气体定压比热测定
气体比热容比CPCV测定
气体比热容比C P/C V的测定实验目的：1、测定多种气体（单原子、双原子、多原子）的定压比热容C P与定容比热容C V之比。
2、练习使用物理天平、螺旋测微计、数字计时仪、大气压力计等仪器。
实验仪器与用具：振动主体、多功能数字记时仪（分50次、100次两档）、微型气泵、大气压力计、缓冲瓶、螺旋测微计、物理天平、镊子等。
实验原理：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和等压过程，气体的比热容有定容比热容C V和定压比热容C P。
定容比热容是单位质量某种气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K时所需的热量。
而定压比热容则是单位质量某种气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K所需的热量。
显然，后者由于有对外作功而大于前者，即C P＞C V。
因此，比值γ=C P/C V＞1。
一般说来，在实验中测定C V是比较困难的，故C V通常是通过测定 C P及γ值来获得。
本实验将用测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。
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。
在烧瓶的壁上有一小孔C，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
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。
钢球A 的质量为m ,半径为r （直径为d ）,当烧瓶内压强P 满足下面条件时钢球A 处于平衡状态：2r mg P P L π+= （1） 式中：P L 为大气压强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πr 2dp物体的运动方程为：dp r dtx d m 222π= （2） 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：常数=γPV （3）将（3）式求导数得出：VdV P dp γ-= （4） 容器内体积的变化：x r dV 2π= （5）由（2）、（4）、（5）三式可得：04222=+x mVP r dt x d γπ （6） 此式即为熟知的简谐振动的微分方程，它与式（7）比较： 0222=+x dtx d ω （7） 可得： mVP r γπω422= （8） 又因 T πω2=所以 T mV P r πγπω242==即 424264Pr 4Pd T mV T mV ==γ （9） 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。
气体定压比热测定试验
空气的定压比热 cp
t2 t1
[J/(kg·K)]
(t1 + t2 ) / 2 (℃)
气体定压比热测定实验数据记录表
1
2
3
hPa。
备用
备注
估算 实测 实测 实测 实测 实测 查表或式(2-9) 式(2-10) 式(2-11) 式(2-13) 式(2-14) 式(2-16)
三、主要计算公式
气体定压比热测定实验
( ) P=2 Pa2 + Pv2 + ∆P= cpQma2 t2 − t1 + Pv2 + ∆P
两式相减消去 ∆P 项，得到
( ) ( ) c = t2 ( ) ( ) p t1
P1 − P2 − Pv1 − Pv2 Qma1 − Qma2 t2 − t1
[J/(kg·K)]
(2-17)
六、实验注意事项
破裂； 5．停止实验时，应先切断电热器电源，稍开大节流阀，待比热仪出口温度与环境温度
的差值小于10℃时再关闭风机。
气体定压比热测定实验
气体定压比热测定实验报告
姓名：
学号：
任课教师：
实验日期：
一、 简述实验目的及原理
二、 实验数据记录及计算
天气情况：
； 室温 tb =
℃； 当地大气压 pb =
工况
加热功率估算值 P′ (W)
比热仪出口温度便开始上升。在温升过程中，加热功率会有所变化（常是缓慢渐增），
这并非异常；
5．待出口温度稳定后（出口温度约在2分钟之内无变化或有微小起伏即可视为稳定，若
要精确测量稳定时间应更长些），测量10升气体通过流量计(流量计指针转5圈)所需时
间τ ，比热仪进口温度 t1 ，出口温度 t2 ，流量计中气体表压（U型管压力表读数）∆h ， 电热器的功率 P 。并将数据填入表2-1中。
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。
气体定压比热测定实验报告
气体定压比热测定实验报告一、实验目的1、了解气体定压比热测定装置的基本原理和结构。
2、掌握测量气体定压比热的实验方法。
3、加深对热力学第一定律和比热概念的理解。
二、实验原理根据热力学第一定律，对于一个闭口系统，在定压过程中，系统吸收的热量等于焓的增加。
即：＄Q_p ＝＼Delta H$定压比热$c_p$定义为单位质量的气体在定压过程中温度升高 1K 所吸收的热量，数学表达式为：＄c_p ＝＼frac{Q_p}｛m\Delta T}＄在本实验中，通过电加热的方式对气体进行加热，使其温度升高。
同时，测量气体的流量、进出口温度、加热功率等参数，从而计算出气体的定压比热。
三、实验设备1、气体定压比热测定仪由主体部分、加热系统、测温系统、流量测量系统等组成。
主体部分为一圆柱形风道，内有加热丝和测温热电偶。
加热系统采用可控硅调压电源，实现对加热功率的调节。
测温系统采用热电偶测量气体进出口温度，精度为 01℃。
流量测量系统采用转子流量计，测量范围为 001~01m³/h。
2、秒表用于测量加热时间。
四、实验步骤1、接通电源，打开仪器开关，预热 10 分钟。
2、调节流量计，使气体流量稳定在某一值。
3、记录气体的初始温度$T_1$和环境温度。
4、接通加热电源，调节加热功率，开始加热。
5、每隔一定时间记录一次气体的出口温度$T_2$和加热功率，直到出口温度升高 10~15℃。
6、关闭加热电源，继续记录气体出口温度，直至温度稳定。
7、改变气体流量，重复上述步骤进行测量。
