比热容比测定
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。
5.整理数据：根据测得的数据，计算出空气的比热容比。
在记录实验数据时，需要注意精度问题，保证数据的准确性。
三、注意事项1、在进行空气的比热容比测定实验时，需注意仪器的精度和敏感度，以免影响实验结果的准确性。
2、空气试管不能过满，必须保持适当的密度。
3、在实验中应该避免操作失误，尤其是要避免粗心大意和急躁情绪。
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 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 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 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 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 , 叫做理想气体的比热容比或绝热指数。
和 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 （ 为普适气体恒量） 2.如图所示, 关闭集气瓶上的活塞 , 打开 , 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 , 停止打气。
待集气瓶内的温度降至室温 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。
此时取瓶内体积为 的一部分气体作为我们的研究对象, 系统处于状态1 , 这部分气体在接下来的膨胀中体积可以恰好充满整个瓶的容积 。
突然打开活塞 进行放气, 放掉多余的气体, 使系统迅速的膨胀, 达到状态2 , 随即又迅速关闭 。
是环境大气压。
由于放气过程迅速, 可视为绝热过程, 故有1102PV PV γγ= （1）3.关闭 后, 瓶内气体的温度会由 缓慢回升至室温 , 与此同时, 压强也会逐渐增大。
气体比热容比的测定实验报告及数据
气体比热容比的测定实验报告及数据一、实验目的1、学习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、学习使用数字压力计和温度计等热学实验仪器。
二、实验原理气体的比热容比γ定义为定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝ Cp ／ Cv。
对于理想气体，γ值只与气体分子的自由度有关。
本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
实验中，通过让一定量的气体在绝热条件下进行膨胀，测量膨胀前后气体的压强和温度，从而计算出比热容比。
根据绝热过程方程：P1V1^γ ＝P2V2^γ ，其中 P1、V1 为绝热膨胀前气体的压强和体积，P2、V2 为绝热膨胀后气体的压强和体积。
又因为理想气体状态方程 PV ＝ nRT ，在实验中，气体的物质的量n 和常数 R 不变，所以可以得到：P1T1^γ ／P2T2^γ ＝ 1 ，整理可得：γ ＝ ln(P1 ／ P2) ／ ln(T2 ／ T1) 。
三、实验仪器1、比热容比测定仪：主要由储气瓶、打气球、压力传感器、温度传感器等组成。
2、数字压力计：用于测量气体的压强。
3、数字温度计：用于测量气体的温度。
四、实验步骤1、打开数字压力计和数字温度计的电源，预热一段时间，使其读数稳定。
2、用打气球向储气瓶内缓慢打气，直至数字压力计显示的压强达到一定值（例如 120kPa 左右）。
3、关闭打气球的阀门，等待储气瓶内的气体与外界充分热交换，使温度稳定。
记录此时的压强 P1 和温度 T1 。
4、迅速打开放气阀，让气体绝热膨胀，当压强降至一定值（例如80kPa 左右）时，迅速关闭放气阀。
5、等待储气瓶内的气体与外界再次充分热交换，使温度稳定。
记录此时的压强 P2 和温度 T2 。
6、重复上述步骤，进行多次测量，以减小误差。
五、实验数据记录与处理｜测量次数｜ P1（kPa）｜ T1（K）｜ P2（kPa）｜ T2（K）｜γ 计算值｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 1185 ｜ 3015 ｜ 782 ｜ 2892 ｜ 142 ｜｜ 2 ｜ 1203 ｜ 3021 ｜ 798 ｜ 2903 ｜ 140 ｜｜ 3 ｜ 1198 ｜ 3018 ｜ 801 ｜ 2898 ｜ 141 ｜｜ 4 ｜ 1212 ｜ 3025 ｜ 789 ｜ 2901 ｜ 143 ｜｜ 5 ｜ 1195 ｜ 3016 ｜ 795 ｜ 2895 ｜ 142 ｜平均值：γ ＝（142 ＋ 140 ＋ 141 ＋ 143 ＋ 142）／ 5 ＝ 142六、误差分析1、实验过程中，气体与外界的热交换不能完全避免，导致温度测量存在误差。
指导书-17气体比热容比的测定
气体比热容比的测定气体的定压比热容p c 与定容比热容V c 之比V p c c /=γ称为气体的比热容比。
气体的比热容比γ是热力学理论及工程技术中常用而且重要的物理量，对它的准确测量也是物理学基本测量之一。
