空气比热容比的测定实验手册
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。
空气比热容比的测定
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！134页实验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。
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。
气体比热容比的测定实验
气体比热容比C P /C V 的测定引言比热容是物性的重要参量，在研究物质结构、确定相变，鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。
本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容的方法。
【一】实验目的测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。
【二】实验仪器1.DH 4602气体比热气体比热容比测定仪2.支撑架3.密玻璃容器4.气泵计时器操作1.打开电源，程序预置周期为T=30（数显），即：小球来回经过光电门的次数为T=2n+1次。
2.据具体要求，若要设置50次，先按“置数”开锁，再按上调（或下调）改变周期T ，再按“置数”锁定，此时，即可按执行键开始计时，信号灯不停闪烁，即为计时状态，当物体经过光电门的周期次数达到设定值，数显将显示具体时间，单位“秒”。
须再执行“50”周期时，无须重设置，只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”，再按“执行”键，便可以第二次计时。
（当断电再开机时，程序从头预置30次周期，须重复上述步骤）【三】实验原理气体的定压比热容C P 与定容比热容C V 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，通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。
实验基本装置如图10-1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2L r mg P P π+=，式中P L 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。
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。
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 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；
P 1V2 P 0V2
状态 I 和状态 III 的温度均为 T0，由气体状态方程得
（1）
P1V1 P2V2
合并式（1） 、式（2） ，消去 V1、V2 得
（2）
ln P1 ln P0 ln( P1 / P0 ) ln P1 ln P2 ln( P1 / P2 )
（3）
由式（5）可以看出，只要测得 P0 、 P 1、 P 2 就可求得空气的绝热指数 。
实验 5
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。
1
图1
实验装置简图
图 2 气体状态变化及 P-V 图
（4）由于瓶内气体温度 T1 低于室温 T0 ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温 T0 为 止，此时瓶内气体压强也随之增大为 P2 。则稳定后的气体状态为 III（ P2 , V2 , T0 ） 。从状态 II→状态 III 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。由状态 I→II→III 的过程如图 5 所示。 I→II 是绝热过，O2）
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。
实验九 空气比热容比测定
实验九空气比热容比测定一、实验目的1.学习利用间接方法测定气体比热容比的实验方法和实验原理；2.验证气体比热容比与物质状态有关的现象。
二、实验原理气体比热容比的测定原理是利用一个绝热容器，其中装有一定质量的气体。
在恒定压力下，给气体一定热量，观察气体的温度变化，并根据热力学定律来计算气体的比热容比。
在绝热容器内，气体可以看做一个整体，所接受的热量可以用热量定理来表达：Q = mCpΔT其中，Q是所加的热量，m是气体的质量，Cp是气体的比热容，ΔT是气体温度的变化。
因为绝热容器内没有热量流出或流入，所以Q的大小可由电功率计测出，即：Q = I×V×t其中，I是电流强度，V是电压，t是加热时间。
将以上两个公式联立，可以得到气体的比热容公式：但实验中的气体并不是完全绝热的，所以还需要考虑气体的放热损失，公式可修正为：Cp = I×V×t/(mΔT + Q损失)其中，Q损失表示气体在放热过程中所损失的热量。
三、实验步骤1.将加热丝固定在绝热容器底部，而使其不接触到容器壁，连接电源，注意仪器接线正确，开启加热开关，预热约15分钟，使它内部温度稳定在室温以上20℃。
然后关闭加热开关，等待温度恢复至室温后，记录室温室压，此作为实验开始时的压力。
2.利用压缩泵将气体压入绝热容器中，记录气体的质量m。
然后将容器盖上并将盖子扣紧。
3.打开电源，开启加热开关，记录电源电流强度，电源电压和加热时间，等待热平衡后，记录气体的最终温度。
4.关闭加热开关，断电，利用温度计记录气体温度的变化（至少记录5组温度），并用这些数据计算出气体的比热容比，注意每次计算的ΔT需取平均值。
5.将解锁螺丝轻松，将压力放出，使长度和直径为L和D的铜管中维持恒定的气体质量。
6.重复以上实验，改变气体的质量m，至少做两次。
7.误差分析和实验报告书写。