五、实验数据记录与处理｜实验序号|气体流量（m³/h）｜加热功率（W）｜初始温度 T1（℃）｜出口温度 T2（℃）｜加热时间（s）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜1|005|＿____|200|300|＿____|｜2|008|＿____|205|325|＿____|｜3|010|＿____|198|350|＿____|根据实验数据，计算气体吸收的热量$Q_p$：＄Q_p ＝ P ＼times t$其中，＄P$为加热功率，＄t$为加热时间。
气体定压比热测定实验
气体定压比热测定实验气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。
本实验的目的是增加热物性研究方面的感性认识，促使理论联系实际，以利于培养同学分析问题和解决问题的能力。
一、实验目的和要求1. 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。
2. 熟悉本实验中的测温、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求得比热公式的方法。
4. 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验装置和原理装置由风机、流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。
图一实验装置比热仪主体如图二所示。
实验时，被测空气（也可以时其它空气）由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。
在此过程中，分别测定：空气在流量计出口处的干、湿球温度（t0，t w）；气体经比热仪主体的进出口温度（t1，t2）；气体的体积流量（V）；电热器的输入功率（W）；以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（Δh ）。
有了这些数据，并查用相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（C pm ）。
气体的流量由节流阀控制，气体出度由输入电热器的功率来调节。
本比热仪可测300℃以下的定压比三、实验步骤和数据处理1. 接通电源及测量仪表，选择所需口温度计插入混流网的凹槽中。
2. 摘下流量计上的温度计，开动风调节节流阀，使流量保持在额定近。
测出流量计出口空气的干球温度（和湿球温度（t w ）。
3. 将温度计插回流量计，调节流量它保持在额定值附近。
逐渐提高电热率，使出口温度升高至预计温度[可以根据下式预先估计所需电功率：τtW ∆≈12图二 比热仪主体 式中：W 为电热器输入电功率（瓦）；Δt 为进出口温度差（℃）；τ为每流过10升空气所需的时间（秒）。
]4. 待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据，每10升空气通过流量计所需时间（τ,秒）；比热仪进口温度——即流量计的出口温度（t 1,℃）和出口温度（t 2℃）；当时相应的大气压力（B ，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Δh ，毫米汞柱）；电热器的输入功率（W ，瓦）。
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。
热力学-实验指导书
实验一 气体定压比热容测定实验一、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、掌握本实验热工参数温度、压力、湿度、热量、流量的测量方法。
二、实验原理可将本实验装置的本体部分简化为一开口稳定流动系统，本体部分保温非常好，近似无散热损失，且系统对外并无功的输出，当系统达到平衡时，工质的焓变等于电热器的放热量。
即：()Q t t c q P m =-12()[]12t t q Q c m P -=式中：c p 为空气的定压比热容，kJ/(kg ·℃)t 1为空气在本体部分的入口温度，℃ t 2为空气在本体部分的出口温度，℃ Q 为电加热器的放热量，kW q m 为空气的质量流量，kg/s本实验测定干空气的定压比热容，因此需额外测定湿空气的参数。
将水蒸气的影响从总量中除去，则利用上式可计算干空气的热容。
实验过程中要求测定三个不同温度下的定压比热容值。
测量与计算过程涉及参数较多，具体过程如下：1、根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿度空气的焓湿图查出含湿量（d,g/kg 干空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分：622/1622/d d r w +=（1）2、电热器消耗的功率可由功率表读出，则单位时间电热器的放热量为：Q=kW IV 310⨯ （2）3、干空气流量为：s kg t h P r T R q p q b w og v g mg /)15.273(06.872100010)81.9)(1(0+⨯∆+-==τ （3）4、水蒸汽流量为：s kg to h P r T R q P q b w w vw mw /)15.273(51.614100010)81.9(0+⨯∆+==τ （4）5、水蒸汽吸收的热量为：()()[]kWt t t t q dtt q Q mw mw w 2122122100021.0850.1)00042.0850.1(-+-=+=⎰ (5)6、干空气的定压比热容为：⋅--=-=kg kJ t t q Q Q t t q Q cmg wmg g t t pm ()()(121221℃） （6）三、实验设备1、整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调测量系统组成，如图1所示。
山东大学气体定压比热容的测定实验
实验一 气体定压比热容的测定一、 实验目的1. 掌握气体定压比热测定装置的基本原理。
2. 熟悉本实验中的温度、压力、热量（加热功率）、湿空气流量的测量方法。
