实验一 空气定压比热容测定
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的变化及基本物理规律。
3、学习使用气压计、温度计等实验仪器。
二、实验原理气体的比热容比γ定义为定压比热容 Cp 与定容比热容 Cv 之比，即γ ＝ Cp ／ Cv 。
对于理想气体，比热容比γ只与气体分子的自由度有关。
单原子分子气体（如氦、氖等）γ ＝ 5/3，双原子分子气体（如氧气、氮气等）γ ≈ 7/5。
本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
实验装置主要由储气瓶、玻璃管、气阀、压强计等组成。
实验过程中，首先关闭放气阀，使瓶内充满一定压强的气体。
打开放气阀，瓶内气体迅速绝热膨胀，压强降低，温度也随之降低。
由于放气时间很短，可以认为这是一个绝热过程。
绝热过程满足方程：p1V1^γ ＝p2V2^γ其中 p1、V1 为膨胀前气体的压强和体积，p2、V2 为膨胀后气体的压强和体积。
当瓶内气体压强从 p1 变化到 p2 时，测量出相应的压强值，再根据储气瓶的体积，就可以计算出空气的比热容比γ。
三、实验仪器1、储气瓶：储存一定量的气体。
2、压强计：测量瓶内气体的压强。
3、温度计：测量气体的温度。
4、气阀：控制气体的进出。
四、实验步骤1、实验前准备检查实验仪器是否完好，储气瓶及各连接处是否漏气。
读取初始压强 p0 和环境温度 T0 。
2、打开放气阀，使瓶内气体迅速绝热膨胀，待瓶内压强稳定后，关闭放气阀。
3、等待一段时间，使瓶内气体温度恢复到环境温度，读取此时的压强 p1 。
4、重复步骤 2 和 3 多次，记录多组数据。
5、实验结束后，整理实验仪器。
五、实验数据记录与处理｜实验次数｜初始压强 p0 （Pa) ｜最终压强 p1 （Pa) ｜环境温度 T0 （K) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜根据绝热过程方程p1V1^γ ＝ p2V2^γ，可得γ ＝ ln(p0 ／ p1) ／ln(V1 ／ V2) 。
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。
空气比热容比的测量实验报告
空气比热容比的测量实验报告一、实验目的1、了解绝热膨胀法测量空气比热容比的原理和方法。
2、学习使用绝热膨胀法测量空气比热容比的实验仪器。
3、掌握数据处理和误差分析的方法，提高实验技能和科学素养。
二、实验原理比热容比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是一个常数。
在本实验中，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、U 形管压强计、打气球、阀门等组成。
首先，向贮气瓶内打入一定量的气体，使其压强达到一个较高的值P1。
然后迅速打开阀门，让气体绝热膨胀，此时瓶内气体的温度迅速降低，压强也随之下降到 P2。
由于过程绝热，满足绝热方程：P1V1^γ ＝P2V2^γ ①同时，根据波义耳定律，在等温过程中有：P1V1 ＝ P2V2 ②由①②两式可得：γ ＝ ln(P1 ／ P2) ／ ln(V2 ／ V1)在实验中，通过测量贮气瓶内气体压强的变化 P1 和 P2，以及相应的体积变化 V1 和 V2，就可以计算出空气的比热容比γ。
三、实验仪器1、贮气瓶：用于储存实验气体。
2、 U 形管压强计：测量贮气瓶内气体的压强。
3、打气球：向贮气瓶内打气。
4、阀门：控制气体的进出。
四、实验步骤1、实验前准备检查实验仪器是否完好，U 形管压强计中的液面是否平衡。
用打气球向贮气瓶内缓慢打气，使 U 形管压强计中的液面高度差达到一定值（例如 50cm 左右），记录此时的压强 P1。
2、绝热膨胀过程迅速打开阀门，让气体绝热膨胀，观察 U 形管压强计中液面的变化，待液面稳定后，记录此时的压强 P2。
3、重复实验重复上述步骤 5 6 次，以减小测量误差。
4、数据处理根据测量得到的 P1、P2 值，计算出每次实验的比热容比γ。
求平均值，并计算相对误差。
五、实验数据记录与处理｜实验次数｜ P1（cmHg）｜ P2（cmHg）｜γ ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 525 ｜ 382 ｜ 142 ｜｜ 2 ｜ 518 ｜ 375 ｜ 143 ｜｜ 3 ｜ 532 ｜ 388 ｜ 141 ｜｜ 4 ｜ 520 ｜ 378 ｜ 142 ｜｜ 5 ｜ 528 ｜ 385 ｜ 141 ｜｜ 6 ｜ 530 ｜ 386 ｜ 142 ｜平均值：γ ＝（142 ＋ 143 ＋ 141 ＋ 142 ＋ 141 ＋ 142）／ 6 ＝ 142理论值：空气的比热容比γ约为 140相对误差：E ＝（142 140）／ 140 × 100% ＝ 143%六、误差分析1、实验过程中，气体并非完全绝热，存在一定的热交换，导致测量结果偏大。
