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测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告测定空气比热容比实验报告引言：热力学是物理学的一个重要分支，研究能量转化和传递的规律。
而空气作为我们日常生活中常接触的物质之一，其热力学性质的研究对于我们理解自然界的能量转化过程具有重要意义。
本实验旨在通过测定空气的比热容比，探究空气在不同条件下的热力学特性，并对实验结果进行分析和讨论。
实验装置和步骤：实验装置主要包括恒温水槽、热容器、温度计、电磁阀和压力计等。
实验步骤如下：1. 将空气容器放入恒温水槽中，使其与水槽内的水达到相同温度。
2. 打开电磁阀，使空气容器与外界相通，并记录初始状态下的压力和温度。
3. 关闭电磁阀，将空气容器与外界隔绝。
4. 通过加热或冷却水槽中的水，使水槽内的温度发生变化。
5. 当水槽内的温度稳定后，再次记录空气容器内的压力和温度。
实验结果和数据处理：根据实验记录的压力和温度数据，可以计算出空气的比热容比。
比热容比是指在恒定容积下，单位质量的气体温度升高1度所需要的热量与单位质量的气体温度升高1度所需要的热量之比。
计算公式为：γ = Cp / Cv其中，γ为比热容比，Cp为定压比热容，Cv为定容比热容。
根据实验数据和计算公式，我们可以绘制出比热容比γ随温度的变化曲线。
通过曲线的形状和趋势，我们可以分析空气的热力学性质。
讨论与分析：根据实验结果，我们可以看出比热容比γ随温度的变化呈现一定的规律。
在低温下，γ的值较小，随着温度的升高，γ逐渐增大，直至达到一个稳定的值。
这说明在低温下，空气的热力学性质与高温下有所不同。
这一结果可以用分子动理论来解释。
在低温下，气体分子的平均动能较小，分子间的相互作用力较大，因此气体的比热容比较小。
而随着温度的升高，气体分子的平均动能增大，分子间的相互作用力减小，导致比热容比增大。
此外，实验结果还与空气的成分有关。
空气主要由氮气和氧气组成，而这两种气体的比热容比不同，因此空气的比热容比也会受到其成分的影响。
实验中可能存在的误差主要包括温度测量误差、压力测量误差以及实验装置的热量损失等。
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。
本实验所用的方法可以推广到其他气体，例如二氧化碳、氧气等。
通过对比不同气体的比热容比，可以研究它们的物理性质和反应特性。
同时，对于一些复杂的气体，其比热容会受到压力、温度等因素的影响，本实验方法可以用来研究这些影响的大小和规律。
空气比热容比的测量实验报告
空气比热容比的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量空气的比热容比，加深对热力学过程和热学基本概念的理解，掌握一种测量气体比热容比的方法，并培养实验操作和数据处理的能力。
二、实验原理空气比热容比γ定义为定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝ Cp ／ Cv。
在热力学中，理想气体的绝热过程满足方程：pV^γ ＝常数。
在本实验中，我们利用一个带有活塞的圆柱形绝热容器，容器内封闭一定质量的空气。
通过改变活塞的位置，使容器内的气体经历绝热膨胀或绝热压缩过程。
测量绝热过程中气体压强和体积的变化，从而计算出空气的比热容比。
三、实验仪器1、储气瓶：储存一定量的压缩空气。
2、打气球：用于向储气瓶内充气。
3、压强传感器：测量气体压强。
4、体积传感器：测量气体体积。
5、数据采集器：采集和记录压强和体积的数据。
6、计算机：处理和分析实验数据。
四、实验步骤1、仪器调试检查各仪器连接是否正确，确保无漏气现象。
打开数据采集器和计算机，设置好采集参数。
2、测量初始状态用打气球向储气瓶内缓慢充气，直至压强达到一定值，记录此时的压强p1和体积V1。
3、绝热膨胀过程迅速打开活塞，使气体绝热膨胀，记录压强和体积的变化，直到压强稳定，此时的压强为p2，体积为V2。
4、绝热压缩过程迅速关闭活塞，使气体绝热压缩，记录压强和体积的变化，直到压强稳定，此时的压强为p3，体积为V3。
5、重复实验重复上述步骤多次，以减小测量误差。
五、实验数据记录与处理以下是一组实验数据的示例：｜实验次数｜ p1（kPa）｜ V1（mL）｜ p2（kPa）｜ V2（mL）｜ p3（kPa）｜ V3（mL）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 1050 ｜ 500 ｜ 700 ｜ 700 ｜ 950 ｜ 450 ｜｜ 2 ｜ 1080 ｜ 480 ｜ 720 ｜ 720 ｜ 980 ｜ 460 ｜｜ 3 ｜ 1060 ｜ 510 ｜ 680 ｜ 750 ｜ 960 ｜ 440 ｜根据绝热过程方程pV^γ ＝常数，可得：p1V1^γ ＝p2V2^γ （1）p2V2^γ ＝p3V3^γ （2）由（1）式除以（2）式可得：p1V1^γ ／p3V3^γ ＝p2V2^γ ／p2V2^γ即：p1V1^γ ／p3V3^γ ＝ 1γ ＝ ln(p1 ／ p3) ／ ln(V3 ／ V1)将上述实验数据代入公式，计算出每次实验的比热容比γ，然后取平均值。
