空气比热容比
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。
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4 空气比热容比
状态I
绝热膨胀
状态II
等容吸热
状态III
P1 , V 1 , T 0
P0 , V2 , T1
P2 , V 2 , T 0
图2（a） 实验过程状态分析
空气比热容比
热学实验
图2（b） 实验过程状态分析
状态I至状态II是绝热过程，由绝热过程方程得:
P V1 P0V2 1
(3)
空气比热容比
热学实验
6、每次测出一组压强值 利用公式（4） 计算空气比容热比 。重复6次计算 的平 均值。
p 0， p 1， 故只需等瓶内压强稳定即可记录）p 2，
空气比热容比
热学实验
【数据处理】
P1,P2的换算公式为：
p1 p0 p1 2000；
测量 次数 测量值（mV） 状态I
p2 p0 p2 2000
空气比热容比
热学实验
4.迅速打开放气活塞2，当贮气瓶的空气压强降至 环境大气压强时（这时放气声“嗤”刚消失），迅 速 P0 , T1 关闭活塞2，此时瓶内气体状态为II（ ）。 5.当贮气瓶内空气的温度从T1上升至室温T0，且压 强稳定后，此时瓶内气体状态为III(P2，T0)，记 ( P2 , T 2 ) 下 。（注：因实验过程中室温可能有变化，
（4）由于瓶内气体温度低于室温，瓶内气体慢 慢从外界吸热，直至达到室温为止，此时瓶内气体 压强也随之增大为 p 2,气体状态变为Ⅲ ( P ,V , T ）。
2 2 0
空气比热容比
热学实验
（5）、从状态II至状态III的过程可以看作是一个等容 吸热的过程。
由状态I→状态II →状态III的过程如图2(a)、(b)所示。
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的原理
空气比热容比的测定的原理宝子们，今天咱们来唠唠空气比热容比的测定原理，这可老有趣啦！咱先得知道啥是比热容。
比热容呢，就像是每个物质特有的小脾气，它表示的是单位质量的某种物质升高或降低单位温度所吸收或者放出的热量。
不同的物质比热容不一样，就像水和铁，水的比热容比较大，所以在海边的时候，白天海水升温慢，晚上降温也慢，就很舒服啦。
那空气呢，它也有自己的比热容。
不过咱们要测定的这个比热容比，是定压比热容和定容比热容的比值哦。
定压比热容就是在压强不变的情况下，空气吸收热量和温度升高的关系；定容比热容呢，是在体积不变的时候的这种关系。
那怎么去测定这个比值呢？这里面用到的方法可巧妙啦。
有一种常见的方法是用绝热膨胀法。
想象一下，咱们有一个容器，里面装着空气。
这个容器有特殊的装置，可以让空气在里面进行一些有趣的变化。
开始的时候，容器里的空气处于一个初始状态，有一定的压强、体积和温度。
然后呢，咱们突然让容器里的一部分空气快速地跑到另一个空间里去，这个过程很快哦，快到可以近似看成是绝热过程。
啥是绝热过程呢？就是这个过程中空气和外界几乎没有热量交换，就像一个超级保温的小盒子里发生的事情。
当这部分空气跑出去之后，容器里剩下的空气压强就变了，体积也有一点点变化，温度也跟着变了。
咱们通过测量压强、体积这些量的变化，就能间接地算出空气比热容比啦。
这里面有好多好玩的物理关系呢。
根据理想气体状态方程，压强、体积和温度之间是有联系的，就像三个小伙伴手拉手一样。
当空气绝热膨胀的时候，这个方程就像一个魔法公式一样，能帮助我们根据测量到的压强和体积的变化，去推算出温度的变化。
而且啊，这个比热容比和空气分子的结构、运动方式也有点关系呢。
空气分子在容器里跑来跑去，就像一群调皮的小豆子。
在定压和定容的不同情况下，它们吸收热量后的表现不一样。
定压的时候，空气可以膨胀，分子运动的空间变大了，吸收的热量一部分用来增加内能，一部分用来对外做功；而定容的时候，分子活动的空间不变，吸收的热量就主要用来增加内能了。
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实验报告
空气比热容比的测定实验报告实验目的：通过实验测定空气的比热容比γ，并掌握测定比热容比γ的方法。
实验仪器和设备：1. 恒压燃烧器。
2. 恒流热容器。
3. 恒温水槽。
4. 数显电压表。
5. 数显电流表。
6. 热电偶。
7. 气泡管。
8. 水银柱。
9. 水银温度计。
10. 计时器。
11. 电磁搅拌器。
12. 电源。
13. 电磁阀。
14. 多用表。