四、实验结果处理按照上述实验步骤进行实验，得到如下数据：实验数据表实验次数质量m/kg 电流I/A 电压V/V 加热时间t/s ΔT/℃Q损失/J Calculated Cp/J·kg-1·℃-11 0.15390 1.00 80.0 300 76.3 38.7 941.092 0.16812 1.00 90.0 300 78.1 38.7 900.803 0.17856 1.00 100.0 300 80.5 38.1 903.83根据实验数据和上文中的计算公式，计算出不同质量条件下气体的比热容比，并绘制出质量和比热容比间的关系曲线图。
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。
空气比热容比测定(实验讲义)
空气比热容比的测量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，又称作绝热指数，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定空气的压强，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。
【实验原理】设有一个带有两个活塞的容器，如图1所示：其中活塞1C 接充气球，活塞2C 与环境大气相通(大气压强为0P ，室温为0T )。
若打开活塞1C (关闭活塞2C )，用充气球将空气缓缓压入容器中，此时容器内气体压强增大，温度稍有升高，待气体温度下降至室温0T ，且压强稳定时，其压强为1P ，体积为1V 。
然后，关闭活塞1C ，并突然将活塞2C 打开，气体迅速喷出，待容器内空气回复到环境压强0P 时，将活塞2C 急速关闭。
这时，原容器内空气的体积变2V (包括放出一部分气体)，温度降为1T 。
容器内空气压强变化和温度变化都极快，以至于空气与容器壁之间来不及传递热量，此过程可看做绝热过程，因此满足：g g ·=·2011V P V P (1)式中，g 为气体绝热指数。
活塞2C 关闭后，容器内空气温度回升。
当回升到放气前初始状态温度0T 时，其压强为2P ，因此，放气前图1(a)至放气后气体温度回升到室温图1(c) 这一过程可视为等温过程，由理想气体状态方程得：2211V P V P ·=· (2) 由公式(1)和公式(2)解得： 2101p lg p lg p lg p lg --=g (3) 【实验仪器】本实验采用的空气绝热指数测定仪如图2所示，它由扩散硅压力传感器P 、集成温度传感器)590AD (T 、数字电压表(二只)、直流稳压电源E 、固定取样电阻R 、大玻璃容器、打气球及导线等组成。
扩散硅压力传感器连同内部电源及数字电压表用于测量容器内的气体压强，该测量装置的转换灵敏度为kPa /mV 20，它显示的是容器内的气体压强大于容器外环境大气压的压强差值，集成温度传感器)590AD (T 为线性测量元件，它的灵敏度为C /A 00.1°m ，环境大气压强可以用福廷式气压计或指针式气压计测量。
实验空气比热容比的测定
大学物理实验
4. 空气比热容比的理论值为1.42 5.由于差压传感器有滞后现象，因此即使温度恢复
到放气前的温度，也需要等待片刻。 6.注意系统密封性，检查是否漏气。
大学物理实验
思考题：
1. 该实验的误差来源主要有哪些？ 2. 本实验关键的是哪一个环节？ 3.如何检查系统是否漏气？如有漏气，对实验结果
故瓶内一部分气体冲出瓶外（虚线上方的气体冲出
瓶外），等温度与外界温度相等时，此时瓶内气压
为P2，有
P2 P0 h2
K (2)
大学物理实验
实验中系统经历三个状态:
Ⅰ (P1,V1,T0 ) 绝热膨胀Ⅱ (P0,V2,T2 ) 定容 升温Ⅲ （P2，V2，T0）
气体由状态I至状态II是绝热过程，应有：
实验3.4 空气比热容比的测定
实验目的 实验仪器 实验原ห้องสมุดไป่ตู้ 实验内容和步骤 思考题
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大学物理实验
实验目的：
1.学习用绝热膨胀法测定空气的比热容 比γ。
2.观察绝热膨胀，等容升温等过程中的 状态变化，进一步理解其中的物理规 律。
数据处理：
序号
V1
V2
1
2
3
4
5
结果表示为：
大学物理实验
大学物理实验
注意事项：
1.差压传感器和温度传感器若未连接到测试仪上 时，两数字表显示为随机状态。
2.根据差压传感器的有关参数及实际测量结果，每 毫伏电压降相当于1.47cm水柱的高度。
3.打气时注意差压表读数，一般毫伏表读数在1516毫伏即可，不要超过数字毫伏表的量程（20毫 伏），否则压差过大会损坏差压传感器 。
空气 比热容 测定 实验
空气比热容比测定实验一、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。
二、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θ0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（P0，θ0，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，θ0，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^r=P2V2^r （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θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态III（P2，θ0，V2），应满足：P1V1=P0V2 （4）由（3）式和（4）式可得到：r=(logP0-logP1)/(logP2-logP1) （5）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。
三、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。
实验16 空气比热容比的测定
实验16 空气比热容比的测定教学目标重点与难点实验内容。
•把平均值与理论值教学方法教学过程设计一．讨论1．什么是气体的比热容比？气体的比热容比γ 值为定压热容C P 和定体热容C V 之比值，即 ；气体的的比热容比γ也称为气体的绝热系数。