3. 掌握由基本数据计算出定压比热值和求得定压比热公式的方法。
4. 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验原理根据定压比热的定义：c p =δqdT (1) δq =c p ·dT (2) Q =q m ∫c p ·dt t2t 1(3)气体定压比热容的积分平均值：c p |t 1t2=Qqm (t 2−t 1)=Qq m △t(4)式中,Q ——气体在定压流动过程中由温度t 1被加热到t 2时所吸收的热量，W ； q m ——气体的质量流量, kg/s ；△t ——气体定压流动受热的温升，℃。
因此，准确的测出气体的定压温升△t ，质量流量q m 和加热量Q ，就可以求得气体由温度t 1被加热到t 2时的平均定压比热容c p |t 1t2（J /(kg ·℃）。
在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即c p =a +bt (5)温度t 1至t 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度t m =t 1+t 22下气体的真实比热容，即c p |t 1t2=a +bt m (6) 改变t 1和t 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。
三、实验装置实验装置由风机、湿式气体流量计、比热仪主体、电功率调节器和温度测量系统等组成（如图1所示）。
图1 实验装置示意图1.电箱2.离心式鼓风机3.湿式气体流量计4.比热仪主体5.干球温度6.进口温度7.出口温度8.外热式电烙铁芯9.铜闸阀10.湿球温度11.U型压力计图2 比热仪主体实验时，被测空气（也可以是其它气体）由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。
在此过程中，分别测定：空气在流量计出口处的湿球温度t w（℃）和干球温度t0（℃）；气体经比热仪主体的进出口温度t1、t2（℃、℃）；电加热器的输入电压U（V）和输入电流I（A）；气体的体积流量q v（m3/s）以及实验时相应的大气压p b（Pa）和流量计出口处的表压p e（Pa）。
空气比定压热容的测定
空气比定压热容的测定气比定压热容的测定一、实验目的(1)了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法。
(2)掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。
(3)掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容。
(4)列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。
二、实验原理实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容，即根据()()[]K kg /kJ 1221•-=t t m Q c p t t p 确定，式中：m 为气体的质量流量，kg/s ；p Q 为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s 。
在距室温不很远的温度范围内，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似表示为bt a c p +=，由1t 加热到2t 的平均比热容为2)(21122121t t ba t t bt a c t t t t p ++=-+=⎰，因此，若以221t t +为横坐标，p c 为纵坐标，则可根据不同温度范围内的平均比热容确定截距a 和斜率b ，从而得出比热容随温度变化的近似关系式。
（1）空气中水蒸气容积成分iv ϕ的确定。
大气是含有水蒸气的湿空气，当湿空气的温度由1t 加热到2t 时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t 、w t ，从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度ϕ，再由ϕ和干球温度t 从湿空气的焓湿图查出含湿量d ，则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分（也称为体积分数） %100622/1622/iv ⨯+=d d ϕ式中：d 为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。
（2）湿空气的吸热量p Q 的确定。
当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸收的热量即为电热器消耗的电功率。
功率的测定方法有两种，一种是根据测量的电压和电流计算；另一种由功率表直接测量。
吸热量的单位为kJ/s 。
（3）干空气质量流量m 的确定）（15.27305.287/1000/10)1()8.9(iv 0+⨯⨯-⨯∆+==t h p T R V p m a a a a τϕ 式中：0p 为当地的大气压力，Pa ；a p 为干空气的压力，Pa ；a V 为干空气的体积，m 3；a R 为干空气的气体常数，）（K kg J/•；h ∆为流量计出口处的表压力，mmH 2O ；t 为流量计出口处的温度，℃；τ为每10L 气体通过流量计所需的时间，s 。
气体定压比热测定实验
干气体定压比热测定实验干气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。
一、实验目的1. 了解实验装置的基本原理和结构。
2. 熟悉温度、压力、热量、流量等基本量的测量方法。
3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。
4. 分析产生误差的原因及减小误差的途径。
二、实验原理本实验测定的是干空气的定压质量比热，而不是定压容积比热。
时，1kg气体温度升高1K时所吸收的热量，；时，1Nm3气体温度升高1K时所吸收的热量，。