常用的测量气体比热容比γ的方法有很多。
如振动法、超声法和绝热膨胀法等等。
其中振动法是最常用的方法之一，其原理是通过实现热力学中的准静态过程（等温、等容及绝热），小钢球以小孔为中心上下作简谐振动，通过测定振动周期来计算结果。
本实验用振动法测量气体的比热容比γ。
该方法原理简单，操作方便。
通过本实验，有助于大家加深对热力学过程中状态变化的理解。
【实验目的】1、理解气体比热容比的物理意义； 2. 掌握测定空气比热容比的原理及方法2、掌握物理天平、螺旋测微器、数字计时仪的使用方法。
【实验仪器】气体比热容比测定仪、物理天平、螺旋测微器、数字计时仪等仪器。
气体比热容比测定仪的结构及连接方法如图6.2-1所示。
图6.2-1 气体比热容比测定仪整机结构示意图1、底座2、储气瓶I3、储气瓶II4、气泵出气口5、FB213型数显计数计时毫秒仪6、气泵及气量调节旋钮7、橡皮管8、调节阀门9、系统气压动平衡调节气孔 10、钢球简谐振动腔 11、光电传感器 12、钢球【实验原理】实验基本装置如图6.2-2所示，振动小球的直径比玻璃管直径仅小mm 02.0~01.0。
它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，各种气体通过它可以注入到储气瓶中。
当瓶子内压强P 满足2r mgP P L π+=时，钢球A 处于受力平衡状态，式中L P 为大气压强，m 为钢球A 的质量，r 为钢球的半径（直径为d ）。
在精密玻璃管B 的中央开设有一个小孔。
当钢球A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使储气瓶的内压力增大，引起钢球A 向上移动，而当钢球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，使钢球下沉。
比热容比
气体比热容比C P/C V的测定实验目的：1、测定多种气体（单原子、双原子、多原子）的定压比热容C P与定容比热容C V之比。
2、练习使用物理天平、螺旋测微计、数字计时仪、大气压力计等仪器。
实验仪器与用具：振动主体、多功能数字记时仪（分50次、100次两档）、微型气泵、大气压力计、缓冲瓶、螺旋测微计、物理天平、镊子等。
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和等压过程，气体的比热容有定容比热容C V和定压比热容C P。
定容比热容是单位质量某种气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K时所需的热量。
而定压比热容则是单位质量某种气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K所需的热量。
显然，后者由于有对外作功而大于前者，即C P＞C V。
因此，比值γ=C P/C V＞1。
一般说来，在实验中测定C V是比较困难的，故C V通常是通过测定 C P及γ值来获得。
本实验将用测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。
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。
在烧瓶的壁上有一小孔C，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
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。
钢球A 的质量为m ,半径为r （直径为d ）,当烧瓶内压强P 满足下面条件时钢球A 处于平衡状态：2r mg P P L π+= （1）式中：P L 为大气压强若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化πr 2dp物体的运动方程为：dp r dtx d m 222π= （2） 因为物体运动过程相当快，所以可以看作是绝热过程，绝热方程为：常数=γPV （3）将（3）式求导数得出：VdV P dp γ-= （4） 容器内体积的变化：x r dV 2π= （5）由（2）、（4）、（5）三式可得：04222=+x m VP r dt x d γπ （6） 此式即为熟知的简谐振动的微分方程，它与式（7）比较： 0222=+x dtx d ω （7） 可得： m VP r γπω422= （8） 又因 T πω2=所以 T m V P r πγπω242==即 424264Pr 4Pd T mV T mV ==γ （9）式中各量均可方便测得，因而可算出γ值，由气体运动论可以知道，γ值与气体分子的自由度数f 有关。
(整理)气体比热容比测量
气体比热容比的确定气体的定压摩尔热容C p,m 与定容摩尔热容C v,m 之比VmPmC C v =为气体的比热容比，也叫泊松比。
它在热力学过程特别是绝热过程（const pV m v =）中是一个很重要的参量。
通过对v 的测定，能对绝热过程中的泊松方程（const pV m v =）和泊松比v 进一步理解。
一、试验目的1．了解用共振法测量气体比热容比的原理； 2．掌握比热容比的测量方法； 3．加深对共振现象的理解；4．进一步理解绝热过程的泊松方程（const pV m v =）和泊松比ν的含义。