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。
空气定压比热测定实验报告
空气定压比热测定实验报告实验目的：1. 理解热容量的概念；2. 熟悉空气定压比热的测定实验方法；3. 掌握不同物质的空气定压比热的测定方法。
实验原理：在常压条件下，气体的温度升高 1 K 时，流经气体的热量为 Q，气体的空气定压比热容量定义为：$C_p=\frac{Q}{m\Delta T}$，其中，m 为气体的质量，$\Delta T$ 为气体温度的变化量。
实验仪器及材料：1. 恒温水槽2. 数字温度计3. 外径不同的玻璃管和橡胶管4. 热水5. 实验气瓶6. 大气压计7. 线性规8. 秤盘实验步骤：1. 将玻璃管垂直地插入坩埚中，用粘土将其封住；2. 将实验气瓶接在玻璃管上，用橡胶管连接管子和气瓶；3. 用热水调节恒温水槽的温度为30℃，将玻璃管浸入水槽中，调节玻璃管内的空气温度；4. 记录恒温水槽的温度和大气压力；5. 制备一个称重纸，将其置于秤盘上；6. 打开气瓶上的活门，用线性规的一端钳紧玻璃管口，用另一端在称重纸上挂重物，拉起玻璃管口使活门关闭；7. 记录下线性规的测量读数，用数码温度计测量水槽中的温度，记录大气压力；8. 将秤盘放入水槽中，用数码温度计测量秤盘的温度；9. 将水槽中的温度升高十度左右，重复上述操作直到气体温度升高十度左右；10. 记录实验数据。
实验数据记录：空气气瓶重量：m1 = 51.23g瓶子和气瓶的总重量：m2 = 255.70g秤盘重量：m3 = 2.56g线性规示值：L1 = 0.931cm恒温水槽温度：t1 = 30℃水槽中的温度：t2 = 42.3℃秤盘的温度：t3 = 41.8℃大气压力：P = 100.3kpa数据计算：1. 空气瓶质量：m = m2 - m1 = 204.47g2. 称重纸上的重物质量：m' = L1 * S，其中，S 为重物的比重，这里取 S = 8.96，得到 m' = 8.33g；3. 空气瓶内空气质量：m_air = m' - m3 = 5.77g；4. 空气定压比热容量：$C_p=\frac{Q}{m_{air}\Delta T}$，其中，$\Delta T=t2-t1=12.3℃$，$Q=\frac{g \cdotT_1}{S}=\frac{(m2+m){C_p}(t2-t3)}{S}$；5. 计算空气定压比热容量，得到 $C_p=1.01J/g·K$。
空气定压比热测定实验报告
空气定压比热测定实验报告一、实验原理及过程简述实验原理：气体的定压比热定义为：在没有对外界作出功的气体的等压流动过程中，，则气体的定压比热可表示为： 式中 —气体的质量流量，—气体在定压流动过程中的吸热量，低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示，例如空气的定压比热容的实验关系式：在与室温相近的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似看为线性的，可近似表示为：由T 1加热到T 2的平均比热容大气是含水蒸气的湿空气，当湿空气气流由T 1加热到T 2时，其中水蒸气的吸热量可用下式计算： 式中，为气流中的水蒸气质量，。
于是，干空气的平均定压比热容由下式确定：为湿空气气流的吸热量。
实验过程：1、用温湿度计表测量空气的干球温度及相对温度，由湿空气的焓-湿图确定含湿量，并计算出水蒸气的容积成分。
2、调节加热器功率，使出口温度升高至一定温度，当实验工况稳定后测定每10升气体通过流量计所需时间；比热仪进口温度和出口温度；当地大气压力和流量计出口处的表压；电热器的功率W 。
实验中需要计算干空气的质量流量、水蒸气的质量流量，电加热器的放热量，水蒸气吸收热量等数据并记录。
pT h Cp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=mQ d dh g=)(1221T T mQ CpmgT T -=m s kg gQ s kJ 263101658.01006791.09705.0T T C p --⨯+⨯-=K kg kJ ⋅bT a Cp +=2)(12122121T T ba T T dtbT a C T T T Tpm ++=-+=⎰Kkg kJ ⋅dT m Q T T w w⎰-⨯+=21)105345.06878.1(3 )](102672.0)(6878.1[2122312T T T T mw -⨯+-=- s kJ w ms kg )()(121221T T m Q Q T T m Q Cpm g wg g T T --=-= K kg kJ ⋅wQ),(0K T ϕw r ),(s τ),(1K T ),(2K T ),(Pa B ),(2O mmH h ∆g m w m图二4.根据上式计算得到的实验结果以如下形式表示出：(1)列表表示平均比热容与温度的关系；(2)用作图法或最小二乘法确定常数a和b值，用方程式表示空气的定压比热容与温度的关系。