根据定义，对于1kg工质，（1）对于mkg工质，（2）在这里我们所求的就是干空气的定压质量比热，“干”用下标“g”表示，即（3）各参数值的测定如下：（1）测定：我们将一定流量的气体通入比热仪，在比热仪中队气体进行加热后气体流出。
这样，气体进入比热仪与流出比热仪就存在了温度差，只要我们在比热仪进口设置温度计和出口设置温度计，即可求出。
（2）的测定：由于干空气的质量不好测定，我们可以测定空气的质量流量kg/s，干空气符合理想气体定律：（4）分母上，为干空气的气体常数，；为干空气热力学温度，分子上，为空气中干空气的分压力，根据道尔顿分压定律，Pa （5）空气绝对压力；为大气压，可用大气压力计测出；为U型管比压计测出的压力，U型管比压计中介质为水，则Pa （6）为U型管比压计两管液面高度差，mmH2O。
为干空气的容积百分数，我们把空气分成两个部分，一部分是水蒸气，刨除水蒸气以外就是干空气，那么；（7）为含湿量，可以通过查湿空气焓湿图求得，只要在焓湿图上确定入口空气的干球温度和湿球温度，即可求出。
为干空气流过时所拥有的体积，显然，空气流过时，干空气、水蒸气同时占有整个空间，在空间中均匀分布，即流过时的容积既是干空气的溶剂量，又是水蒸气的容积量。
我们用湿式流量计进行测定：（8）10升是指流量计指针转5圈的容积量，为转5圈所用的时间。
化工专业实验操作及思考题
实验步骤 （1）以 39%（水） ，61%（乙醇）为原料，以乙二醇为萃取剂，采用连续操作进 行萃取精馏。在计量管内注入乙二醇，另一计量管内注入水－乙醇混合液 体。
（2）向釜内注入含少量水的乙二醇（大约 60ml） ，此后可进行升温操作。同时 开预热器升温，当釜开始沸腾时，开保温电源，通塔顶冷凝水，并开始加 料。控制乙二醇的加料速度为 100 ml hr （1 分钟 45 滴） ，水－乙醇液约为 1 分钟 15 滴，不断调节转子流量计的转子，使其稳定在所要求的范围。 （3）当塔顶开始有液体回流时，打开回流电源，给定回流值在 4：1 并开始用量 筒收集流出物料。 （4）当塔顶和塔底的温度不再变化时，进行取样分析。 （5）关闭各部分开关，无蒸汽上升时停止通冷却水。 思考题： 1、用普通精馏能否得到无水乙醇，萃取精馏是如何实现的？ 答案：由于乙醇和水形成恒沸物，因此在常压下进行普通精馏无法得到无水 乙醇。 萃取精馏中加入的萃取剂可改变乙醇与水之间的相对挥发度，从而可得到 无水乙醇。 2、萃取剂为何在塔的上部加入？ 答案：因萃取剂的沸点较高，挥发度小，在塔的上部加入可保证萃取剂在整个塔 内均有一定的浓度分布。 3、在一定回流比操作时，如何判断过程达到稳定，可进行取样分析？ 答案：在一定回流比操作时，当塔顶与塔釜的温度一段时间内不再变化时， 可断定过程已经稳定。 4、选择萃取剂的原则是什么？本实验选择何种物质作为萃取剂？ 答案：选取萃取剂的原则有（1）选择性要高（2）用量要少（3）挥发度要 小（4）容易回收（5）价格低廉。 本实验采用乙二醇为萃取剂。 5、乙醇含量由塔底至塔顶有何变化？ 答案：乙醇含量由塔底至塔顶逐渐增加。 6、回流比对塔顶冷凝负荷及产物纯度有何影响？ 答案：回流比增大，塔顶冷凝负荷增大，产品纯度增加。 7、萃取剂为何不在塔顶加入？ 答案：为了尽可能降低塔顶馏出液中萃取剂的含量。
实验一 气体定压比热的测定
实验一 气体定压比热容的测定一、实验目的1． 掌握气体比热容测定装置的基本原理，了解辐射屏蔽绝热方法的基本思路； 2． 进一步熟悉温度、压力和流量的测量方法；3． 测定空气的定压比热容，并与文献中提供的数据进行比较。
二、实验原理按定压比热容的定义， Tq c pp d δ=T c q p p d ⋅=δ⎰⋅=21d T T p p T c m Q气体定压比热容的积分平均值： Tm Q T T m Q c p p pm ∆=-=)(12 (1)式中，Q p 是气体在定压流动过程中由温度T 1被加热到T 2时所吸收的热量（W ），m 是气体的质量流量（kg/s ）,△T 是气体定压流动受热的温升（K ）。
这样，如果我们能准确的测出气体的定压温升△T ，质量流量m 和加热量Q ，就可以求得气体的定压比热容c pm 。
在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即 c p =a +bT不难证明，温度T 1至T 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度T m =( T 1+T 2)/2下气体的真实比热容，即c pm =c p [(T 1+T 2)/2]=a+b T m (2)据此，改变T 1或T 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。
三、实验设备实验所用的设备和仪器主要有风机、流量计、比热仪主体、调压变压器、温度计等。
实验时，被测气体由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。
在此过程中，分别测定：在流量计出口处的干、湿球温度T 0和T w ，气体流经比热仪主体的进出口温度T 1和T 2；气体的体积流量V ；电加热功率P 以及实验时的大气压p b 和流量计出口处的表压p e 。
气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的功率来调节。
本比热仪可测300℃以下气体的定压比热容。
前已指出，提高测量精度的关键是提高Q p 、ΔT 和m 的测量精度，设电加热器的功率为P ，则，P=Q g +Q ζ (3)其中，Q g 是气体所吸收的热量，Q ζ是损失到环境中的热量。
气体定压比热测定实验(OK)
气体定压比热测定实验装置实验指导书气体定压比热测定实验气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中乃至比热及混合气体（混空气）方面的知识。
本实验的目的是增加热物性研究方面的感性认识，促使理论联系实际，以利于培养同学分析问题和解决问题的能力。
一、实验目的和要求1、了解气体比热测定装置的基本原理和构思。
2、熟悉本实验中的测温、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求得比热公式的方法。
4、测定自实验室至150℃只见的空气的定压比热，绘制Cp-t的关系曲线。