二、仪器设备ν测定仪、游标卡尺、物力天平、气压计。
三、试验原理 泊松比 VmPm C C v =（8-1）理想气体有R iC vm 2=(8-2 ) R i R C C Vm pm22+=+= (8-3 )式中 R ——摩尔气体常数，R=8.31J/mol ·K;i ——气体分子的自由度。
单原子分子i=3；双原子分子i=5；多原子分子i=6。
将(8-2 )和(8-3 )式代入(8-1 )式，得ν=（i+2）/i （8-4）由此可见，理想气体的比热容比ν，仅仅与气体分子的自由度i 有关。
对单原子分子的气体，ν=5/3=1.67，对双原子分子的气体，ν=7/5=1.40，对多原子分子气体，ν=8/6=1.33。
现在假设有一个容器，内装待测气体，由一个质量为m 的活塞将其与外界隔绝，且与外界处于平衡状态。
外界的压强为ρ0，气体长为l 0，活塞截面积为S 。
此时气柱的体积为S l V 00=。
建立坐标，如图8-1所示，当活塞产生一个小位移时，气柱体积变为 S x l V )(00-=如果这是一个绝热过程，则有 c o n s t pV v =即 v v v S x l p S l p )()(000-= 化简得 vl x p p --=)1(00 由于x 是小位移，故x/ l 0<<1。
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 TpV 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。
测量装置如图示（见实物）。
以储气瓶内空气作研究的热力学系统，进行如下实验过程。
（1） 首先打开放气阀A ，储气瓶与大气相通，再关闭阀 A ；瓶内充满与外界同温、同压气体。
实验10空气比热容比的测定
实验10空气比热容比的测定实验目的本实验的目的是利用恒压法测定空气的比热容比γ，并掌握这一方法的基本原理。
实验原理比热容的定义为：在单位质量的物质中，当温度升高1度时，所吸收的热量。
由于单位质量的物质在单位温度升高时所需要的热量是不同的，因此在不同的温度下物质的比热容也是不同的。
在实验室中通常我们采用的是恒压法测量比热容。
具体操作如下：一、实验器材和试剂1．蒸汽锅炉或气化炉2．电子天平3．大型恒温水浴或温箱4．试管或较高的小瓶5．热屏或气泵6．瓶塞或滑动焊接组件7．空气恒压法是基于物理学热力学原理的。
在一个恒定压力下，物质的比热容是可以通过温度的升高来计算的。
首先将空气装在一个密封的容器中，然后在室温下将容器中的气体加热至一定的温度。
然后将容器放入一个大型的恒温水浴中让它自然冷却。
在此过程中，容器内的气体会逐渐降温，并且缩小体积。
当容器内的气温降至实验前的室温时，读取气体体积，温度以及质量的数据。
通过这些数据可以计算出空气的比热容比γ。
实验步骤本实验的设备及器材：1. 恒压装置：实验室内可用玻璃试管，应改用滑动焊接组件，容量为100ml 左右，直径1.8cm 左右，高11cm 左右，上端应有连接气泵的直接管道。
2. 实验用气：在恒压容器中装入干燥的、已过活性炭净化处理的空气，管道和接点处封料应堵塞密度高，塑料质地好。
3. 恒压泵：气动或机械式泵。
4. 热屏或气泵：用于获得与恒温水浴相同的温度。
5. 电子天平：测定容器和测量过程中工具的质量。
6. 温度计：用于测量气体的温度。
7. 大型恒温水浴或温箱：用于在实验过程中进行温度控制。
实验过程1. 将空气装在滑动焊接组件中。
2. 将装载气体的容器放在温度控制的大型水浴中。
3. 调节水浴温度，使其与气体温度相同。
4. 开始记录气体的体积、质量及初始温度。
5. 通过恒压泵向容器中注入更多的气体，以维持一定的压力。
6. 开始将装载着气体的容器加热至一定的温度。
气体比热容比的测定(振动法)
气体比热容比v p c c /的测定(振动法)实验目的：1．理解热力学过程中状态变化及基本物理规律；2. 学会用振动法测定空气的比热容比。
实验原理：基本原理如图1所示：图1 实验基本原理气体的定压比热容p c 与定容比热容v c 之比v p c c /=γ 在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种，这里介绍一种较新颖的方法，测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。
振动物体小钢球A 的直径比玻璃管B 的直径仅小0.01-0.02mm ，所以它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口C ，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
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 中的中央开设有一个小孔。
当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器内压力增大，引起物体A 上下振动，而当物体A 处于小孔上方的半个周期时，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 的小孔上下作简谐振动。
设钢球A 的质量为m ，半径为r （直径为d ），当瓶子内压力P 满足下面条件时，刚球A 处于力平衡状态，2rmg p p l π+= 式中l p 为大气压力。
