空气比热容比的测定

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空气比热容比的测定

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vp 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γγ2011V 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：2211V 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。

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。

空气比热容比的测量

空气比热容比的测量空气比热容比是指空气在一定条件下单位质量的比热容和常压下的比热容之比。

它是气体的热力学特性之一，具有重要的理论和实际应用价值。

在机械工程、热工学、燃气轮机等领域中，经常需要测量空气比热容比，以便判断热工系统的性能和优化设计。

空气的比热容是指在单位质量的物质中升高1度温度所吸收或释放的热量。

常压下的空气比热容Cp和容积比热容Cv分别为1.005 kJ/(kg·K)，0.718 kJ/(kg·K)。

而空气比热容比γ=Cp/Cv=1.4。

当气体分子自由运动的程度大于等于气体分子间距离时，气体可以看做是理想气体，此时γ为恒定值。

测量空气比热容比的方法很多，其中最常用的方法是等容法。

等容法是指将气体充满在容积固定的密闭容器中，加热至一定温度后测量气体压力的变化，从而得出其比热容比。

在测量中，需要注意以下几点：1. 测量前需要将容器内的空气抽气至低压（负压力），去除容器内残留的空气和水汽等杂质，以保证实验结果的准确性。

2. 测量过程中应尽量避免容器内的气体流动和对流现象，以确保气体温度均匀。

3. 测量时需要控制气体加热的速率和温度的稳定性，而且加热的时间不应过长，以免超过气体的极限耐受范围。

4. 在测量过程中，需将气体表面的压力以及容器外气体的温度、压力等参数同时测量，以便计算出实验结果。

通过等容法测量空气比热容比的实验步骤如下：1. 将密闭容器中的空气抽气至低压，达到真空状态，然后密闭容器。

2. 将容器放入稳定的温度控制设备中，并调节温度至所需的加热温度。

3. 开始对容器加热，保持恒定的加热速率和稳定的温度。

4. 在加热过程中，测量气体内部的压力和容器外部的温度和压力。

5. 当容器内部气体达到一定温度时，停止加热并记录气体内部的压力。

6. 计算出空气在不同温度下的比热容值，从而得出空气的比热容比γ。

通过等容法测量得到的空气比热容比可以与理论值做比较，从而判断实验结果的可靠性和精度。

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 I3.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 II4.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：图2 气体的状态变化过程曲线II I →为绝热过程，有绝热过程方程得：rr V P V P 2011= （5-2）III I →为等温过程，由等温过程方程得：2211V P V P = （5-3）由（5-2）（5-3）可得：2101ln ln ln ln P P P P --=γ （5-4）由（5-4）可以看出只要测得0P ，1P ，2P 就可以得空气的比热容比r 。

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 ,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。

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,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。

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。

空气比热容比的测量

实验4-4 空气比热容比的测量气体的比热容比γ(又称绝热指数)是一个重要的热力学参量，经常出现在热力学方程中。

测量γ的方法有多种，绝热膨胀测量是一种重要的方法。

传统的比热容比实验大多是利用开口U 型水银压力计或水压力计测量气体的压强，用水银温度计测量温度，测量结果较为粗略，实验误差大。

本实验采用的是高精度、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，克服了原有实验的不足，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量空气的比热容比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．了解硅压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法。

【实验原理】1．测量比热容比的原理气体受热过程不同，比热容也不同。

气体等容及等压过程的比热容分别称为定容比热容V C 和定压比热容p C 。

定容比热容是将kg 1气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高C 1︒时所需的热量；而定压比热容则是将kg 1气体在保持压强不变的情况下加热，当其温度升高C 1︒时所需的热量。

显然，后者由于要对外作功而大于前者，即V p C C >。

气体的比热容比γ定义为定压比热容p C 和定容比热容V C 之比，即Vp C C =γ (4-4-1)测量γ的实验装置如图4-4-1所示。

我们以贮气瓶内空气作为研究的热力学系统，进行如下实验过程。

(1) 首先打开放气活塞2，贮气瓶与大气相通，再关闭放气活塞2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。