空气定压比热测定实验报告
空气定压比热测定实验报告一、实验原理及过程简述实验原理：气体的定压比热定义为：Cp hT p在没有对外界作出功的气体的等压流动过程中，dh dQ g m，则气体的定压比热可表示为：Cpm T T12 Q g式中m —气体的质量流量，kg s Q g—气体在定压1m(T2 T1) 流动过程中的吸热量，kJ s低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示，例如空气的定压比热容的实验关系式：C p 0.9705 0.06791 10 3T 0.1658 10 6T 2kJ kg K在与室温相近的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似看为线性的，可近似表示为：Cp a bT由T1加热到T2 的平均比热容T2 T(a bT)dt T TC pm T1a b 2 1kJ kg KT1T2 T1 2大气是含水蒸气的湿空气，当湿空气气流由T1 加热到T2时，其中水蒸气的吸热量T2可用下式计算：Q w m w (1.6878 0.5345 10 3)dTT1m w[1.6878(T2 T1) 0.2672 10 3(T22T12)] kJ s 式中，m w为气流中的水蒸气质量，kg s 。
于是，干空气的平均定压比热容由下式确定：Cpm T T12 Qg Q Qw kJ kg KT1m g(T2 T1) m g (T2 T1) Q w为湿空气气流的吸热量。
实验过程：1、用温湿度计表测量空气的干球温度(T0, K )及相对温度，由湿空气的焓-湿图确定含湿量，并计算出水蒸气的容积成分r w 。
2、调节加热器功率，使出口温度升高至一定温度，当实验工况稳定后测定每10升气体通过流量计所需时间( , s) ；比热仪进口温度(T1, K )和出口温度(T2,K)；当地大气压力(B, Pa)和流量计出口处的表压( h, mmH 2O) ；电热器的功率W。
实验中需要计算干空气的质量流量m g 、水蒸气的质量流量m w ，电加热器的放热量，水蒸气吸收热量等数据并记录。
华北电力《工程热力学》实验指导01气体定压比热容实验
《工程热力学》实验指导工程热物理教研室二O年月1.实验总体目标通过实验能更好地理解工程热力学的一些现象和结论。
学习一些实验仪器的使用方法。
学习实验数据的处理方法。
2.适用专业热能与动力工程、建筑环境与设备工程、核科学与核工程3.先修课程高等数学、大学物理4.实验课时分配5.实验环境实验室环境干净整洁，水电齐全，能够满足实验的要求。
在醒目的地方有实验原理的说明，便于教师讲解和学生熟悉实验的步骤。
6.实验总体要求通过实验能够帮助学生更好地理解工程热力学的一些基本原理。
指导教师要提前做好准备，提高实验的效率。
学生要提前预习实验的内容和要求（特别是注意事项），以免发生危险和损坏实验设备。
按指导教师的要求书写实验报告，及时上交。
7.本实验的重点、难点及教学方法建议本实验的重点是气体定压比热容实验、二氧化碳压缩综合实验和喷管实验，这三个实验都是综合性实验，涉及到水浴的使用，真空泵的使用，表压力及真空度和绝对压力的关系，等等，需要大家对工程热力学的基本内容有清楚的了解。
难点是在临界温度下定温压缩二氧化碳时不好把握,绘出来的图和理想压缩有较大的差别，另外，如何通过间接方法求出二氧化碳的比体积也有一些技巧。
教学方法：学生提前预习，做实验之前老师提问；学生仔细观察指导教师的演示；实验室对学生开放，一次没有做成功，或者想更好地掌握实验技巧的学生，可以跟指导教师预约时间另做。
实验一气体定压比热容实验 (3)实验二二氧化碳综合实验 (7)实验三空气在喷管内流动性能测定实验 (8)实验四饱和蒸汽压力和温度关系实验 (11)实验一气体定压比热容实验一、实验目的1 .了解气体比热容测定装置的基本原理和构思。
2 .熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。
3 .掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。
4 .分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验类型综合性实验三、实验仪器实验所用的设备和仪器仪表由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节测量系统共四部分组成，实验装置系统如图1-1所示。
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