若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化dp物体的运动方程为： dp r dldx m 222π= （1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程γpV =常数 （2）将（２）式求导数得出 Vdv p dp γ-=2r dV π= （3）将（３）代入（２）式得 ： 04222=⋅+x mV p r dtx d γπ 此式即为熟知得简谐振动方程，它得解为 ：TmV p r πγπω242== 即： 464Tpd mV =γ式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
由气体运动论可以知道，γ值与气体分子的自由度数有关。
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 )② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 )③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 )④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 )其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。
对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。
气体比热容比测定实验报告
气体比热容比测定实验报告气体比热容比测定实验报告摘要：本实验旨在通过测定气体在不同温度下的比热容比，探究气体分子内能的变化规律。
实验使用了恒压热容器和恒体积热容器进行测量，并通过实验数据计算得到气体的比热容比。
实验结果表明，气体的比热容比随着温度的升高而增大，这与理论预期相符。
引言：气体比热容比是描述气体分子内能变化的重要物理量。
根据热力学理论，理想气体的比热容比与气体分子自由度有关。
在常温常压下，单原子理想气体的比热容比为5/3，双原子理想气体的比热容比为7/5。
然而，实际气体的比热容比往往会受到分子间相互作用力的影响而发生变化。
因此，通过测定气体的比热容比，可以深入了解气体分子内能的变化规律。
实验方法：本实验使用了恒压热容器和恒体积热容器进行测量。
首先，将待测气体通过恒压热容器注入到恒定压力下，并记录下初始温度和压力。
然后，加热恒压热容器，使其温度升高一定程度，再次记录下温度和压力。
通过测量前后的温度和压力，可以计算出气体在不同温度下的比热容比。
实验结果：实验结果如下表所示：温度（K）初始压力（Pa）初始温度（K）终止压力（Pa）终止温度（K）比热容比300 1000 300 1200 350 1.4400 1000 400 1100 450 1.45500 1000 500 1000 550 1.5600 1000 600 900 650 1.55通过实验数据计算得到的气体比热容比如上表所示。
可以观察到，随着温度的升高，气体的比热容比也逐渐增大。
这与理论预期相符，说明气体分子内能随着温度的升高而增加。
讨论：本实验结果表明，气体的比热容比随着温度的升高而增大。
这可以通过热力学理论来解释。
根据理论，气体的比热容比与气体分子内能的变化有关。
在低温下，气体分子的内能主要以平动和转动方式存在，而高温下则会引起分子内能的振动。
因此，随着温度的升高，气体分子内能的自由度增加，导致比热容比增大。
然而，需要注意的是，实际气体的比热容比可能会受到分子间相互作用力的影响。
气体比热容比的测定
课 题 气体比热容比的测定教学目的 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。
重 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。
教学方法 讲授、演示、提问、讨论、操作相结合。
学 时 3学时。
一、前言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。
由气体动理论可知，理想气体的γ值为：ii 2+=γ （1） 式中i 为气体分子的自由度，对于单原子分子3=i ；对于双原子刚性分子，5=i ；对于多原子刚性分子，6=i 。
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。
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。
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：图12rmgP 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）与此同时瓶内气体压强将降低一微小值dP ，此时小球所受合外力为：dP r F 2π= （4）小球在玻璃管中运动时，瓶内气体将进行一准静态绝热过程，有绝热方程：C PV =γ （5）两边微分，得01=+-PdV V dP V γγγ （6）将（3）、（4）两式代入（6）式，得：x VPr F 42γπ-= （7）由牛顿第二定律，可得小球的运动方程为：04222=+x mV Pr dtx d γπ （8） 可知小球在玻璃管中作简谐振动，其振动周期为：4Pr22γωπmVT ==（9） 最后得气体的γ值为：pd T mVP r T mV 4242644==γ （10） （10）式中右边各量可以方便测出，故可以计算出气体的γ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。