(2) 打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭进气活塞1。

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(室温)平衡，此时的气体处于状态Ⅰ),,(011T V p 。

1-进气活塞；2-放气活塞；3-AD590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂图4-4-1 实验装置简图数字电压表(3) 迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内气体压强降到0p 时，立即关闭放气活塞2，将有体积为V ∆的气体喷泻出贮气瓶。

空气的比热容比测量

空气的比热容比测量【实验目的】（1）掌握用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

（2）了解热力学过程中气体状态如压力、体积、温度的变化及其变化关系。

（3）观察热力学过程中气体吸热放热的过程。

（4）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】在热力学过程中，对于一定量的气体，随着其状态（温度、体积、压力）变化过程的不同，比热容的数值也不相同。

同一种气体在不同的过程中有不同的比热容，常有比定压热容和比定容热容，分别以c p和c V表示。

根据热力学第一定律，在等容过程中，气体吸收的热量全部用来增加它的内能；在等压过程中，气体吸收的热量一部分用于增加其内能，另一部分转化为气体反抗外力而作的功。

所以气体要升高一定的温度，在等压过程中吸收的热量要比等容过程中多，因此气体的c p比c V大。

对理想气体的比定压热容c p和比定容热容c V，它们之间的关系满足迈耶（Meyer）公式：c p－c V＝R式中R —— 气体的普适常数。

气体的比热容比（γ ）定义为γ＝c p/c V气体的比热容比是一个重要的物理量，它与气体的性质有关，γ 经常出现在热力学方程中。

如图3.2.1所示，我们以储气瓶内的空气作为对象 —— 热学系统来进行研究，实验过程如下：（1）首先打开放气阀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（p0，T0）的气体后，再关闭C2。

（2）打开充气阀C1，将原来环境处于大气压强p0，室温T0的空气，用充气球从活塞C1处向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀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（p1，V1，T0）。

（3）然后迅速打开放气阀活塞C2，使瓶内气体与外界大气相通，瓶内气体做绝热膨胀，将有一部分体积为∆V的气体喷泻出储气瓶。

当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强p0，瓶内温度下降到T1（T1<T0），此时，立即关闭放气阀活塞C2。

空气比热容比的测定

2
1 5
4 3
压强调零
温度
1. 进气活塞 C1
2. 放气活塞 C2
4. 气体压力传感器 5. 704 胶粘剂
3. AD590 传感器
图 2-8-4 空气比热容比测定实验装置图
3
AD590 测温原理：
6V
AD590
测
5KΩ
量
端
图 2-8-5 AD590 温度传感器测温原理图
AD590 接 6V 直流电源后组成一个稳流源，见图 2-8-5，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，灵敏度即可达到 0.02℃。【实验内容】 1．按图 2-8-5 接好仪器的电路，AD590 的正负极请勿接错，用动槽式水银气压表测定大气压强 P0，用水银温度计测环境室温 T0 。开启电源，打开活塞 C1 和 C2，将电子仪器部分预热 20 分钟，然后再用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表表示值调到零。 2．关闭活塞 C2，活塞 C1 仍然打开。先用打气球把空气缓缓压入贮气瓶内，当瓶内气体压强变化约 100mV~120mV 左右时，停止打气，然后关闭进气活塞 C1。待读数稳定后，记录瓶内气体压强均匀稳定
什么？） 4．重复测量 7 次，计算实际压强值 P1 和 P2，代入公式（2-8-8）进行计算，求得空气比热容比值 γ 及其平均值。 5．将测出的 γ 值与理论值 γ = 1.403 比较，计算相对不确定度 E。【实验数据记录及处理】
P0 =
Pa ； T =
K ； P1,2 = P0 + P1',2 / 2000 （105 Pa）
时的压强显示值 P1′ （mV）和温度显示值 T1′ （mV）。