2．什么是气体的定压热容C P 和定体热容C V ？气体的比热容有定压热容C P 和定体热容C V两种。
定压热容C P 是在保持压强不变情况下，1kg气体温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量。
定体热容C V 是在保持体积不变情况下，1kg气体温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量。
3．如何测定气体的的比热容比γ ？① 如图1所示，先关闭活塞C 2 ，将处于环境大气压强P 0、室温t 0 的空气从活塞C 1 处快速送入贮气瓶B 内，瓶内空气达到状态Ⅰ′（P 1′，t 1′，V 1），因为快速打气时瓶内空气压缩很快，可以近似地看作是一个绝热压缩过程，这过程使瓶内空气压强增大，温度升高，故P 1>P 0 、 t 1′> t 0 。
② 关闭活塞C 1，瓶内空气稳定后，达到状态Ⅰ（P 1，t 0，V 1），V 1为 贮气瓶容积，系统从状态Ⅰ′到状态Ⅰ的过程是一个等容放热过程，其温度从t 1′降到 t 0 ，使压强从P 1′降到 P 1 ，见图2所示。
③ 突然打开活塞C 2 ，使瓶内空气与大气相通，系统达到状态Ⅱ（P 0、t 1 、V 2）后，迅速关闭活塞C 2 ，由于放气过程很短，从状态Ⅰ到状态Ⅱ可认为是一个绝热膨胀过程，P 1< P 0， t 0 < t 1，这个绝热过程应满足方程为，即。
④在关闭活塞C2之后，处于状态Ⅱ（P、t1、V2）的气体温度将升高，当升到温度t时，系统改变为状态Ⅲ（P2 ，t，V2），从状态Ⅱ到状态Ⅲ的过程是一个等容吸热过程，其温度从t1升到t0，使压强从P升到P2。
⑤气体体系从状态Ⅰ（P1，t，V1）改变为状态Ⅲ（P2，t，V2）是一个等温膨胀过程，应满足即由此可求得空气的比热容比 值为：4．空气比热容比测定仪的压力传感器是如何测量压强？扩散硅压力传感器与仪器放大器相接，再配三位半数字电压表显示待测气体压强。
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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⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛=
V P C 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：
2
0)
2/(d mg
P 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/(dt
x
d 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。
将（1）式求导，可得：
dV V
P dP γ
-
= （5） 再将x d dV 2)2/(π=代入上式，有：
x V
P d dP 42γ
π-
= （6）
把（6）式代入（4）式中，消去dP 后，得到一个关于变量x 的方程：
02
22=+x dt
x d ω （7） 其中mV
P d 16422
γ
πω=。
这是一个简谐振动方程，其周期为：
mV
P d T 16224
2γ
ππ
ω
π
=
=
（8）
化简后可得：
4
264Pd
T mV
=
γ （9） 若实验直接测得小球振动周期T 、小球质量m 、直径d 、贮气瓶体积V ，再由（2）式计算出贮
气瓶内气体的压强P ，最后把这些数据都代入上面的（9）式，比热容比γ值就可以得到了。
[ 预习思考题 ]
1） 为什么γ值大于1？
2） 理论上γ值与气体分子的自由度有关，对于单原子气体（比如氦气）、双原子分子（比如氢气、
氧气）、多原子分子气体（比如二氧化碳）的γ值分别是多少？从而解释为什么空气的比热容
比标准值）402.1=air γ ?
[ 实验内容与步骤 ]
1、实验步骤
（1） 用螺旋测微计和天平分别测量小球的直径d 、质量m 。
测量备用小球的直径即可，请勿
取出贮气瓶中的小球。
（2） 读出贮气瓶体积V （已标注在每个瓶上了）和大气压强0P 。
（3） 按图-1连接接好实验装置。
（4） 由小到大调节气泵的输出气量，使得小球有规律地均匀振动。
注意：小球的振幅不宜过
大，小球向下运动时不能碰到下面的限位弹簧，向上不能碰到管顶端的限位胶圈。
观察周期记录仪上的指示灯，应随着每次振动而有规律地闪烁，这就表示可进入下一步测量振动周期了。
（5） 根据实验仪器主控窗口中的提示依次输入“实验气体类型”、“小球的直径d ”（分别输入
三次测量数值）、“小球质量m ”、“玻璃容器（贮气瓶）体积V ”、“大气压强0P ”、“振动次数”（100=N 次）。
然后开始小球振动周期T 的测量，重复测量5次。
（6） 实验完成后再次输入大气压强0P 的数值。
（7） 若实验结果与γ的标准值1.402偏差超过5%，请调整仪器重新测量。
若实验结果偏差在
5%之内，可以关闭气泵，结束实验。
2、数据记录与处理
（1） 本实验的原始数据记录表如表-1所示。
把测量数据填入表-1（见附后）中。
（2） 根据实验数据，用（9）式计算空气的比热容比γ。
注意：（9）式中的压强P 是指瓶内气
压，而不是大气压强0P 。
利用误差分析理论，写出误差的表达式，由每个原始数据的误
差计算出比热容比γ的不确定度γ∆，写出γ的标准表达式γγγ∆±=。
同时，将测量结果同标准值air γ=1.402比较，计算百分偏差(%)E 。
[ 习题与讨论 ]
（1） 如果理论模型和公式推导都是成立的，那么误差就仅仅来源于每个原始数据的测量。
这样标准值air γ就应该在γγ∆±的范围内，即：
γγγ∆≤-air （10）
你的实验结果满足（10）式吗？
（2） 如果你的实验结果不满足（10）式，这说明了什么？试分析理论模型和公式推导
中可能带来误差的地方。
[ 参考文献 ]
[1] 王植恒，何原，朱俊主编， 大学物理实验， 高等教育出版社，2008，118~125 [2] 王云才主编，大学物理实验教程， 科学出版社，2008年，127~130
附：
表-1空气比热容比的测量原始数据记录表。