二、实验装置和原理装置由气源、流量计、比热仪主体、温度测量仪、湿度计和电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。
图一实验装置比热仪主体如图二所示。
多层杜瓦瓶内构件：加热管、均流网、混流网实验时，被测空气（也可以是其它气体）由气泵经转子流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。
在此过程中，分别测定：空气在缓冲罐出口处的温度（t1，℃）；气体的体积流量（V ，l/h ）；气体经比热仪主体的出口温度（t2，℃）；电热器的电压（W ，瓦）；以及实验时相应的大气压力（P ，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（△h ，毫米水柱）。
有了这些数据，并查相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（Cp ）。
气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电热口器的功率来调节。
本比热仪可测300℃以下的定压比热。
图二 比热仪主体三、实验步骤1、接通电源及测量仪表。
2、开动气泵，调节气体流量，使流量保持在额定值附近。
3、逐渐提高电热器功率，使出口温度升高至预计温度。
可根据下式预先估计所需电功率。
)(360012t t VW -=式中：W 为电热器输入功率（W ）；t1为进口温度（℃）；t2为出口温度（℃）；V 为流量（l/h ）。
4、待出口温度稳定后（出口温度在几分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据，空气在缓冲罐出口处的温度（t1，℃）；气体的体积流量（V ，l/h ）；气体经比热仪主体的出口温度（t2，℃）；电热器的输入功率（由电热器的电压和电流计算）；以及实验时相应的大气压力（P ）和流量计出口处的表压（△h ，毫米水柱）。
实验15__气体定压比热测定
实验15 气体定压比热测定一、实验目的1. 了解气体比热测定装置的基本原理和装置结构。
2. 熟悉本实验中温度、压力、热量、流量的测量方法。
3. 掌握由测量数据计算定压比热的方法。
4. 分析本实验中误差产生的原因及减小误差的可能途径。
二、实验原理根据定压比热的概念，气体在t ℃时的定压比热表示为p dq c dt=（1）当式（1）的温度间隔dt 为无限小时，p c 即为某一温度t 时气体的真实定压比热（由于气体的定压比热随温度的升高而增大，所以在给出定压比热的数值时，必须指明是哪个温度下的定压比热）。
如果已得出()p c f t =的函数关系，温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量即可按下式求得：22211()d p q c dt a bt ct t ==+++⎰⎰（2）上式采用逐项积分来求热量十分复杂。
在本实验的温度测量范围内（不高于300℃），空气的定压比热与温度的关系可近似认为是线性，即可表示为：p c a bt =+（3）则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为：()21d t t q a bt t =+⎰（4）由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为：()21211221d 2t t t p t a bt t t t ca bt t ++==+-⎰ （5）实验中，通过实验装置是湿空气，当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式（4）计算，其中 1.833a =，0.0003111b =，则水蒸气的吸热量为：()21w w 1.8330.0003111d t tQ m t t =+⎰()()22w 21211.8330.0001556kJ/s m t t t t ⎡⎤=-+-⎣⎦（6）式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。
则干空气的平均定压比热容由下式确定：()()21w w 21w 21()()pp t pm t Q Q Q cm m t t m m t t '-==---- （7）式中：p Q '为湿空气气流的吸热量。
气体定压比热实验指导书(给学生)
空气定压比热测定实验报告班级：___________学号：___________姓名：___________气体定压比热仪（RQB—09）定气体的吸热量。
测试中涉及温度、压力、热量、流量等基本量的测量。
计算中用到比热及混合气体(湿空气)方面的基本知识。
一、实验目的1、了解气体比热容测定装置的基本原理；2、掌握本实验中的测试方法；3、掌握由实验原始数据，按照比热容公式计算出比热容值的方法；4、分析本实验产生误差的原因及可能改进的措施。
二、实验原理气体定压比热容定义为()P P hC T∂=∂ (2-1) 在没有对外界做功的气体的等压流动过程中，1dh dQ m=,则气体的定压比热容可以表示为1()P P m hC q T∂=∂ (2-2) 当气体在此等压过程中由温度t 1加热至温度t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容值可由下式确定2121()t Pmt m QC q t t =- KJ/(Kg ∙℃) (2-3)式中 m q ― 气体的质量流量，Kg/sQ ― 气体在等压流动过程中的吸热量，KJ/s在离室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性，即可近似表示为P C a bt =+ (2-4)三、实验装置测定空气定压比热容的实验装置如图2-1所示。
风机将一定量的空气连续不断地经湿式流量计送入比热仪本体，比热仪中设有电加热器，空气经加热后又由比热仪内排出。
图 2-1定压比热容实验装置比热仪本体如图2-2所示。
它是由内外壁镀银的真空杜瓦瓶1、电加热器2、均流网3、绝缘垫4、施流片5、混流网6等组成。
当比热仪出口温度2t 稳定时，则可认为电加热器放出的热量全部被流经的气体吸收。