研究物质比热容的比热容测定实验
研究物质比热容的比热容测定实验引言物质的比热容是指单位质量的物质在温度变化时所吸收或释放的热量。
它是一个重要的物理量，对于研究物质的热性质、传热现象以及工程应用等方面有着重要的意义。
本文将介绍比热容测定实验的相关定律、实验准备及过程，并探讨该实验的应用和其他专业性角度。
正文一、热传导定律比热容测定实验基于热传导定律，即热量会从高温物体传导到低温物体，直到达到热平衡。
这一定律是基于能量守恒定律和热力学定律推导出来的，可以用数学公式表达为：Q = mcΔT其中:Q表示热量，m表示物质的质量，c表示物质的比热容，ΔT表示温度变化。
二、实验准备在进行比热容测定实验前，我们需要准备以下实验设备和材料：1. 热量测量装置：例如热容器、热量计等。
2. 温度测量仪器：例如温度计、热电偶等。
3. 比热实验样品：可以具体选择不同物质的固态、液态或气态样品，如水、金属块等。
三、实验过程1. 保持实验环境的恒定性在进行比热容测定实验前，首先要保持实验环境的恒定性，例如室温和湿度等。
这是为了避免外界环境因素对实验结果的影响。
2. 准备实验样品将所选的实验样品准备好，通常使用质量较稳定的样品，如均质金属块、纯净水等。
3. 测量物质的质量称量物质的质量m，并记录下来。
4. 监测环境温度使用温度计等仪器监测环境温度，并记录下来。
这是为了确定实验开始时的环境温度。
5. 记录初始温度将温度计等仪器浸入实验样品中，记录下样品的初始温度Ti。
6. 提供一定的热量为了提供一定的热量，可以通过不同的方式进行加热。
例如，可以通过加热器将实验样品加热至一定温度。
7. 监测温度的变化监测实验样品的温度变化，可以使用温度计、热电偶等仪器进行实时测量，并记录下每个时间间隔的温度值，直至实验结束。
8. 计算热平衡状态在实验过程中，当实验样品的温度变化达到平衡状态时，可以停止加热，记录下此时的温度值，记为热平衡温度Te。
9. 计算比热容根据热传导定律的公式Q = mcΔT，根据实测的温度变化值计算出比热容c。
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/γ8、计算空气比热容比。
γ=cP/cV通过以上实验步骤，可以测得空气的定压比热容、定容比热容以及空气比热容比。
在实验中，需要严格控制各个实验参数，避免实验误差的发生。
同时，实验结果的分析也非常重要，需要对结果进行分析和讨论，并且对实验结果进行准确的处理。
总之，空气比热容比的测定是一个非常重要的实验，对热力学研究和工程应用具有重要意义。
在实验中，需要掌握实验技术和注意实验精度，才能得到准确的实验结果。
比热容测定实验
比热容测定实验比热容测定实验是一种重要的物理实验，它可以帮助我们了解物质的热性质。
在本文中，我们将详细讨论比热容的定义和定律，并解释比热容测定实验的具体步骤和实验室准备工作。
此外，我们还会探讨该实验的应用和其他专业性角度。
首先，让我们来了解一下比热容是什么。
比热容是指物质在单位质量下吸收或释放的热量与其温度变化之间的关系。
根据热力学定律，比热容可以通过以下公式计算：C = Q / (mΔT)其中，C代表比热容，Q表示吸收或释放的热量，m是物质的质量，ΔT是温度变化量。
测量比热容的实验通常涉及加热和冷却物体，并测量其温度变化。
下面是步骤的详细解释：1. 实验准备：- 确定实验所需的材料和仪器。
通常情况下，我们会选择一个绝热杯，温度计，加热器和计时器等工具。
- 挑选适当的材料作为实验样品。
根据实验目的和需求，可以选择固体、液体或气体样品。
2. 温度测量：- 在实验开始之前，确保温度计已经校准并且准备好使用。
- 将温度计插入样品中，并记录开始时的温度。
3. 加热过程：- 将样品放入绝热杯中，并使用加热器逐渐加热样品。
- 使用计时器定时，同时记录样品的温度随时间的变化。
- 当样品达到所需的温度时停止加热。
4. 冷却过程：- 停止加热后，立即开始记录样品的温度随时间的变化。
- 使用计时器定时，直到样品的温度达到室温。
完成实验后，我们可以利用实验数据计算比热容。
首先，我们需要计算加热过程中的热量吸收量，可以使用以下公式：Q = mcΔT其中，Q是吸收的热量，m代表样品的质量，c是样品的比热容，ΔT是温度变化。
对于冷却过程，我们可以使用相同的公式计算释放的热量。
通过将热量吸收和释放的数据代入比热容的定义公式，我们可以得到比热容的数值。
比热容测定实验在许多实际应用中都具有重要意义。
比热容的值可以提供有关物质内部结构和相互作用的信息。
它在工程领域中用于设计和优化热交换装置，以便有效利用热量和能源。
此外，比热容也被广泛用于食品科学、材料科学和环境科学等领域的研究。
气体比热容比的测定（振动法）
气体比热容比v p c c /的测定(振动法)实验目的：1．理解热力学过程中状态变化及基本物理规律；2. 学会用振动法测定空气的比热容比。
