空气比热容比

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的电流型集成温度传感器的原理及使用方法。

二、 实验器材：

贮气瓶（包括瓶，活塞二只，橡皮塞，打气球）。硅压力传感器，电流集成

型温度传感器AD590，三位半数字电压表，四位半数字电压表，6V 钾电池，电阻箱等。

三、 实验原理：

对理想气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之间的关系由下式表示：

R C C V p =-

R 为气体普适常量，气体的比热容比γ值:

V

p C C =

γ

我们以贮气瓶内空气为研究的热学系统，进行实验来测定空气的比热容比。 首先打开放气阀C 2，贮气瓶与大气相通，再关闭C 2，瓶内充满与周围空气同温（θ0）同压（P 0）的气体。开充气阀C 1,用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀C 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，即达到与周围温度平衡，此时的气体处于状态I （P 1,θ0,V 1），V 1为储气瓶的体积。

迅速打开放气阀C 2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至P 0时，立刻关闭放气阀C 2，气体到达状态II （P 0,θ2, V 2），V 2为瓶内气体及溢出瓶外气体的总体积。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，满足方程：

γγ2011V P V P ⋅=⋅

关闭放气阀C 2后，由于贮气瓶中气体温度T 1低于室温T 0，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至到达室温θ0为止，此时瓶内气体压强也随之增大为P 2，则稳定后的气体状态III （P 2，θ0，V 2）。

状态I 和状态III 的温度均为θ0，由气体状态方程得：

2211V P V P ⋅=⋅

合并上两式，消去V 1，V 2得：

)lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ

由上式可知，测的P 0，P 1，P 2就可以求出空气的γ。

四、 实验内容：

1. 用forton 式气压计测定大气压强P 0，用水银温度计测量环境室温，开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表值调到0。

2. 把活塞错C 2关闭，活塞C 1打开，用打气球把空气稳定的徐徐进入贮气瓶B 内，用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时的压强P1和温度。

3. 突然打开活塞C 2，当贮气瓶的空气压强降低至环境打气压强时，迅速关闭活塞C 2.

4. 当贮气瓶内空气的温度上升至室温时记录下贮气瓶内气体的压强P 2。

5. 用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。

五、 数据处理：

P 1=P 0+P 1’/2000 P 2=P 0+P 2’/2000 γ=log(P 0/P 1)/log(P 2/P 1)

200mv 读数相当于1.000⨯104Pa

323.14

==

γ

％＝＝

理

理6.5402

.1079

.0γγγ-=

E