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 。
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。
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。
空气定压比热测定实验报告
空气定压比热测定实验报告空气定压比热测定实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过实验测量空气的定压比热，并对理论值和实测值之间的误差进行分析和探讨。
通过这个实验，可以让学生更好地理解空气的热力学特性，提高实验操作能力和科学研究能力，为今后的科研工作打下基础。
二、实验原理热力学第一定律表明，能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律表明，热量自能量高的物体流向能量低的物体。
这些定律在空气的定压下比热测定实验中是非常重要的。
定压比热的定义为物质在固定压力下单位质量热容。
对于一个容器内的气体，温度升高后，气体分子的热运动增强，分子间相互碰撞的力量也会增大，从而使气体的内能增加。
根据热力学第一定律的原理，内能的变化量等于热量和做功之和。
由于在定压下，气体的压强保持不变，因此，气体所做的功可以表示为W=PΔV，其中P为气压，ΔV为气体体积的改变量。
当气体在定压下吸收一定量的热量Q 时，内能增加ΔU=Q-W，由此可得定压比热：Cp=Q/mΔT其中m为气体质量，ΔT为气体所吸收的温度变化（Tf-Ti）。
三、实验仪器1.定容量热器2.热电偶温度计3.电子天平4.压力计四、实验流程1.将热水倒入定容量热器中，温度调至室温+3°C。
2.测试质量为m=0.3g的铜棒的质量，并记录其质量。
3.将铜棒插入设有不漏气的塞子中的热水中，使其达到热平衡。
4.测量热水温度并记录为Ti。
5.将定容量热器加热，使温度上升至90°C左右，并记录温度Tf。
6.较为精确地将铜棒从热水中移动到定容量热器内，此时间隔应尽可能短。
7.立即记录塞子内铜棒的温度，再记录等待2-3分钟后铜棒温度的变化，直到温度基本稳定。
8.根据热力学公式，计算空气的定压比热。
9.重复以上实验，取得一系列数据，并计算试验值的平均值。
五、实验结果在实验中取得了以下数据：Ti = 24°CTf = 89°Cm = 0.3gΔT = 11°C充气前和充气后气压差值为ΔP=4.4kPa通过计算得出的定压比热实验值为Cp=1.008 J/g·℃。
实验一：空气定压比热测定实验指导书
实验一：空气定压比热测定实验 (未完成预习报告预习分不及格)一、实验目的1．测定不同平均温度下空气定压比热容。
2．建立空气定压比热容与温度的关系式。
3．增加热物性实验研究方面的感性认识。
二、实验原理比热随温度变化关系：假定在0-300℃之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系：bt a c p +=则由1t 到2t 的平均定压比热为：应用式（2-9） ()221122121t t ba t t dt bt a c t t t t p ++=-+=⎰k J /k g •℃，若以（t 1+t 2）/2为横坐标，21t t pmc 为纵坐标，则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a 和斜率b ,从而得出比热随温度变化的计算式bt a +。
三、实验装置介绍1、实验所用的设备和仪器仪表由风机、流量计，比热仪本体、电功率调节测量系统共四部分组成，实验装置系统如图1所示。
图1测定空气定压比热容的实验装置系统1-节流阀；2-流量计；3-比热仪本体；4-温控仪；5功率表；6开关；7-风机。
2、装置中采用湿式流量计测定气流流量，流量计出口的恒温槽用以控制测定仪器出口气流的温度。
装置可以采用小型单级压缩机或其它设备作为气源设备，并用钟罩型气罐维持供气压力稳定。
气流流量用调节阀1调整。
3、比热容测定仪本体（图2）由内壁镀银的多层杜瓦瓶2，进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。
图2 比热容测定仪结构原理图1- 进口温度计；2-多层杜瓦瓶；3-电加热器；4-均流网；5-绝缘垫；6-旋流片；7-混流网；8-出口温度计4、气体自进口管引入，进口温度计4测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。
5、该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。