实验 5 空气比热容比的测定

2 r 4 p
(4)
式中各量均可方便测得，因而可算出值。由气体运动论可以知道，值与气体分子的自由度数有关，对单原子气体（如氩）只有三个平均自由度，双原子气体（如氢）除上述3个平均自由度外还有2个转动自由度。对多原子气体，则具有3个转动自由度，比热容比与自由度 f 的关系为。理论上得出：单原子气体（Ar，He）双原子气体（N2 f=3 f=5 γ=1.67； γ=1.40；
二、实验原理
气体的定压比热容 CP 与定容比热容 CV 之比。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，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
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
d 2x m 2 r 2 p dt
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

实验一空气比热容比的测定

实验一空气比热容比的测定实验一：空气比热容比的测定一、实验目的1.学习和掌握空气比热容比的概念和测量方法。

2.通过实验测定空气的比热容比。

3.理解比热容比与物质分子热运动的关系。

二、实验原理空气的比热容比（又称比热容比系数）定义为，当温度升高1度时，1千克物质所需的热量与1千克干空气所需的热量之比。

它反映了物质在热传导过程中吸收和释放热量的能力，可以用来评估材料的热性能。

本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

三、实验步骤1.准备实验器材：一气缸、一个压力表、一个温度计、一个恒温水槽、一个空气压缩机、计时器和称量纸。

2.将恒温水槽设定在不同温度值（如0℃、25℃、50℃），测量恒温水槽的实际温度。

3.将压力表和温度计安装在气缸上，连接空气压缩机，开启空气压缩机，将气缸内的空气加热到预定温度（如25℃）。

4.记录压力表和温度计读数，根据压力和温度数据计算湿空气的密度。

5.用称量纸称量湿空气的质量，将其输入计算公式，得到实验数据。

6.改变恒温水槽设定温度，重复步骤3至步骤5，得到足够数量的数据点。

四、实验数据分析通过实验得到了如下数据：着温度的升高，空气分子热运动增强，导致热传导能力增强，比热容比增大。

五、实验结论通过本实验，我们成功地学习了空气比热容比的概念和测量方法，并掌握了绝热膨胀法测定空气比热容比的实验方法。

实验数据表明，随着温度的升高，空气的比热容比增大，这与空气分子热运动增强导致热传导能力增强的理论相符。

本实验不仅有助于我们理解空气的热性质，也为今后研究其他物质提供了有效的实验方法和思路。

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。

空气比热容的测定

空气比热容的测定
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气体的定压比热容与定容比热容都是热力学过程中的重要参量，其比值Y 称为气体的比热容比，也叫泊松比。

测定比热容比在绝热过程的研究中有许多应用，如气体的突然膨胀或压缩，以及声音在气体中传播等都与比热容比有关。

【实验目的】
(1) 用绝热膨胀方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及使用方法。

【实验原理】
关于比热容
所谓比热容就是在一定条件下每升高(或降低) 单位温度时吸收(或放出) 的热量。

绝热过程
如果物质在状态变化的过程中没有与外界交换热量，成为绝热过程。

通常把一些进行的较快( 仍可以是准静态的) 而来不及与外界交换热量的过程，近似看作绝热过程。

注意事项】
(1) 实验在打开放气活塞放气时，当听到放气声结束应迅速关闭活塞，提早或推迟关闭活塞，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。

如用计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，与放气声产生消失很一致，所以关闭放气活塞用听声更可靠些。

(2) 实验要求环境温度基本不变，如发生环境温度不断下降情况。

可远离实验仪适当加温，以保证实验正常进行。

实验报告空气比热容比的测定

1. 实验名称空气比热容比的测定 2. 实验目的(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。

3. 实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图(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PdV dA =，所以热力学第一定律的微分形式为PdV dE dA dE dQ +=+= (1)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(d Q ＝d E )，所以dTdE dT dQ C v v =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(2) 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，实际上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 所吸收的热量。