空气比热容比的实验报告Word版
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Cp 和定容比热容Cv之关系由下式表示：Cp —Cv=R （1）（1）式中，R为气体普适常数。
气体的比热容比r值为：r= Cp /Cv(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C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ的空气从活塞C1，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C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P，θ，V1），V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II（P1，θ，V1）后，迅速关闭活塞C2，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C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ时，原状态为I（P1，θ，V1）体系改变为状态III（P2，θ，V2），应满足：P1V1=P0V2（4）由（3）式和（4）式可得到：r=（log P0-log P1）/（log P2-log P1）利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2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C1，2为放气活塞C2，3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。
空气比热容比的测定-实验报告
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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=VPC 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。
若小球质量为m ，直径为d ，当其出于平衡状态时，瓶内气压P 和大气压强0P 之间满足关系：20)2/(d mgP P π+= （2） 当小球由平衡位置向下运动一个小距离x ，这导致贮气瓶内的压强变化dP ，从而小球所受合力F 为：dP d F 2)2/(π= （3）由牛顿运动方程ma F =，得：222)2/(dtxd m dP d =π （4）另一方面，由于小球振动很快，可以近似作为绝热过程处理，于是贮气瓶内气体的压强P ，直和体积V 满足（1）式的绝热方程。
空气比热容比的测量实验报告
空气比热容比的测量实验报告一、实验目的1、学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比。
2、观察热力学过程中状态的变化及基本物理规律。
3、学习使用气体压力传感器和计算机等现代实验技术手段进行实验数据的采集和处理。
二、实验原理比热容比γ是指气体定压比热容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量空气的比热容比。
实验装置主要由贮气瓶、压力表、活塞、打气球等组成。
实验时，首先关闭放气阀，通过打气球向贮气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强增大。
当压强达到一定值时，突然打开放气阀，瓶内气体迅速绝热膨胀，压强急剧降低。
由于绝热膨胀过程中，气体与外界没有热量交换，内能的减少等于对外做功。
待瓶内气体温度恢复到环境温度时，再次关闭放气阀，此时瓶内气体的压强为P1。
然后用打气球缓慢打入气体，使瓶内压强再次增大到一定值，重复上述过程，测量出第二次绝热膨胀后的压强P2。
根据绝热方程PVγ ＝常数，可得：P1V1γ ＝P2V2γ由于两次膨胀过程中，贮气瓶的体积不变，即 V1 ＝ V2 ，所以：P1γ ＝P2γ则空气的比热容比γ为：γ ＝ ln(P1 ／ P2) ／ ln(V2 ／ V1) ＝ ln(P1 ／ P2)三、实验仪器1、贮气瓶：一个带有活塞和压力表的玻璃容器，用于储存气体。
2、压力表：测量贮气瓶内气体的压强。
3、打气球：用于向贮气瓶内打气。
4、计算机及数据采集系统：用于采集和处理实验数据。
四、实验步骤1、检查实验装置的气密性，确保系统无漏气现象。
2、打开计算机数据采集系统，将压力表与计算机连接好。
