 可得：
C C A A V p V p = （2）
将
（
2
）
式
两边k 次⽅得
图 1
k
C C k A A V p V p )()(=
（3）
⽐较（1）、（3）两式，可得
B
k C A k
A p p p p = k
C
A B
A
p p p p
)(
= 将上式两边取对数，可得
)
/ln()/ln(C A B A p p p p k =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压⼒p A 、
p B 、p C ，且将其代⼊（4）式，即可求得空⽓的绝热
指数k 。
三、实验设备
本实验的实验设备如图2所⽰。实验时，通过充⽓阀对刚性容器进⾏充⽓，⾄状态A ，由U 形管
差压计测得状态A的表压h A ( mmH2O )，如图3状态A，我们选取容器内⼀分⽓体作为研究对象，其体积为V A，压⼒为p A，温度为T A，假设通过排⽓阀放⽓，使其
实验 空气绝热指数测定实验
实验 空气绝热指数测定实验
一、实验目的
1. 学习测量空气绝热指数的方法；
2. 培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力；
3. 进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识，结合能量方程式和理想气体状态方程
式及过程方程式，求解空气绝热指数k 。
二、实验原理
在热力学中，气体的定压比热容p c 和定容比热容v c 之比被定义为该气体的绝热指数，并以k 表示，即/p v k c c =。
本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的p-v 图，如图1所示。图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。
AB 为绝热过程，A A B B
k k p V p V = （1）
BC 为定容过程，B C V V = AC 为等温过程，A A C C p V p V =
（2）
将（2）式两边k 次方，得
A A C C ()()k k p V p V =
（3）
比较（1）、（3）两式，可得
C A A B k k
p p p p =，即A A B C
()k p p p p = 将上式两边取对数，可得
图1
A B A C ln(/)ln(/)
p p k p p =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压力A p 、B p 、C p ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。
三、实验装置
本实验的实验装置如图2所示。
实验时如图（3），通过充气阀对刚性容器进行充气，至状态A ，由U 型管差压计测得状态A 的表压h A （mmH 2O ），我们选取容器内一部分气体作为研究对象，其体积为V A ，压力为p A ，温度为T A ，假设通过排气阀放气，使其压力与大气压平衡，恰好此时的气体膨胀至整个容器（体积为V B ），立即关闭排气阀，膨胀过程结束。因为B 0 = p p （大气压力），并且此过程进行得十分迅速，可忽略过程的热交换，因此可认为此过程为定量气体的绝热膨胀过程，即由状态A （p A 、V A 、T A ）绝热膨胀至状态B （p B 、V B 、T B ）。（注意V B 等于容器体积，V A 为一小于容器体积的假象体积）。处于状态B 的气体，由于其温度低于环境温度，则刚性容器内的气体通过容器壁与环境交换热量，当容器内的气体温度与环境温度相等时，系
气体绝热指数..
气体绝热指数..