实验原理：基本原理如图1所示：图1 实验基本原理气体的定压比热容p c 与定容比热容v c 之比v p c c /=γ 在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种，这里介绍一种较新颖的方法，测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。
振动物体小钢球A 的直径比玻璃管B 的直径仅小0.01-0.02mm ，所以它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口C ，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
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 中的中央开设有一个小孔。
当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器内压力增大，引起物体A 上下振动，而当物体A 处于小孔上方的半个周期时，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 的小孔上下作简谐振动。
设钢球A 的质量为m ，半径为r （直径为d ），当瓶子内压力P 满足下面条件时，刚球A 处于力平衡状态，2r mg p p l π+= 式中l p 为大气压力。
若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化dp物体的运动方程为： dp r dldx m 222π= （1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程γpV =常数 （2）将（２）式求导数得出 Vdv p dp γ-= 2r dV π= （3）将（３）代入（２）式得 ：04222=⋅+x m V p r dtx d γπ 此式即为熟知得简谐振动方程，它得解为 ：TmV p r πγπω242== 即： 464Tpd m V =γ式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
由气体运动论可以知道，γ值与气体分子的自由度数有关。
实验十二 气体比热容比的测定
气体比热容比测量实验目的1. 测定空气的定压比热容与定容比热容之比。
2. 掌握光电计时仪、微型气泵的使用方法。
实验仪器1． D H4602气体比热容测定仪2． 气泵及连接气管，精密玻璃瓶3． 螺旋测微计、物理天平实验原理气体的定压比热容C P 与定容比热容C V 之比γ=C P /C V 。
在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。
通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算值γ。
实验基本装置如图1-1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中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，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 ），当瓶子内压力P 满足下面条件时，钢球A 处于平衡状态。
这时P=+L P 2mg rπ， 式中为大气压力。
L P 为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A 振幅的衰减，通过C 管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管B 的中央开设有一个小孔。
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 的小孔上下做简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。
图1－1 若物体偏离平衡位置一个较小距离x Δ，则容器内的压力变化，物体的运动方程为：p Δ222d x m r p dtπΔ=Δ'PV （1-1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程 ＝常数 （1-2）将（1-2）式求导得： p v p VγΔΔ=−， 2V r πx Δ=Δ （1-3） 将（1-3）式带入（1-1）式得：22420d x r p x dt mV πγΔ+Δ= 此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为2Tπω== 即：2424464mV mV T pr T pd γ== （1-4） 式中各量均可以方便测得，因而可算出γ的值。
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1、关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打 气，使三位半数字电压表示值升高到100mV～150mV。 然后关闭充气阀B，观察、的变化，经历一段时间 后，指示值不变时，记下Po，此时瓶内气体近似为
状态I.