3、关闭放气阀，用打气球缓慢向贮气瓶内打气，使压力表读数达到一定值（例如 12 × 10^5 Pa），记录此时的压强 P1 。
4、迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，待瓶内气体温度恢复到环境温度后，关闭放气阀。
5、再次用打气球缓慢向贮气瓶内打气，使压力表读数达到与第一次相同的值，记录此时的压强 P2 。
空气比热容比的测定实验报告
13.990
13.992
13.990
= 1.398
实验结果分析
空气的比热容比约为1.398，与双原子气体（N2，H2，O2）f=5 接近。
教师评语
单原子气体（Ar，He）f=3
双原子气体（N2，H2，O2）f=5
多原子气体（CO2，CH4）f=6
且与温度无关。
本实验装置主要系玻璃制成，且对玻璃管的要求特别高，振动物体的直径仅比玻璃管内径小0.01mm左右，因此振动物体表面不允许擦伤。平时它停留在玻璃管的下方（用弹簧托住）。若要将其取出，只需在它振动时，用手指将玻璃管壁上的小孔堵住，稍稍加大气流量物体便会上浮到管子上方开口处，就可以方便地取出，或将此管由瓶上取下，将球倒出来。
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处于力平衡状态。这时 ，式中PL为大气压力。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的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。
振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪（分50次，100次二档），采用重复多次测量。
振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，烧瓶容积由实验室给出，大气压力由气压表自行读出，并换算N/m2 。
实验步骤
接通电源，调节气泵上气量调节旋钮，使小球在玻璃管中以小孔为中心上下振动注意，气流过大或过小会造成钢珠不以玻璃管上小孔为中心的上下振动，调节时需要用手当住玻璃管上方，以免气流过大将小球冲出管外造成钢珠或瓶子损坏。
空气比热容比的测量实验报告
一、实验名称： 空气比热容比的测量二、实验目的：测量室温下的空气比热容比；学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比；观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
三、实验器材：储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、打气球）、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、连接电缆及电阻。
四、实验原理：遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；其二是测量一个系统的状态参量时，应保证系统处于平衡态。
气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比，用符号P C V C 表示（即），又称气体的绝热系数。
γpVC C γ=如图所示，实验开始时，首先打开活塞C2，储气瓶与大气相通，当瓶内充满与周围空气同压强同温度的气体后，再关闭活塞C2。
打开充气活塞C1，将原处于环境大气压强为、室温为的空气，0p 0T 用打气球从活塞C1处向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气活塞C1。
此时瓶内空气被压缩而压强增大，温度升高，等待瓶内气体温度稳定，即达到与周围温度平衡。
此时的气体处于状态I(,,)，1p 1V 0T 其中为储气瓶容积。
1V 然后迅速打开放气阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，瓶内气体做绝热膨胀，将有一部分体积为的气V ∆体喷泻出储气瓶。
当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强，瓶内0p 温度下降到（<）,此时，立即关闭放气阀门C2,。
由于放气过程较快，1T 1T 0T 瓶内保留的气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。
1p 1V 0T II 0p 2V 1T由于瓶内气体温度低于室温，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达1T 0T 到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。
稳定后的气体状态为(0T 1p III ,,)，从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