气体绝热指数
若流体工质在状态变化的某一过程中不与外界发生热交换，则该过程就称为绝热过程．用节流孔板测量气体流量时，流体流过节流孔板时发生的状态变化，可近似地认为是一绝热过程．为了在测量中能求出气体膨胀系数，就需要知道表征被测气体为绝热过程的绝热指数．若该气体可认为是理想气体，则其绝热指数K 就是定压比热容与定容比热容之比，即
K＝Cp /
Cv （1－25）
对于实际气体来说，绝热指数与气体的种类、所受压力、温度有关．一般地说，
单原子气体的绝热指数K为1. 66，双原子气体的绝热指数K为1．41．表l－5给出各种不同气体绝热指数较精确的数值．
二、空气的基本物理特性
在很多情况下，增加压力可以使气体液化。但是，压力增加使饱和温度提高不是无止境的。当温度超过某一值时，即使再提高压力也无法使气体液化，只有温度低于该值时，液化才有可能。这个温度叫“临界温度”。相应于临界温度下的液化压力叫临界压力。对一定的物质、临界温度与临界压力有确定的数值。对一般气体有下表数据：物质名称空气氧氮水氨二氧化碳氢
临界温度/℃-140.6-118.4-146.9-374.15+132.4+31.0-239.6
临界压力/MPa3.84 5.181 3.46522.56511.587.53 1.32
空气绝热指数的测定实验
空气绝热指数的测定实验
一、实验目的
1.学习测量空气绝热指数的方法。
2.通过实验，培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力。
3.通过实验，进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识。 二、实验原理
在热力学中，气体的定压比热容c p 和定容比热容c v 之比被定义为该气体的绝热指数，并以k 表示，即v p c c k /=。
本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的p －v 图，如图1所示。图中A B 为绝热膨胀过程；B C 为定容加热过程。因为A B 为绝热过程，所以
k B B k
A A V p V p = （1）
B C 为定容过程，所以C B V V =。
假设状态A 与C 所处的温度相同，对于状态A 、C 可得：
C C A A V p V p = （2）
将（2）式两边k 次方得 图 1
k C C k A A V p V p )()(= （3）
比较（1）、（3）两式，可得
B
k C A k
A
p p p p =
k C A B A p p p p )(= 将上式两边取对数，可得
)
/ln()
/ln(C A B A p p p p k =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压力p A 、p B 、p C ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。
三、实验设备
本实验的实验设备如图2所示。实验时，通过充气阀对刚性容器进行充气，至状态A ，由U 形管差压计测得状态A 的表压h A ( mmH 2O )，如图3状态A ，我们选取容器内一分气体作为研究对象，其体积为V A ，压力为p A ，温度为T A ，假设通过排气阀放气，使其 压力与大气压被力相平衡，恰好此时的气体膨胀至整个容器（体积为V B ）
实验空气绝热指数测定实验
实验空⽓绝热指数测定实验
实验空⽓绝热指数测定实验
⼀、实验⽬的
1. 学习测量空⽓绝热指数的⽅法；
2. 培养运⽤热⼒学基本理论处理实际问题的能⼒；
3. 进⼀步加深对刚性容器充⽓、放⽓现象的认识，结合能量⽅程式和理想⽓体状态⽅程
式及过程⽅程式，求解空⽓绝热指数k 。
⼆、实验原理
在热⼒学中，⽓体的定压⽐热容p c 和定容⽐热容v c 之⽐被定义为该⽓体的绝热指数，并以k 表⽰，即/p v k c c =。
本实验利⽤定量⽓体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空⽓绝热指数k 。该实验过程的p-v 图，如图1所⽰。图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。
AB 为绝热过程，A A B B
k k p V p V = （1）
BC 为定容过程，B C V V = AC 为等温过程，A A C C p V p V =
（2）
将（2）式两边k 次⽅，得
A A C C ()()k k p V p V =
（3）
⽐较（1）、（3）两式，可得
C A A B k k
p p p p =，即A A B C