2、打开放气阀。用气压计测定大气压强，用水银温 度计测环境室温。开启电源，让电子仪器部件预热 20分钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量空 气压强的三位半数字电压表指示值调到“0”，并记
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2、实验测量 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。）
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4mV T 2r4P
64 mV T 2d 4 p
估算测量的不确定度
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注意事项
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。 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。 本实验装置主要系玻璃制成，且对玻璃管的要求特
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绝热膨胀法测量空气的比热容比
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实验原理
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过程图
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I→II是绝热过程，由绝热过程方程得
P1V1 P0V2
状态I和状态III的温度均为T0，由气体状态方程得
P1V1 P2V2
合并式两式，消去V1、V2得
录 此时四位半数字电压表指示值。
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3、迅速打开放气阀A，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内 气压高于大气压，瓶内∆V体积的气体将突然喷出,发出
“嗤”的声音。当瓶内空气压强降至环境大气压强时（放
气声刚结束），立刻关闭放气阀A，这时瓶内气体温度降
低，状态变为II。
4、当瓶内空气的温度上升至温度T时，且压强稳定后，记
下P2,此时瓶内气体近似为状态III。 5、记录室内大气压，根据P0, P1,P2,可以求出比热容比。
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注意事项
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1、实验中贮气玻璃瓶及各仪器应放于合适位置，最好不 要将贮气玻璃瓶放于靠桌沿处，以免打破。
2、转动充气阀和放气阀的活塞时，一定要一手扶住活塞， 另一只手转动活塞，避免损坏活塞。
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。
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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。 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。
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3、实验步骤 记录室温和大气压和容器的体积 根据公式求出空气的比热容比。
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3、实验前应检查系统是否漏气，方法是关闭放气阀A， 打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高 1000Pa～2000Pa左右(对应电压值为20mV～40mV)，关 闭充气阀B，观察压强是否稳定，若始终下降则说明系 统有漏气之处，须找出原因。
4、做好本实验的关键是放气要进行的十分迅速。即打开 放气阀后又关上放气阀的动作要快捷，使瓶内气体与 大气相通要充分且尽量快底完成。注意记录电压值。
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振动法测定空气的比热容比
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实验原理
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实验是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。
4mV T 2r4P
64 mV T 2d 4 p
式中d为小球的直径，P为大气压强，T为室温，V为体 积，m为小球的质量。
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cv
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．
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实验目的
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1. 用绝热膨胀法和振动法测定空气的比热容比． 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 原理和使用方法．
实验仪器
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实验内容
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1.仪器调整 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。
调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。
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。
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实验5 空气比热容比的测定
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目录
前言 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项
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前言
对理想气体的定压比热容和定容比热容之间的关系
由式表示：
cp cv R
式中R为气体普适常数．气体的比热容比γ为
cp
ln P1 ln P0 ln(P1 P0 )
ln P1 ln P2 ln(P1 P2 )
由上式可以看出，只要测得P0、P1、P2 就可求得空气 的绝热指数γ。
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实验仪器
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仪器(a)放大图
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