2p 2V 0T II III 总之，气体从状态I 到状态是绝热过程，由泊松公式得：II (1)110101p p T T γγγ-γ-=从状态到状态是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得II III 0210p p T T =（2）由以上两式子可以得到11200p p P P γγ-⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ （3）两边取对数，化简得 （4）()()0121lg lg /lg lg p p p p γ=--利用 （4）式，通过测量、和的值就可求得空气的比热容比的值。
空气比热容比的测定实验报告数据
空气比热容比的测定实验报告数据实验目的：本实验的目的是测定空气比热容比γ，并通过比较实验结果和理论值来验证热力学理论。
实验原理：空气比热容比γ是指在恒定压力下，单位质量空气温度变化1℃时所吸收或放出的热量与其内能变化之间的比值。
根据热力学理论，空气比热容比γ可通过以下公式计算：γ = Cp/Cv其中Cp为恒压下单位质量空气所吸收或放出的热量，Cv为恒容下单位质量空气所吸收或放出的热量。
本实验采用加热法测定空气比热容比γ。
将一定质量（m）的铜块加热至一定温度（T1），然后将其迅速放入一定体积（V）内充满空气且压强为常数（P0）的绝热容器中，使铜块与空气达到平衡状态并记录此时温度（T2）。
根据能量守恒原则可得：mCp(T2-T1) = (Cv+R)T2 - CvT1其中R为普适气体常数。
整理后可得：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv)实验步骤：1. 将绝热容器放入水浴中，使其温度达到室温。
2. 称取一定质量的铜块，并在热板上加热至一定温度（约100℃）。
3. 迅速将铜块放入绝热容器中，封闭并搅拌，使其与空气达到平衡状态。
4. 记录绝热容器内空气的压强、温度以及铜块的质量和初温度。
5. 根据公式计算空气比热容比γ。
实验数据：1. 铜块质量m：50g2. 绝热容器体积V：500ml3. 绝热容器内空气压强P0：101325Pa4. 铜块初温度T1：99℃5. 绝热容器内空气温度T2：25℃根据实验数据和公式可计算出：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv) ≈ 1.41实验结果分析：本实验测得的空气比热容比γ为1.41，与理论值相差不大。
这说明本实验方法可行，并且验证了热力学理论。
但是，由于实验中存在一些误差，如铜块和绝热容器的不完全绝热等因素，导致实验结果与理论值略有偏差。
结论：本实验通过加热法测定空气比热容比γ，得到的结果为1.41左右，与理论值相符合。
这证明了本实验方法可行，并验证了热力学理论。
大学物理实验空气比热容比的测定实验报告
大学物理实验空气比热容比的测定实验报告一、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、掌握用气体压力传感器和温度传感器测量气体的压强和温度的原理和方法。
二、实验原理气体的比热容比γ定义为气体的定压比热容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。
实验装置如图1 所示，主要由储气瓶、打气球、U 型压力计、传感器等组成。
图 1 实验装置示意图实验中，首先关闭放气阀，通过打气球向储气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强升高。
此时瓶内气体处于状态Ⅰ（P1、V1、T1）。
然后迅速打开放气阀，瓶内气体绝热膨胀，压强迅速降低，经过一段时间后达到新的平衡状态Ⅱ（P2、V2、T2）。
由于过程绝热，满足绝热方程：P1V1^γ ＝P2V2^γ又因为放气过程较快，瓶内气体来不及与外界交换热量，可近似认为是绝热过程。
同时，实验中储气瓶的容积不变，即 V1 ＝ V2，所以有：P1^γ ＝P2^γ两边取对数可得：γ ＝ ln(P1) ／ ln(P2)通过测量状态Ⅰ和状态Ⅱ的压强 P1 和 P2，即可计算出空气的比热容比γ。
三、实验仪器1、储气瓶2、打气球3、 U 型压力计4、压力传感器5、温度传感器6、数据采集器7、计算机四、实验步骤1、仪器连接与调试将压力传感器和温度传感器分别与数据采集器连接，再将数据采集器与计算机连接。
打开计算机上的实验软件，对压力传感器和温度传感器进行校准和调试。
2、测量初始状态参数关闭放气阀，用打气球缓慢向储气瓶内打气，直至 U 型压力计的示数稳定在一定值，记录此时的压强 P1 和温度 T1。
3、绝热膨胀过程迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，当 U 型压力计的示数稳定后，记录此时的压强 P2 和温度 T2。
4、重复实验重复上述步骤 2 和 3，进行多次测量，以减小实验误差。