四、实验方法及数据处理实验中需要测定干空气的质量流量g m 、水蒸气的质量流量w m 、电加热器的加热量（即气流吸热量）'p Q 和气流温度等数据，测定方法如下： 1.干空气的质量流量g m 和水蒸气的质量流量w m电加热器不投入，摘下流量计出口与恒温槽连接的橡皮管，把气流流量调节到实验流量值附近，测定流量计出口的气流干球温度0t 和湿球温度w t 温度（或由流量计上的温度计测量和相对湿度ϕ），根据0t 与w t （或0t 与ϕ值）由湿空气的焓-湿图确定含湿量d (g /k g )，并计算出水蒸气的容积成分水蒸气的容积成分计算式：622/1622/d d y w +=（1）d --- 克水蒸汽/千克干空气2.电加热器的加热量'p Q电热器消耗功率可由功率表读出： U I 6.3'=p Q （k J /h ） （2） 3.气流温度气流在加热前的温度1t 和加热后的温度2t 由比热容测定仪上的温度计测量。
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。
实验一 气体定压比热容测定实验资料
实验一气体定压比热容测定实验资料一、实验目的2. 掌握恒压热容和比热容概念，掌握定压比热容的计算方法。
3. 熟悉气体状态方程及其在热力学实验中的应用。
二、实验原理1. 恒容比热容当物体体积不变时，物体吸收或放出的热量与物体温度变化量之比叫做该物体的恒容比热容。
3. 气体状态方程PV = nRT 是气体状态方程，其中 P、V、T 分别代表气体的压力、体积和温度，R 为气体常数，n 是气体的摩尔数。
恒容比热容的公式为：Cv = ΔQ / ΔT其中，ΔQ 为物体吸收或放出的热量，ΔT 为物体温度变化量。
根据整个过程中物体内能的变化，可以得到：ΔQ = ΔU + PΔV因为恒容过程中ΔV = 0，所以此时ΔQ = ΔU。
而在恒压过程中ΔQ = ΔU + PΔV，因为ΔU = CvΔT，所以又可以得到：Cp – Cv = R三、实验设备和材料1. 热力学实验箱、温度计2. 氩气和压力计3. 热电偶和电位差计四、实验步骤1. 在实验箱中放入一个与压力计配套的氩气瓶，打开实验室气体阀门，调节实验箱的电热器温度至室温。
2. 利用水银压力计精确测量室温下氩气的压力为 715 mm Hg。
3. 记录实验箱此时的电热器温度 T1。
4. 打开加热器，在一定时间段内加热气体，观察气体瓶中气体的状态变化，直到温度升高至60℃。
6. 关闭加热器，等待气体冷却至室温，记录实验箱温度 T3 和气体的压力 P3。
8. 计算氩气的定压比热容 Cp。
五、实验数据记录和处理1. 实验数据记录表2. 实验结果处理根据实验数据记录表，可以得到氩气的恒容比热容 Cv 和恒压比热容 Cp 的数值，进而计算出 Cp / Cv 的值，以验证 Cp – Cv = R 的公式。
六、实验注意事项1. 实验中加热部分需小心操作，避免烧伤。
2. 实验过程中气体压力需保持稳定，防止压力计误差。
3. 实验记录应准确、完整，避免遗漏或错误。
4. 实验后应及时清理实验材料，并保持实验室环境整洁。
实验一 空气定压比热容测定
实验一 空气定压比热容测定一、实验目的1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。
2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。
3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。
二、实验原理由热力学可知，气体定压比热容的定义式为()p p hc T∂=∂ （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M=, 此时气体的定压比热容可表示为p p TQM c )(1∂∂=（2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定)(1221t t M Q c p t t pm-=(kJ/kg ℃) (3)式中，M —气体的质量流量，kg/s;Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。
大气是含有水蒸汽的湿空气。
当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。
如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。
低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为3162741087268.41002402.41076019.102319.1T T T c p ---⨯-⨯+⨯-=(kJ/kgK)式中T 为绝对温度，单位为K 。
该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。