实验原理：空气的比热容比γ是指空气在定压过程和定容过程中比热容的比值。
在实验中，通过燃烧甲烷气体，使空气在恒压下升温，然后将升温的空气通入恒流热容器中，测定空气的比热容比γ。
实验步骤：1. 将恒压燃烧器连接到热容器上，并点燃甲烷气体，使热容器内的空气升温。
2. 同时，将恒温水槽中的水加热至60摄氏度左右。
3. 当热容器内的空气温度升至一定温度时，打开电磁阀，使升温的空气通入恒流热容器中。
4. 测定空气通入热容器前后的电压和电流值，并记录下来。
5. 在通入空气的同时，用热电偶和水银温度计分别测定热容器内的空气温度和水的温度。
6. 测定空气通入热容器的时间。
7. 重复实验三次，取平均值作为最终结果。
实验数据处理：1. 根据测得的电压和电流值，计算通入热容器的空气的热功率。
2. 根据空气通入热容器前后的温度差，计算空气的热容量。
3. 根据通入热容器的时间，计算空气的质量。
4. 根据实验数据计算空气的比热容比γ的数值。
实验结果：经过实验测定，得到空气的比热容比γ的数值为1.4。
实验结论：通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比γ的数值，并掌握了测定比热容比γ的方法。
空气的比热容比γ的数值为1.4，这与理论值相符合，表明实验结果较为准确。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，由于燃烧器的火焰不稳定，导致空气通入热容器的温度波动较大。
为了解决这一问题，我们调整了燃烧器的气流量和火焰大小，使火焰保持稳定，从而减小温度波动。
实验的局限性：本实验中所测得的空气的比热容比γ的数值受到实验条件和仪器精度的影响，可能存在一定的误差。
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）。
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 。
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。
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。
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
空气比热容比空气比热容比是指在单位质量下，空气在温度变化时所吸收或释放的热量与温度变化之比。
它是描述空气热特性的重要参数，对于研究空气热传导、热容等方面具有重要意义。
空气比热容比又称为空气比热比，通常用γ表示。
根据定义，γ等于空气的定压比热容Cp与定容比热容Cv之比。
其中，定压比热容Cp是指空气在恒定压力下单位质量所吸收或释放的热量与温度变化之比，定容比热容Cv是指空气在恒定体积下单位质量所吸收或释放的热量与温度变化之比。
空气比热容比的数值通常介于1.3到1.4之间，一般取1.4。
这意味着在相同温度变化下，空气在恒定压力下所吸收或释放的热量要大于在恒定体积下的热量。
换句话说，空气在恒定压力下对温度变化更敏感。
空气比热容比的数值大小对空气的热传导和热容性能有着重要影响。
在热传导方面，空气比热容比越大，说明空气对热量的传导能力越强。
这是因为在相同温度变化下，恒定压力下的空气吸收或释放的热量更多，因此热量在空气中的传导速度更快。
在热容性能方面，空气比热容比越大，说明空气在吸收或释放相同热量时温度变化越小。
这是因为在相同热量下，恒定压力下的空气温度变化较小，所以空气具有较好的热容性能，能够稳定地吸收或释放热量。
空气比热容比在工程和科学研究中有广泛应用。
在空调、供暖和制冷等领域，我们需要根据空气的热传导和热容性能来设计和选择合适的设备。
在大气科学、气象学和空气动力学等领域，空气比热容比的数值对于模拟和预测大气运动、热力学过程等具有重要影响。
空气比热容比是描述空气热特性的重要参数，它决定了空气的热传导和热容性能。
根据空气比热容比的数值大小，我们可以了解到空气对温度变化的敏感程度和热量传导速度。
在工程和科学研究中，合理利用和把握空气比热容比的特性对于设计和预测具有重要意义。
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
实验3 空气比热容比的测定【空气比热容比与绝热过程】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。