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=m2c2ΔT2m1c1(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。
实验讨论与误差分析：1.实验过程中，可能存在温度计读数不准确、水温升高不均匀等误差因素；2.实验结果可能会受到环境温度的影响；3.实验中加热水的同时要保证绝热杯外部不受热，从而减小热量的损失。
实验结论：通过本实验测定得到空气的比热容比为γ。
实验结果可与已知的理论值进行比较。
如果两者相差较大，可能是由于实验误差及实验装置等因素造成的，需要进一步排除误差源，并改进实验方法和装置。
空气比热容比的测定实验报告
一、实验目的1. 通过实验测定室温下空气的比热容比。
2. 深入理解理想气体在绝热膨胀过程中的热力学规律。
3. 掌握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、实验原理空气的比热容比（γ）是指空气的定压比热容（Cp）与定容比热容（Cv）的比值，即γ = Cp / Cv。
对于理想气体，根据热力学定律，有γ = (Cp - Cv) / Cv。
本实验通过测量气体在绝热膨胀过程中的压强和温度变化，计算出空气的比热容比。
三、实验器材1. 储气瓶一套2. 气体压力传感器3. 电流型集成温度传感器4. 测空气压强的三位半数字电压表5. 测空气温度的四位半数字电压表6. 连接电缆及电阻7. 打气球8. 计时器四、实验步骤1. 将储气瓶充满与周围空气同压强同温度的气体，关闭活塞C2。
2. 将打气球连接到充气活塞C1，向储气瓶内充入一定量的气体，使瓶内压强增大，温度升高。
3. 关闭充气活塞C1，等待瓶内气体温度稳定，达到与周围温度平衡。
4. 迅速打开放气阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，瓶内气体做绝热膨胀。
5. 使用气体压力传感器和电流型集成温度传感器实时测量瓶内气体的压强和温度变化。
6. 记录气体膨胀过程中的关键数据，如初始压强P0、初始温度T0、膨胀后压强P1、膨胀后温度T1等。
五、实验结果及数据处理1. 根据实验数据，绘制气体膨胀过程中的压强-温度图。
2. 利用理想气体状态方程 P0V0 = P1V1 和理想气体绝热方程P0^γ = P1^γ，求解空气的比热容比γ。
3. 对实验数据进行误差分析，包括系统误差和随机误差。
六、实验结果分析1. 通过实验，测量得到室温下空气的比热容比γ ≈ 1.4。
2. 分析实验结果，发现实验值与理论值基本吻合，说明本实验方法可靠。
3. 通过实验，加深了对理想气体绝热膨胀过程中热力学规律的理解。
七、实验总结1. 本实验通过测定室温下空气的比热容比，验证了理想气体绝热膨胀过程中的热力学规律。
【大学物理实验】空气比热容比测定实验
大学物理仿真实验报告软件 04姚伟10038046一．实验名称空气比热容比测定二．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。
三．实验原理对理想气体的定压比热容Cp 和定容比热容Cv之关系由下式表示：Cp —Cv=R （1）（1）式中，R为气体普适常数。
气体的比热容比r值为：r= Cp /Cv(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C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ的空气从活塞C1，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C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P，θ，V 1），V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II （P1，θ，V后，迅速关闭活塞C2，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：在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ时，原状态为I（P1，θ，V1）体系改变为状态 III（P2，θ，V2），应满足：由（3）式和（4）式可得到：利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比r值。
四．实验装置图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C1，2为放气活塞C2，3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。
空气比热容比的测量实验报告
专业：应用物理题目：空气比热容比的测量[实验目的]（1）用绝热膨胀法测量空气比热容比。
（2）观测热力学过程中系统状态变化及基本物理规律。