即pp dT dQ C ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(3) 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有dT dV pdT dE dT dQ pp +⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛(4) 由理想气体的状态方程PV ＝RT 可知，在定压过程中P R dT dV =，又利用v C dTdE=代入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系R C C v p +=(5)R 是气体普适常数，为8.31 J / mol· K ，引入比热容比γ为v p C C /=γ(6)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，γ与气体分子的自由度f 有关ff 2+=γ(7) 例如，对单原子气体(Ar 、He),3=f 67.1=γ对双原子气体(N 2、H 2、O 2)5=f40.1=γ，对多原子气体(CO 2、CH 4),6=f 33.1=γ(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，d Q ＝0。

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。

空气比热容比的测定

空气比热容比的测定用绝膨胀法测量空气的比热容比2）观测过程中状态变化的基本规律3）学习其他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空气比热容比测定仪，包括储气瓶（瓶、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、电压表、电阻箱等。

预习提示1）测量空气比热比的基本公式是什么？2）了解测量空气比热容比的装置中压力传感器和温度传感器的工作原理3）了解测量空气比热容比的基本实验步骤，列出实验数据表实验原理对于理想气体，其压力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pvγ等于恒量的规律，其比定压热熔Cp和比定容热熔Cv的关系为 Cp-Cv=R γ=CpCv式中，R摩尔为气体常数，γ为气体比热容比。

如图4、5-1所示，将储气瓶内空气昨晚研究的热力学系统，进行图所示的实验过程1）打开放气活塞C2，将储气瓶与大气相通，再关闭C2，储气瓶内充满与外界空气同温同压的气体。

P0为空气的压强，T0为空气的温度。

2）打开充气活塞C1，用充气球向瓶内快速冲入一定量的气体，然后关门充气活塞C1、充气过程中瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。

充气过程结束后，瓶内气体即刻经历邓蓉放热过程，最终达到稳定态瓶内气体温度稳定，此时躯体处于状态I（P1，V1，T0）。

3）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，立即关门放气活塞C2，由于放气过程较快，瓶内白流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。

此时瓶内气体处于状态2（p0，V2，T1）。

4）关闭放气活塞C2后，瓶内气体温度T1低于室温T0，因此瓶内气体将从外界吸热直至达到热平衡，即气体由状态2经历一个等容吸热过程，最终处于稳定状态3（p2，V2，T0）这样我们得到如下关系（以绝热膨胀后l留在瓶中的气体作为研究对象）在此处键入公式。

；1-2是绝热过程，由绝热过程方程得（对理想气体，等熵指数k=γ，故遽尔过程公式中可用γ代替k）p1p0γ-1=T0T1γ对理想气体，2—3气体状态变化P-V图如图4、5-3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量空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数。

【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工作原理及使用方法。

【实验原理】对1mol 理想气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之间关系如下：C P -C V =R （R 为气体普适常数）（1）气体的比热容比γ为：γ=V P C C / （2）气体的比热容比γ也称为气体的绝热系数，在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的物理量。

如图1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究对象，定义P 0为环境大气压强、T 0为室温以及V 2为储气瓶体积，进行如下实验过程：图1实验仪器简图（1）首先打开放气阀A ，使储气瓶与大气相通，再关闭A ，则瓶内将充满与周围空气等温等压的气体。

（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，且达到与周围环境温度相等，定义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 ，由于放气过程较快，瓶内气体来不及与外界进行热交换，可以近视认为是一个绝热膨胀的过程。

此时，气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态Ⅱ（0P ,2V ,1T ）。

（4）由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为2P ，气体状态变为Ⅲ（2P ,2V ,0T ）。

从状态Ⅱ→状态Ⅲ的过程可以看作是一个等容吸热的过程。