电加热器放热量的大小由直流稳压电源进行调节，功率由功率表进行测量w 。
比热仪的进出口分别设有温度计与高精度测温传感器，以测量进口温度1t 和出口温度2t 。
空气的流量由湿式流量计进行测量。
进入比热仪气流的压力则由流量计出口U 型差压计进行测量。
气体定压比热容的测定
气体定压比热容的测定测定气体定压比热容的根本测量工程,是测量巳知流量的气体的吸热量（或放热量） 和温度改变值.根本方法可以分为了两类.一类称为了混合法 ,即预先将气体加热,让它流过量 热器时受冷却（到达与量热器热平衡）,由量热器测定气体的放热量.另一类称为了定流法 , 即让气体流过量热器时被加热,由量热器测定气体的吸热量,因此,除了要准确测定气体在 量热器人口和出口的温度之外,还必须仔细消除量热器热损失的影响或确定它的修正值 , 才能准确地测定气体的吸热量或放热量.本实验采用定流法测定空气的平均定压比热容.一、实验原理气体的定压比热容定义为了(2-1)在没有对外界作功的气体的等压流动过程中,dh —dQ p , 那么气体的定压比热容可以表小为了1 :Q _ ~c P （-7）P （2-2）m ；T当气体在此等压过程中由温度t i 加热至温度t 2时,气体在此温度范围内的平均定压比热 容值可以由下式确定：式中,m -------- 气体的水平流量kg/s ;Q P ——气体在等压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,例如下面空气的定压比热容的实验 关系式： C P = 1.02319-1.76019 X 10-4T+4.02402X 10 -7T 2 -4.87268 x lO -10T 3 kJ/ （kg K ）式中T 为了绝对温度,K .该式用丁 250〜600 K ,平均偏差为了0.03%,最大偏差为了0.28%.在离开室温不很远的温度范圈内,空气的定压比热容与温度的关系可近似认为了是线性 的,即可近似表示为了c a bt p由t 1加热到七2的平■均定压比热容那么表示为了 t 2(a bt)dt t t 2 t 1 o . ■ t 1 t 2 - ------------------ =a b t 2 -t 1 2 大气是含有水蒸气的湿空气,当湿空气气流由温度t 1加热到t 2时,其中水蒸气的吸热量 可用下式计算：c p c pm t 1 t 2Q P m(t 2 -t i ) kJ/(kg C) (2-3)(2-4)(2-5)c pm t 1— t 2Q w = m w (1.844 0.0004886t)dt tl= m w [1.844(t 2 —t 1) +0.0002443^ —t 2)] kJ/s (2-6) 式中,m w 为了气流中的水蒸气水平,kg/s .丁是,丁空气的平■均定压比热容由下式确定:'Cpm'^^H^^(2-7) 1 m(t2-11) m(t2-标)式中Q p 为了湿空气气流的吸热量.仪器中加热气流的热量(例如用电加热器加热) ,不可预防地因热辐射而有一局部散失丁环境.这项散热量的大小决定丁仪器的温度状况.只要加热器的温度状况相同 ,散热 量也相同.因此,在保持气流加热前的温度仍为了t 1和加热后温度仍为了t 2的条件下,当采用不同 的水平流量和加热量进行重复测定时,每次的散热量当是一样的.丁是,可在测定结果中消 除这项散热量的影响.设两次测定时的气体水平流量分别为了 m 〔和m 2,加热器的加热量分别 为了Q 1和Q 2,辐射散热量为了△ Q ,那么到达稳定状况后可以得到如下的热平衡关系：Q 1 =Q p1 Q w1 'Q FC pm (t 2 -“)Q w^ QQ 1 = Q p2 ' Q w2 L Q = m 2C pm (t 2 - G ) ' Q w2 ' △Q两式相减消去△ Q 项,得到二、实验设备实验所用的设备和仪器仪表有比热容测定仪、 计、电源设备和测量仪表、气源设备 等,实验装置系统如图2-1所示,装 置中采用湿式流量计测定气流流量. 流量计出口的包温槽2用以控制测定 仪器入口气流的温度.装置可以采用 小型单级压缩机或其它设备作为了气 源设备,并用钟罩型气罐5维持供气 压力稳定.气流流量用调节阀3调整. 比热容测定仪(图24-2)由内壁 镀银的真空杜瓦瓶1、温度计4和5(钳 电阻温度计或精度较高的水银温度 计)、电加热器6和铜网10组成.气体 自进口管2引人,温度计4测量其初始 温度,通过螺旋管进入双层夹套管.气体先流过管壁7和8之间的夹层,再流过8和9之间的夹层而进入电加热器部位加热.气体在双层夹套管中迁回,可以使电加热器散失的热量仍为了气体所吸收.离开电加热器的气体 经铜网10均流均温,温度计5测量加热终了温度,后由管3引出.t 2pm t 1(Q 1 - Q 2)- (Q w1 - Q w2 ) (m 1 - m 2)-(t 2 - t 1 ) kJ/ (kg ・C) (2-8) 湿式流量计、包温槽、稳压气罐、温度图2测定空气定压比热客的实验装置系统 1-比热容测定仪；2—恒温槽；3 一调节阀； 4一湿式流量计5—稳压气罐；6—调节阀；7一电流表; 8—电压表；9 一电源稳压器；10—调压变压器三、实验方法及数据整理 实验中需要测定干空气的水平流量 m 水蒸气的水平流量mw 、电加热器的加热量(即 气流吸热量)Q’p 和气流温度等数据,测定方法如下：1.干空气的水平流量 研日水蒸气的水平流量m w 、电加热器不投入,摘下边量计出口与 包温槽连接的橡皮管,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温度t o (由流量计上的温度计测量)和相对湿度4.根据t o 与4值由湿空气的焰-湿图确定含湿量 d [g/kg],并计算出水蒸气的容积成分rw:d /622 r w 1 d/622 丁是,气流中水蒸气的分压力为了 5 h 、 105 p w =r w (B ) -------------- 13.595 750.062 N/m 2 式中B 一大气压力,mmHg △ h 一流量计出口气流的表压力,mmHg ,由湿式流量计上 的压差计测量. 接上橡皮管,.开始加热.当实验,工况稳定后测定流量计每通 过V [m 3](例如0.013)血.气体所花的时间r [s],以及其它 数据. (2-9) m w = P 、？ ° kg/s (2-11) R w T o 式中 R w ,=461.5J/ (kg K) 曰.