（3）学习压力传感器和电流型集成温度传感器（AD590）的原理及使用方法。
[实验仪器]FD-NCD-II 型空气比热容比测定仪，包括储气瓶（玻璃瓶，进气活塞，放气活塞，橡皮塞，打气球），压力传感器及电缆，温度传感器（AD590）及电缆，数字电压表等。
[实验原理]1.温度测量AD590 电流型集成温度传感器（热敏电阻）在本实验中，我们将AD590 与6V 直流电源连接组成一个稳流源，串接5KΩ电阻，从而可产生5mV/ºC 的电压信号，即测量灵敏度S为5mV/ºC，接0—1.999V 量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02ºC 温度变化。
2.压强测量扩散硅压阻式差压传感器半导体压阻效应：半导体材料（如单晶硅）因受力而产生应变时，由于载流子的浓度和迁移率的变化而导致电阻率发生变化。
压力的变化将引起输出电压的变化，即当待测气体压强为环境大气压强P0时，调节调零旋钮，使三位半数字电压表示值Ｕ0为0 mV。
数字电压表显示的数值为Ｕ时，待测气体压强P为实验中要测量的P1、P2可表示为3.比热容比测量1）打开放气活塞C2，储气瓶与大气相通，再关闭C2，储气瓶内充满与周围外界空气同温同压的气体。
P0 为外界空气的压强，T0为外界空气的温度。
2）打开充气活塞C1，用充气球向瓶内快速充气。
充入一定量的气体后关闭充气活塞C1。
充气过程中，瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。
3）放热至瓶内气体温度稳定（与外界空气温度平衡），此时气体处于状态I（P1，V1，T0）。
4）绝热膨胀：迅速打开放气活塞C2，使瓶内气体与大气相通，立刻有部分气体喷出，当瓶内压强降至P0时，立刻关闭放气活塞C2。
在此过程后，瓶中保留的气体由状态I（P1，V1，T0）变为状态Ⅱ（P0，V2，T1）。
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，实验过程中需要精确测量温度和质量，以保证实验数据的准确性。
实验结果的准确性与误差分析：在实际实验中，由于仪器的精度和环境条件的变化，实验结果可能存在一定的误差。
例如，温度计的读数误差、称量器的精度限制等都会对实验结果产生影响。
为了减小误差，可以进行多次实验，并取平均值。
同时，可以使用更精确的仪器和检测方法，以提高实验结果的准确性。
大学物理实验空气比热容比的测定实验报告
空气比热容比的测定实验报告一.实验目的1.了解空气比热容比的概念；2.用FB212型气体比热容比测定仪测定空气的比热容比值。
二.仪器与用具FB212型气体比热容比测定仪 三、 实验原理实验基本原理如下图所示，振动物体小球A 直径比玻璃管B 直径仅小0.01～0.02mm 。
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，通过它各种气体可以注入到玻璃瓶中。
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 处于力平衡状态，这时2r mgP 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 dtxd m 222π= （1） 物体振动非常快，可看作绝热过程，满足绝热方程常数=γPV （2）将（2）式求导,,P 2x r dV VdVP d πγ=-＝并代入方程（1）得： 04222=+x mV P r dt x d γπ （3）此即是小球作简谐振动的运动方程，振动角频率为TmVP r πγπω242==由此得424264Pr 4PdT mVT mV ==γ (4) 式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
空气是许多气体的混合，一般说其中99%以上是双原子气体氮和氧，因此经典理论得出空气的γ值接近1.40。
．振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪，采用重复多次测量。
振动物体直径螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，玻璃瓶容积大气压力由实验室给出。
四.实验内容 1.实验仪器的调整（1）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，固定位置于空心玻璃管小孔附近。
（2）调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。
（3）接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节螺旋，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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空气比热容比的测定(1) 了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。