()k p p p p = 将上式两边取对数，可得
图1
A B A C ln(/)ln(/)
p p k p p =
（4）
因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压⼒A p 、B p 、C p ，且将其代⼊（4）式，即可求得空⽓的绝热指数k 。
三、实验装置
本实验的实验装置如图2所⽰。
实验时如图（3），通过充⽓阀对刚性容器进⾏充⽓，⾄状态A ，由U 型管差压计测得状态A 的表压h A （mmH 2O ），我们选取容器内⼀部分⽓体作为研究对象，其体积为V A ，压⼒为p A ，温度为T A ，假设通过排⽓阀放⽓，使其压⼒与⼤⽓压平衡，恰好此时的⽓体膨胀⾄整个容器（体积为V B ），⽴即关闭排⽓阀，膨胀过程结束。因为B 0 = p p （⼤⽓压⼒），并且此过程进⾏得⼗分迅速，可忽略过程的热交换，因此可认为此过程为定量⽓体的绝热膨胀过程，即由状态A （p A 、V A 、T A ）绝热膨胀⾄状态B （p B 、V B 、T B ）。（注意V B 等于容器体积，V A 为⼀⼩于容器体积的假象体积）。处于状态B 的⽓体，由于其温度低于环境温度，则刚性容器内的⽓体通过容器壁与环境交换热量，当容器内的⽓体温度与环境温度相等时，系
空气绝热指数的测定实验
空气绝热指数的测定实验
一、 实验目的
1. 学习测量空气绝热指数的方法。
2. 通过实验，培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力。
3. 通过实验，进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识。 二、 实验原理
在热力学中，气体的定压比热容 c p 和定容比热容c v 之比被定义为该气体的绝热指
数，并以k 表示，即k = C p / c v 。
本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝 热指数k 。该实验过程的 p — v 图，如图1所示。图中A B 为绝热膨胀过程；B C 为定 容加热过程。因为 AB 为绝热过程，所以
k
k
P A V A P B V B
（ 1）
B C 为定容过程，所以 V B 二V C 。
假设状态A 与C 所处的温度相同，对于状态
A 、C 可得：
P A V A ^P C V C （2）
将（2）式两边k 次方得
k _ ln(p A /p B
) In (P A / P C )
因此，只要测出 A 、B C 三个状态下的压力 P A 、P B 、p c ,且将其代入（4）式，即可 求得空气的绝热指数 k 。
三、实验设备
本实验的实验设备如图 2所示。实验时，通过充气阀对刚性容器进行充气，至状态 A ,由U 形管差压计测得状态 A 的表压h A （ mm 2O ），如图3状态A ,我们选取容器内一 分气体作为研究对象，其体积为 V A ,压力为p A ,温度为T A ,假设通过排气阀放气，使其 压力与大气压被力相平衡，恰
(P A V A T =(P c V c )k
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实验5气体绝热指数测量
【预习提示】
1、熟悉气体的定压比热容、定容比热容、绝热指数、热力学过程等基本概念。
2、理解热力学第一定律和理想气体的状态方程。
3、了解绝热膨胀法测量空气的绝热指数的基本原理和方法。
4、了解用传感器精确测量气体压强和温度的基本原理和方法。
【实验目的】
1、学习绝热膨胀法测量气体绝热指数的原理和方法。
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、初步了解半导体气体压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理和使用方法。
【实验原理】
1、测量绝热指数的原理
根据热力学第一定律，Q= .E A ,系统自外界吸收的热量Q等于系统内能的增加：E 和对外界所做的功A之和。压强、温度、体积是研究气体状态的三个基本参量。
设想一储气瓶，上面有充气阀、放气阀，用打气球向瓶内
打气，瓶内空气被压缩，也强增大，温度升高。等瓶内气
体稳定后，空气分子分布均匀，瓶内气体温度与室温相
同，此时气体状态记录为
(p1 V1,T0)；迅速打开放气阀，使瓶，内气体与大气相
通，则瓶内气体将有喷出，当压强降为大气压P o时，关闭
放气阀，根据热力学第一定律，气体对外界做功，内能减
少，气体温度下降为「,，由于放
气较快，瓶内保留气体可视作为未与外界进行热量交换，
视为绝热膨胀过程；瓶内气体低于外界温度，气体将会从外界吸热直到达到室温为止，压强也会