、【. 干空气的水平 m = ^(V_O kg/s RT o式中p ——干空气的分压力： ■:h 105 p =(1 f)(B ----------------- ) ------------- 13.595 750.062 R=287J/ (kg K) 2. 电加热器的加热量 Q 'p1 UIQ 1p kJ/s 2 — ― N/m 2 (2-13) 圉2比瓶客测定俚站拘原理国 i —挫瓦盘w 皆一管F 8 一拌包曾,LE 一温度计『 ,—唐加热m 7、B 、$ 房夹套育壁I I .一窣陶p 1000 式中U ——电加热器的端电压,V; I ——加热电流,A . 3. 气流温度气流在加热前的温度t 1和加热后的温度t 2由比热容测定仪上的温度计测量. 实验时,根据选定的气流初始温度t 1和加热温度t 2的改变范围及改变间隔,t 1用包温槽调节,t 2 由电加热器调节. 实验操作应注意如下事项:1. 电加热器不应在没有气流通过比热容测定仪时投入加热.2. 加热和冷却要缓慢,预防比热容测定仪因温度骤然改变和受热不均匀而破裂.格外是停止实验时,应先停加热后停气流,并且在停止加热器加热后仍应维持小气流继续运行一段时间.3. 实验测定时,必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数.根据式（2-8 ）计算得到的全部实验结果以如下形式表示出：1. 均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霉式.（2-5 ）中的常数a和b值,用方程式表示空气的平均定压比热容与温度的关系.1. 用实验结果说明电加热器辐射热损失的影响,2. 分析引起实验误差的因素有哪一些,3 .在实验装置中,把湿式流量计连接位置改在稳压气罐之前,或恒温槽之后,或比热测定仪的排气管上,是否合理？试分析之.。
[VIP专享]实验一 空气定压比热容测定
![[VIP专享]实验一 空气定压比热容测定](https://img.taocdn.com/s3/m/41aaa4bb453610661fd9f41b.png)
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
算出水蒸汽的容积成分 r w
rw
d / 622 1 d / 622
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 RmA(Ω)，则 可得电加热器单位时间放出的热量
Q (U I 0.001RmAI 2 ) 103 kJ/s
(kJ/kg℃)
(3)
式中，M —气体的质量流量，kg/s; Qp—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 t1 被加热至 t2 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
c p 1.02319 1.76019 104 T 4.02402 107 T 2 4.87268 1016 T 3 (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%。
A
tmicpmi tmi cpmi tm2i ( tmi )2 n tm2i
气体定压比热容的测定
气体定压比热容的测定测定气体定压比热容的基本测量项目,是测量巳知流量的气体的吸热量（或放热量）和温度变化值。
基本方法可以分为两类。
一类称为混合法,即预先将气体加热,让它流过量热器时受冷却（达到与量热器热平衡）,由量热器测定气体的放热量。
另一类称为定流法,即让气体流过量热器时被加热,由量热器测定气体的吸热量,因此,除了要准确测定气体在量热器人口和出口的温度之外,还必须仔细消除量热器热损失的影响或确定它的修正值,才能准确地测定气体的吸热量或放热量.本实验采用定流法测定空气的平均定压比热容。
一、实验原理气体的定压比热容定义为 pp T h c ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= (2-1) 在没有对外界作功的气体的等压流动过程中,p dQ mdh 1=, 则气体的定压比热容可以表示为 p p T Q m c )(1∂∂= (2-2)当气体在此等压过程中由温度t 1加热至温度t 2时,气体在此温度范围内的平均定压比热容值可以由下式确定： )(1221t t m Q c p t t pm -= kJ/(kg ·℃) (2-3) 式中,m —— 气体的质量流量kg/s ；Q P —— 气体在等压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,例如下面空气的定压比热容的实验关系式：c P = 1.02319-1.76019×10-4T+4.02402×l0-7T 2-4.87268×lO -10T 3 kJ/（kg ·K ）式中T 为绝对温度,K 。
该式用于250～600 K ,平均偏差为0.03%,最大偏差为0.28%。
在离开室温不很远的温度范圈内,空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的,即可近似表示为bt a c p +=（2-4） 由t 1加热到t 2的平均定压比热容则表示为 2)(21122121t t b a t t dt bt a c t t tt pm ++=-+=⎰ （2-5）大气是含有水蒸气的湿空气,当湿空气气流由温度t 1加热到t 2时,其中水蒸气的吸热量可用下式计算：⎰+=21)0004886.0844.1(t t w w dt t m Q )](0002443.0)(844.1[212212t t t t m w -+-= kJ/s （2-6）式中,m w 为气流中的水蒸气质量，kg/s 。
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干气体定压比热测定实验
干气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。
一、实验目的
1. 了解实验装置的基本原理和结构。
2. 熟悉温度、压力、热量、流量等基本量的测量方法。