(2) 测定空气的比热容比。
(1) 热力学第一定律及定容比热容和定压比热容热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。
考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为dA = PdV ,所以热力学第一定律的微分形式为dQ =dE +dA=dE + PdV1.实验名称 2. 实验目的3. 实验原理：主要原理公式及简要说明、原理图定容比热容C v 是指1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。
由于体积不变，那么由 (1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(dQ = dE)，所以C 〔dQ 〕 dE C v = i 〒丨=—(2)i dT 丿vdT由于理想气体的内能只是温度的函数， 所以上述定义虽然是在等容过程中给出， 任何过程中内能的变化都可以写成d E = C v dT定压比热容是指1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K 实际上所吸收的热Cp ^dQ(3) 丿p由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有(dQ )冶 +___ I —___ I +I dT 丿p ■ I dT 丿dVpdT ⑷由理想气体的状态方程 PV = RT 可知，在定压过程中 理=巴，又利用dT PdE dT=Cv 代入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系C p =C v + R (5)R 是气体普适常数，为 8.31 J / mol K ，•引入比热容比丫为在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。
气体运动理论告诉我们,Y 与气体分子的自由度 f 有关（Ar 、He ） f =3, Y =1.67 对双原子气体（2、出、O 2） f = 5（2）绝热过程系统如果与外界没有热交换，这种过程称为绝热过程，因此，在绝热过程中, 所以由热力学第一定律有dA = -dE 或 PdV = -C v dT (8)由气态方程PV = RT ,两边微分，得PdV +Vd P = RdT （9）（8）、（9）两式中消去dT ，得，即得dV+ Y 竺=0(10) V对（10）式积分，就得到绝热过程的状态方程PV Y =常数(11)利用气态方程PV =RT ，还可以得到绝热过程状态方程的另外两种形式:P=常数(13)4. 实验内容用一个大玻璃瓶作为贮气瓶。
（1） 实验开始时，先打开放气阀 B 和进气阀A ,打开充气开关（左旋充气球阀门C ），使贮 气与大气相通。
将仪器显示的气压差数调零 （注意，仪器显示的是贮气瓶内气压与大气压 P 0的差）。
（2） 然后关闭放气阀B ，关闭充气开关（右旋拧紧气阀C ），用打气球向瓶内送气，使瓶内 气压上升，瓶中空气的温度也上升。
当瓶内气压比大气压高 5〜6kPa 时（瓶内气压与大气压之差由比热容比测定仪上显示），关闭进气阀 A 。
这时瓶内气温略高于环境温度，因此瓶内空气与环境有热交换，使瓶内的气压与温度都不稳定， 而是逐渐下降的。
直到瓶内气温与环境温度相同时，瓶内气压趋于稳定值P 1,这时瓶内气体处于 P —V 图中状态I （P 1、V 1、T 0）。
这T 0为环境温度。
这时记下仪器气压差显示值P 1示（瓶内气压P 1= P 0+ P 1示）。
⑶后打开放气阀A ，听到放气声，待放气声结束（仪器显示的气压差值为 0）立即迅速关 闭放气阀A ，这时瓶内有一部分空气从瓶内放出，剩余在瓶内的空气气压下降到大气P 0（仪例如，对单原子气体 Y =1.40 ,对多原子气体 (C02、CH 4)f =6, Y =1.33dQ= 0。
两边除PV dP P器上显示的与大气压差为 0）。
由于放气过程极迅速，空气又是热的不良导体，因此剩在瓶内的那部分空气从状态I （P i 、V i 、T o ）到状态n （P o 、V 2、T 2）经历的过程是绝热过程 （在放气 过程中瓶内空气来不及与外界行热交换 ）。
V 2为贮气瓶体积，V 1为保留在瓶中这部分气体在状态I （P 1、T o ）时的体积。
（4）放气后由于瓶内气压下降， 使瓶内气温也下降到 T 2 <T o ,因此放气后瓶内空气又从外 界吸收热量而使其温度上升，同时瓶内气压也上升。
到瓶内温度上升到室温 T o 时，瓶内气压趋于稳定。
记下这时仪器显示的气压差值P 2示（瓶内气压P 2=P o + P 2示），气体处于 P —V图中状态川（P 2、V 2、T o ）,从状态n 到状态川的过程是等容过程。
上述过程如图4-18所示我们以放气后瓶内的那部分气体作为考虑的对象，这部分气体 占前瓶内的大部分，但不是全部。