增加为P2,这个过程视作为等容吸热过程。
将绝热膨胀后瓶内剩余气体作为一定质量的热力学系统来研究。剩余气体放气前处于状态
I (p,y,T o),经过绝热膨胀后气体由状态I变为状态II (P),V2,T1 κ V是瓶内剩余气体
在状态I的体积，V是储气瓶的体积。再经过等容吸热的过程由状态II P0,V2,T1变为状
态III P2,V2,T0。气体的状态变化过程如图所示。由于状态I和状态III的温度均为T o,因此，由状态I到状态III可视为等温过程。
I-II绝热过程状态变化方程: P1V1 = P0V2 （泊松方程）
PM = p2V2
ig P i -ig P o
Ig P i -ig P2
由上式可以看出，系统经过三个状态，只要测得P）、P1、F2就可求得空气的绝热指数。绝热过程：系统与外界无热交换的过程。
满足以下任一条件即可视作为绝热过程：
1. 有良好的绝热材料隔绝的系统；
2. 热交换过程非常快以至于同外界没有显著热交换。（本实验属于第二种）
2、用扩散硅压阻式差压传感器测量压强
实验中用高精度扩散硅压阻式差压传感器测量压强。扩散硅压阻式差压传感器是利用半
导体材料硅的压阻效应制成的。测量压强时将差压传感器一端与瓶内被测气体相通，另一端与大气相通。当瓶内被测气体压强发生变化时，传感器的输出电压值相应产生变化。
传感器输出电压和压强的变化成线性关系，可表示为：U i =U0+ Kp（F - P0）。R是被测气体压强，P）为大气压强，U i为传感器的输出电压，U）为压差为零时传感器的输
出电压，K P为传感器的灵敏度。则F i =P） U i _U o。实验中所用的差压传感器，仪
K P
器参数K P=2∙∞0 E m V/P a，U o=0mv。则P=P0 2U)00 102。
3、用AD590集成温度传感器测量温度
AD590是一种新型的电流输出型半导体集成温度传感器，利用PN结的正向压降随温度
变化的特性制成。测温范围为-55 C ~ 150 C。当施加4v~30v的激励电压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流与传感器所处的热力学温度T成正比，且转换系数为
K C =WA/K或K C=IA/ C 。如用摄氏度表示温度，则输出电流为
I=K C t C • 2732A O AD590输出的电流可以在远距离处通过一个适当阻值的电阻R,转化为一个电压U,由I -U算出其输出的电流，从而计算出温度值。本实验用的温度传感器电
R
路的转换系数为1mv/ C ,这样，数字电压表上显示的数即代表以C为单位的温度值。
【实验器材】
FD —NCD空气比热容比测定仪（储气瓶、传感器、数字电压表），气压计，温度计
【实验内容】
1、测量空气的绝热指数
I-III等温状态变化方程:
（1）打开电源，预热20min。（线路已经连好）
（2）根据室内的气压表和温度表读出大气压强F O及环境温度T0,要求在测量过程中分别对应读出10次数据。
（3）打开进气阀门C I和放气阀门C2,使储气瓶与大气相通，使用调零电位器调节零点，使F =
F o时测量压强的三位半数字电压表显示为0。
（4）关闭放气阀门C2 ,打开进气阀门C I,用打气球向瓶内缓慢均匀打气，直到压
强显示为120mv~150mv，关闭进气阀门，直到瓶内气体达到稳态，此时的状态为I
（R,V1,T0）。记录对应的F。
（5）迅速打开放气阀门C2,使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶
内一部分气体将突然喷出，当瓶内压强降至F）时，电压表显示为零，立刻迅速
关闭放气阀门。此时瓶内气体处于状态II P0,V2,T I。记录对应的F）。
（6）当瓶内气体从外界吸热重新达到热平衡并升至室温时，瓶内气体达到状态III P2,V2,T0。记录对应的F2。
（7）重复步骤，测量10次。
2、验证等容吸热过程气体状态变化规律（温度传感器不能用，略去）
【注意事项】
1、实验前要检查系统是否漏气。具体方法是关闭放气阀门，向瓶内打气，当压强显示为120mv左
右，关闭进气阀门，观察压强是否稳定。
2、本实验的关键在于放气要进行得十分迅速，关闭放气阀门的时机要选择得当。眼睛要一直观察电
压表，当电压显示为零的一瞬间，迅速关闭放气阀门，手眼紧密结合好。
3、打气时挤压气球速度要缓慢。打完气，要等足够长时间使瓶内气体温度稳定，达到与室温平衡。
4、打开或关闭阀门时，要一手扶住阀门，一手转动活塞。
5、实验完毕后，必须将两个阀门全部打开，保证压力传感器空载。
【数据记录与处理】
1、测量空气的绝热指数
表一测量空气的绝热指数数据记录表