在绝热过程等温过程中，理想气体的体积和压强满足绝热方程：pV C γ=所以要测量空气的比热容比，则可以创设一个空气的绝热等温过程进行测量。
对理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之关系由下式表示： R C C v p =- 式中，R 为气体普适常数。
气体的比热容比γ值为：vpCC =γ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。
【仪器及用具】DH4602气体比热容测定仪；气泵及连接气管；精密玻璃瓶【方案设计】实验基本装置如图所示，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。
在烧瓶的壁上有一CBA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 ），当烧瓶内压力p 满足下面条件时钢球A 处于平衡状态：2r mgP P L π+=式中：L p 为大气压强。
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。
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2r p π∆，物体的运动方程为：222πd x m r p dt=∆ （1） 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：PVγ=C （2）将（2）式求导数得出：P Vp Vγ∆∆=-（3） 而x r V ∆=∆2π （4）将（3），（4）代入（1）可得：（取平衡位置为x0=0，则Δx=x-x0=x ）22420d x r P x dt mVπγ+= 此式即为熟知的简谐振动的微分方程，它的圆频率为：TmVP r πγπω242==即424264Pr 4Pd T mVT mV ==γ (5)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。
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在我们进行空气比热容比的测量实验时，首先得搞清楚什么是比热容。
简单来说，比热容是物质吸收或释放热量的能力。
就空气而言，这个数值可不仅仅是个冷冰冰的数字，它关乎我们生活的方方面面，像是天气变化、气候调节等等。
想想吧，当你在炎热的夏天里大口喘气，正是空气的比热容在调节你的体感温度。
实验准备阶段，我们需要一些设备。
热水器、温度计和一个大容器，像个大桶子，里面装满水。
想象一下，水的温度从热烫的变得温暖如春，空气在其中悄悄地参与着。
温度计记录着变化，空气的角色就像在表演一场默剧，虽不显山露水，却扮演着重要的角色。
接下来，开始加热水，观察温度的变化。
温度上升的时候，空气也在悄悄吸收热量。
就像你在寒冷的冬天，穿上厚厚的外套，温暖是逐渐渗透的。
每一次的升温都让人心里涌起一股期待。
究竟这次测量能给我们带来什么样的惊喜呢？实验过程中，记录数据是至关重要的。
每一度温度的变化，每一秒的时间，都不容忽视。
就像细水长流，点滴积累，才能形成波澜壮阔的成果。
空气的比热容在这个过程中显露无疑，数据图表逐渐丰满，像是描绘出一幅美丽的画卷。
我们时而惊呼，时而沉思，空气的魅力正慢慢展现。
在测量结果中，我们发现空气的比热容比其他物质要小，这意味着它在温度变化时，热量吸收得并不多。
这一发现让人恍若穿越到科学的殿堂，深入思考，究竟这对我们的生活有何影响？比如说，在炎热的夏季，空气的冷却速度慢，正是这项特性让我们感受到一丝丝凉意。
最后，实验结果的分析是不可或缺的。
我们将数据进行整理，找出规律。
比热容的具体数值、计算公式、甚至误差分析，全部一一列出。
这一刻，所有的努力似乎都得到了回报，数据背后蕴含的知识让人倍感充实。
通过这次实验，我们不仅仅测量了空气的比热容，更深入地理解了自然界的奥妙。
总的来说，这次实验不止是对空气比热容的测量，它是一次探索之旅。
每一次的温度变化，每一次的记录，都是在为科学的天空增添一抹亮丽的色彩。
空气在我们的生活中无处不在，而它的比热容则是这幅画卷中不可或缺的部分。
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。
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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。