这部分气体在状态I 时压强为 P 1温度为T o ,而放气后压强降为P o （大气压），温度降为T 2（<T o ）, I-n 的过程是绝热过程，用绝热的状态方程（4-53） 式有n 到III 过程是等容过程，在这过程中瓶内气温又从T 2升到环境温度 T o ,气压上升到P 2。
根据等容过程的状态方程，有(15)联合（14）、（15）式<Po 丿两边取对数，即可解出 Y」nP1TnPo(16) In P -In P 2图1状态变化过程5. 注意事项1 <T o 丿A! (14)T oT2F(1)放气的过程应该特别小心，打开B阀后，瓶内空气达到大气压时应立即关闭 B阀。
(2)由于硅压力传感器灵敏度不完全相同，一台仪器配一只专用压力传感器，请勿互换。
(3)状态I的记录要注意向瓶内压入空气后关闭进气阀门 A ,等气压稳定后(即容器内温度下降到室温时)才读出P i示。
实际上只要等 P i示值稳定即可读出。
⑷状态川的压强 P2示要等到容器内气温达到室温时记录瓶内气压，实际上只要等值稳定即P2示可读出。
(5)实验内容中打开放气阀门时，当听到放气声结束应迅速关闭放气阀门，提早或推迟关闭放气阀门，都将影响实验要求，引入误差。
由于数字电压表尚有滞后显示，经计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失很一致，所以关闭放所阀门用听放气声较准确。
6.实验仪器：主要实验主要仪器的名称、型号及主要技术参数(测量范围和仪器误差)(1)实验仪器NCD-1空气比热容比测定仪。
(2)仪器介绍①NCD-1空气比热容比测定仪：1—充气球(打气球)2 —充气阀开关(气阀C)，左旋放气；打气时须右旋拧紧。
3—进气阀、4—出气阀连接电缆固定于瓶盖、 5 —压力传感器、6—温度传感器LM35。
②技术指标：①压差测量范围0.01kPa—10.00 kPa,三位半数码管显示。
② 10 kPa以上蜂鸣器报警。
③温度电压显示 0 — 19.99mV四位半数码管显示。
④稳压电源输出电压 6.00V。
7.数据记录及处理:①数据记录Po=1O3KPa②数据处理 所测空气比热容比的平均值为: —吧」—ln 108.040 宀3」103 宀3 = 1.317 In R _ In 巳 In 108. 040 x 10八3 - 104. 190 x 123相对不确定度和不确定度的计算如下:J(器)2(U P 1)2 +(呼)2(U P 2)2\ cP』6. 03 X 10-5)2X 164. 622+(2. 65 % 10-4)2% 52. 1521.7%U y = —U jf = 1.317 X 1.7%= 0. 03用不确定度表示空气比热容比的测量结果如下:Ur Y(咨Z )(( U P 1) +( PV 禹 1声2、2z\2)(UP 2)S p 16-1 =164. 32k (P^i -P 2)2S P 26-1=51.19△仪=10PaU P 1 I ~22=Q U A +U B=164.32 UP 22+=52. 15=ln(ln P -In P 0) - In(ln(ln P - In P 2)cIn V1X = = 6.03X 10」cln VIn P - In P 0P In P -1n P 2In P - In P 2 P 2cF27 = y + U y = 1. 317 ± 0. 03U 常U " = J 咒 100% = 1.7% y8. 数据分析9. 误差分析本实验中采用高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度传感器分别测量气体 的压强和温度，测量得到空气的比热容比为 1.317,与理论值1.402相比偏小，相对误差为6.1%。
造成误差的主要原因有：（1 ）实验时的工作物质是实际气体而非理想气体，它所遵循的状态变化规律与理想气体所遵循的变化规律存在差异。
推导实际气体的比热容比的计算公式，其结果必然存在理论近似误差。
（行热交换，此过程并非真正的绝热过程。
（ 4）实验装置中玻璃材料组件的端面之间均采用粘结方式。
由于粘结面大、接头多，在经常性的移动，以及温湿度变化时效的影响下，会产电压表本身灵敏度对测量结果的影响。
10. 结果的分析讨论本实验中采用高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度传感器分别测量气体 的压强和温度，测量得到空气的比热容比为 1.317，与理论值的相对误差为6.1%，误差原因已经在前面进行了分析。
相对误差计算:丫理「测沢100% 丫理二^40廿6100%“％实验时用理想气体的状态方程来2）实验时贮气瓶内气体所经历的过程并非真正的准静态过程。
（3）实验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;同时，瓶内气体总要通过容器壁与外界进生极细微的泄漏。
这种泄漏，对实验结果也有影响。
（ 5）压力传感器、温度传感器及数字。