3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。
4. 分析产生误差的原因及减小误差的途径。
二、实验原理
本实验测定的是干空气的定压质量比热P C ，而不是定压容积比热P C ¢。
P C :P =const 时，1kg 气体温度升高1K 时所吸收的热量，kJ/(kg K) ； P
C :P =const '时，1Nm 3气体温度升高1K 时所吸收的热量，kJ/(kg K) 。
根据定义，对于1kg 工质，
P q C t
=
D kJ/(kg K) （1）
对于mkg 工质，
P Q C m t
=
D kJ/(kg K) （2）
在这里我们所求的就是干空气的定压质量比热P C ，“干”用下标“g ”表示，即
g P g Q C m t
=
D kJ/(kg K) （3）
各参数值的测定如下：
（1）t ∆测定：我们将一定流量的气体通入比热仪，在比热仪中队气体进行加热后气体流出。
这样，气体进入比热仪与流出比热仪就存在了温度差t ∆，只要我们在比热仪进口设置温度计1t 和出口设置温度计2t ，即可求出21-t t t ∆=。
（2）g m 的测定：由于干空气的质量不好测定，我们可以测定空气的质量流量g m kg/s ，干空气符合理想气体定律：
g g g P V m R T =
kg/s （4）
分母上，g R 为干空气的气体常数，287J/(kg K)g R = ；
0T 为干空气热力学温度，00(273.15)T t K =+
分子上，g P 为空气中干空气的分压力，根据道尔顿分压定律，
g g P P r = Pa （5）
空气绝对压力b P B P =+；
B 为大气压，可用大气压力计测出；
b P 为U 型管比压计测出的压力，U 型管比压计中介质为水，则
9.8b P h =∆ Pa （6）
h ∆为U 型管比压计两管液面高度差，mmH 2O 。
g r 为干空气的容积百分数，我们把空气分成两个部分，一部分是水蒸气，刨除水蒸气以
外就是干空气，那么1g w r r =-；
/6221/622
w d r d =
+（7）
d 为含湿量，
可以通过查湿空气焓湿图求得，只要在焓湿图上确定入口空气的干球温度1t 和湿球温度w t ，即可求出d 。
V 为干空气流过时所拥有的体积，显然，空气流过时，干空气、水蒸气同时占有整个空
间，在空间中均匀分布，即流过时的容积既是干空气的溶剂量，又是水蒸气的容积量。
我们用湿式流量计进行测定：
310
10V τ
-=
⨯3m /s （8）
10升是指流量计指针转5圈的容积量，τ为转5圈所用的时间。
（3）g Q 的测定：
在实验中，我们采用电加热方式，对空气的加热功率为P ，则
310Q P -=⨯kJ/s （9）
实验中，电加热的是空气，既有干空气，又有水蒸气，因而：
g w Q Q Q =-kJ/s （10）
（4）w Q 水蒸气吸热量测定：
22
21211.833()0.00015555()w w Q m t t t t ⎡⎤=-+-⎣⎦kJ/s （11）
（5）w m 水蒸气的质量流量测定：
w w w P V m R T =
kg/s （12）
式中，w R 为水蒸气的气体常数，471.5J/(kg K)w R = ；
w P 为空气中水蒸气的分压力，根据道尔顿分压定律，
w w P P r Pa （13）
三、实验装置
实验装置由风机、湿式流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成（如图1所示）。
图1 气体定压比热测定装置图
1.风机；
2.调节阀；
3.湿式流量计；
4.U 型管比压计；
5.温度计；
6.温度计；
7.比热仪本体；8.多层杜瓦瓶；9.混流网；10.旋流片；11.绝缘垫；12.均流网；13.电热器；
14.电功率表；15.测温表；16.风机开关；17.加热开关；18.加热电功率调节器
比热仪本体是由多层杜瓦瓶包裹，内部布置有加热线圈，在出口处设置有均流网、旋流片、混流网，是为了出口温度计测定的温度为最高的平均温度；同时设置绝缘垫，是为了避免温度计直接接触电加热丝，影响温度测定。
四、实验方法与步骤
（1）接通电源，开动风机。
空气被鼓风机鼓出经流量调节阀进入湿式流量计，然后再由湿式流量计进入比热仪本体。
调节流量调节阀，使得在比热仪本体出口有空气流出。
（2）接通电加热系统，调节电功率调节器，使初始加热电功率在20W 左右，对比热仪本体中流过的空气进行加热。
等待出口温度计温度稳定，读出湿式流量计转两圈所用时间τ，读出U 型管比压计液面高度差Δh ，读出空气入口干球温度1t 、湿球温度w t 、出口温度2t ，电功率P ，读出大气压力B ，读出流量计出口干球温度0t 。
（3）调节电功率调节器，使得电功率升高5W 左右，等待出口温度计稳定，重复（2）中读数过程。
（4）通过调节电功率调节器，使得每次电压升高5W 左右，可以依次获得4~6组实验数据，记录在数据表中。
（5）实验数据记录完后，电功率调节器归零，关闭电源，再关闭风机电源，实验结束。
五、数据记录及整理 1、记录和计算：
实验设备名称：气体定压比热测定仪设备编号： 大气压力B= Pa
表1 气体定压比热测定实验记录表
表2 气体定压比热测定实验计算表
六、分析思考题：
分析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的有线性关系，则由1t 到2t 的平均比热为：
2
1
2
1
1221
()2
t t t Pm t a bt dt t t C
a b
t t ++=
=+-ò
因此，若以
122
t t +为横坐标，21
t Pm
t C 为纵坐标，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，从而得到比热随温度变化的计算式，并且画出此关系图。
七、注意事项：
（1）切勿在无空气流过的情况下进行通电加热，以免引起过热烧损仪器；
（2）输入电压不得超过220V，气体出口温度不得超过300℃；
（3）加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪本体因骤热骤冷损坏；
（4）停止实验要先切断电加热器电源，风机继续运行15分钟后再切断风机电源。