在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为Bt A c p += （4）由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为m t t t t pm Bt A tt B A dt t t Bt A c+=++=-+=⎰221122121(5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。
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实验一 空气定压比热容测定
一、实验目的
1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。
2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。
3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。
二、实验原理
由热力学可知，气体定压比热容的定义式为
(
)p p h
c T
∂=∂ （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M
=, 此时气体的定压比热容可表示
为
p p T
Q
M c )(1∂∂=
（2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定
)
(1221
t t M Q c p t t pm
-=
(kJ/kg ℃) (3)
式中，M —气体的质量流量，kg/s;
Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。
大气是含有水蒸汽的湿空气。
当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。
如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。
低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为
3162741087268.41002402.41076019.102319.1T T T c p ---⨯-⨯+⨯-=(kJ/kgK)
式中T 为绝对温度，单位为K 。
该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。
在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为
Bt A c p += （4）
由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为
m t t t t pm Bt A t
t B A dt t t Bt A c
+=++=-+=⎰
2
21122
1
21
(5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。
因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定
∑∑∑∑∑∑--=
22
2
)
(mi
mi mi
pmi mi pmi
mi t
n t t c t c
t A （6）
∑∑∑∑∑--=
2
2)
(mi
mi
pmi
mi pmi mi
t n t c t n c t B （7）
从而便可得到比热容的实验关系式。
三、实验设备
图 1 实验装置图
1.整个实验装置由风机、流量计、测试比热容仪器本体、电功率调节系统及测量系统共四部分组成，如图1所示。
2.比热容仪器本体由图2所示。
3.空气（或其它气体）由风机经流量计送入比热容仪本体，经加热、均流、旋流、混流、测温后流出。
气体流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的电压调节。
4.该比热容仪可测量300℃以下气体的定压比热容。
图 2 比热容仪本体图
四、实验步骤
1.按图1所示接好电源线和测量仪表。
经指导教师认可后接通电源，将选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。
2.小心取下流量计上的温度计。
开动风机，调节流阀，使流量保持在预定值附近，测出流量计出口处的干球温度t a和湿球温度t w。
3.将温度计放回原位。
调节流量，使它保持在预定值附近。
调节电压，开始加热（加热功率的大小取决于气体流量和气流进出口温度差，可依据关系式Q=K 12 Δt/τ进行估算，式中Q为加热功率，W；Δt为比热容仪本体进出口温度差，℃；τ为每流过10升空气所需要的时间, s；K为设备修正系数）。
4.待出口温度稳定后（出口温度在10分钟内无变化或有微小变化，即可视为稳定），即可采集实验数据。
需采集的数据有：
(1)每10升气体通过流量计时所需的时间τ（s ）；
(2)比热容仪进口温度 t 1 （℃）与出口温度 t 2 （℃）；
(3)当时大气压力B （mmHg ） 和流量计出口处的表压力Δh （mmH 2O ）； (4)电加热器的电压U （V ） 和电流 I ( A )；
5.改变电压，使出口温度改变并达到新的预定值，重复步骤4。
在允许的时间内可多做几次实验。
将上述实验数据填入所列的原始数据表中。
五、计算公式
1.根据流量计出口处空气的干球温度 t a 和湿球温度 t w ，在干湿球温度计上读出空气的相对湿度φ，再从湿空气的焓湿图上查出湿空气的含湿量d (g 水蒸汽 / kg 干空气)，计算出水蒸汽的容积成分r w
622
/1622
/d d r w +=
2.电加热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电流表的内耗。
如电压表和电流表采用图1所示的接法，则应扣除电流表的内耗。
设电流表的内阻为R mA (Ω)，则可得电加热器单位时间放出的热量
3210)001.0(-⨯-⋅=I R I U Q mA kJ/s
3.干空气流量为
)
15.273()6.13/)(1(10645.4)
15.273(287/01.032.133)6.13/)(1(3+∆+-⨯=
+⨯⨯∆+-=
=
-a w a w a
g g g t h B r t h B r T R V p M ττ
kg/s
4.水蒸汽流量为
3(/13.6)133.320.01/461.5(273.15)
2.88910(/1
3.6)(273.15)
w w w a
w a w a p V M R T r B h t r B h t τ
τ-=
+∆⨯⨯=
+⨯+∆=
+ kg/s
5.水蒸汽吸热量为
[
]
)
(0002443.0)(844.1)0004886.0844.1(21
22122
1
t t t t M dt
t M Q w t t w w -+-=+=⎰ kJ/s
6.干空气吸热量为
w p Q Q Q -=
7. 计算举例
假定某一稳定工况的实测参数如下：
t0=8℃； tw=7.5℃； B=748.0毫米汞柱 t1=8℃； t2=240.3℃； τ=69.96 秒/10升； Δh=16 毫米水柱; W=41.84瓦
查焓湿图得 d=6.3克/公斤干空气（相对湿度ϕ=94%）
010027
.0622/3.61622
/3.6=+=
w r
33
109938.9101868.484
.41-⨯=⨯=Q
千卡/秒
631014.175)15.2738(96.69)6.13/16748)(010027.01(106447.4--⨯=++-⨯= g
G 公斤/秒
63101033.1)15.2738(96.69)6.13/16748(010027.0108889.2--⨯=++⨯⨯= w G 公斤/秒
326101166.0)83.240(00005835.0)83.240(4404.0[101033.1--⨯=-+-⨯=w
Q 千
卡/秒
2428
.0)83.240(1014.175101166.0109938.963
3021
=-⨯⨯-⨯=---t t m
C 千卡/（公斤·℃）
六、 比热随温度的变化关系
假定在0—300℃之间，空气的真实定压比热与温度之间近似地有线性关系，则由t1到t2的平均比热为：
2)(1
21
202
1
21
t t b
a t t dt bt a C t t t t m
++=-+=
⎰
因此，若以
2
1
2t t +为横坐标，21
0t t m
C 为纵坐标（如图三），则可根据不同的温度
范围内的平均比热确定截距a 和斜率b ，从而得出比热随温度变化的计算式。
图三
七、实验报告要求
1.简述实验原理，简介实验装置和测量系统并画出简图。
2.实验原始数据记录表，计算过程及计算结果。
3.将实验结果表示在c pm ——t m 的坐标图上，用（6）和（7）式确定A、B，确定平均定压比热容与平均温度的关系式（5）和定压比热容与温度的关系式（4）。
4.对实验结果进行分析和讨论。
八、注意事项
1.切勿在无气流通过的情况下使加热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热容仪本体。
2.输入加热器的电压不得超过220伏，气体出口最高温度不得超过300℃。
3.加热和冷却要缓慢进行，防止比热容仪本体和温度计因温度骤升或骤降而损坏。
4.停止实验时，应先切断电加热器，让风机继续工作十五分钟左右。
九、思考题
1.如何在实验方法上考虑消除电加热器热损失的影响？
2.用你的实验结果说明加热器的热损失对实验结果的影响怎样？
3.测定湿空气的干、湿球温度时，为什么要在湿式流量计的出口处而不在大气中测量？
4.在本装置中，如把湿式流量计连接位置改在比热容仪器的出口处，是否合理？。