空气比热容比的测定.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.1 空气比热容比的测定
实验目的 实验原理 数据处理 实验仪器 实验内容 思考问题
实验目的
• 用绝热膨胀法测定空气的比热容比 • 观测热力学过程中状态变化及基本物理 规律
• 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
返回
实验仪器
• FD-NCD型空气比热容比测定仪 本实验采用的FD-NCD型空气比热容比测定仪由 扩散硅压力传感器、AD590集成温度传感器、电 源、容积为1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线 等组成 • 气压计 • 水银温度计
返回
பைடு நூலகம்
数据记录表
测量值/mV 状态 I 状态III 计算值 P/ 105Pa
U P1
UT
U P2
UT
p0
p1
p2
返回
思考题
•本实验研究的热力学系统，是指那部分气 体？ •实验时若放气不充分，则所得值是偏大还 是偏小？为什么？
返回
К=1μA/˚C 对于I0，其值从273～278μA略有差 异。本实验所用AD590也是如此。AD590输 出的电流I可以在远距离处通过一个适当阻值 的电阻R，转化为电压U，由公式I＝U/R算出 输出的电流，从而算出温度值。若串接5KΩ 电阻后，可产生5ｍＶ／˚C的信号电压，接 0～2V量程四位半数字电压表, 最小可检测到 0.02˚C温度变化。
由上式可以看出，只要测得 P0 , P 1, P 2 就可求得空气 的绝热指数。 返回
实验内容
返回
• 打开放气阀A，连接电路，集成温度传感器的正 负极请勿接错，电源机箱后面的开关拨向内。用 气压计测定大气压强 P 0 ，用水银温度计测环境 室温 T0 。开启电源，让电子仪器部件预热20分 钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量空气 压强的三位半数字电压表指示值调到“0”，并 记录此时四位半数字电压表指示值 U T • 关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打 气，使三位半数字电压表示值升高到100mV～ 150mV。然后关闭充气阀B，观察 UT 、 U P 的变化， 经历一段时间后，两者指示值不变时，记下 U T ），此时瓶内气体近似为状态I（ T）。 P1 , （U P ， 0 U 对应的温度值为T. 注：
P2
数据处理
• 用下面的公式计算压力传感器对应的压强值 P=P0+U/2000 其中电压U的单位为mV，压强P、P0的单位为 105Pa 。 • 由以下公式计算空气的绝热指数
ln P ln( P 1 ln P 0 1 P 0) ln P ln( P 1 ln P 2 1 P 2)
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 PV 过程中，遵守绝热过程方程： 等于恒量，其 中 是气体的定压比热容和定容比热容之比，通 常称 CP / CV 为该气体的比热容比（亦称绝热 指数）
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：
返回
FD-NCD空气比热容比测定仪示意图
返回
1.充气阀B 2.扩散硅压力传感器 3.放气阀A 4.瓶塞 5.AD590集成温度传感器 6.电源 7. 贮气玻璃瓶 8.打气球
返回
测定仪电源面板示意图
1.压力传感器接线端口 2.调零电位器 旋钮 3.温度传感器接线插孔 4.四位半数字电压表面板（对应温度） 5.三位半数字电压表面板（对应压强）
返回
返回
I→II是绝热过程，由绝热过程方程得 PV PV 1 1 0 2
状态I和状态III的温度均为T0，由气体状态方程 得
PV 1 1 PV 2 2
合并式上两式，消去V1、V2得 ln P ln( P 1 ln P 0 1 P 0) ln P ln( P 1 ln P 2 1 P 2)
返回
AD590集成温度传感器
•AD590是一种新型的半导体温度传感器，测温范 围为-50˚C～150˚C。当施加＋4V～＋30V的激励电 压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流 与传感器所处的温度成线性关系。如用摄氏度t 表示温度,则输出电流为
I Kt I0
返回
AD590集成温度传感器
0
1 1
T
• 迅速打开放气阀A，使瓶内气体与大气相通，由 于瓶内气压高于大气压，瓶内∆V体积的气体将突 然喷出,发出“嗤”的声音。当瓶内空气压强降 至环境大气压强 P 时（放气声刚结束），立刻 0 关闭放气阀A，这时瓶内气体温度降低，状态变 为II。 • 当瓶内空气的温度上升至温度T时，且压强稳定 U T ）此时瓶内气体近似为状态III 后，记下（U ， （P2 ,T0 ） • 打开放气阀A,使贮气瓶与大气相通，以便于下一 次测量
返回
扩散硅压力传感器
•扩散硅压力传感器是把压强转化为电信号， 最终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。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。当待测气体压强为P0+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。可得测 量公式： P1=P0+U/2000 其中电压U的单位为mV，压强P1、P0的单位为 105P 返回
实验目的 实验原理 数据处理 实验仪器 实验内容 思考问题
实验目的
• 用绝热膨胀法测定空气的比热容比 • 观测热力学过程中状态变化及基本物理 规律
• 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
返回
实验仪器
• FD-NCD型空气比热容比测定仪 本实验采用的FD-NCD型空气比热容比测定仪由 扩散硅压力传感器、AD590集成温度传感器、电 源、容积为1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线 等组成 • 气压计 • 水银温度计
返回
பைடு நூலகம்
数据记录表
测量值/mV 状态 I 状态III 计算值 P/ 105Pa
U P1
UT
U P2
UT
p0
p1
p2
返回
思考题
•本实验研究的热力学系统，是指那部分气 体？ •实验时若放气不充分，则所得值是偏大还 是偏小？为什么？
返回
К=1μA/˚C 对于I0，其值从273～278μA略有差 异。本实验所用AD590也是如此。AD590输 出的电流I可以在远距离处通过一个适当阻值 的电阻R，转化为电压U，由公式I＝U/R算出 输出的电流，从而算出温度值。若串接5KΩ 电阻后，可产生5ｍＶ／˚C的信号电压，接 0～2V量程四位半数字电压表, 最小可检测到 0.02˚C温度变化。
由上式可以看出，只要测得 P0 , P 1, P 2 就可求得空气 的绝热指数。 返回
实验内容
返回
• 打开放气阀A，连接电路，集成温度传感器的正 负极请勿接错，电源机箱后面的开关拨向内。用 气压计测定大气压强 P 0 ，用水银温度计测环境 室温 T0 。开启电源，让电子仪器部件预热20分 钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量空气 压强的三位半数字电压表指示值调到“0”，并 记录此时四位半数字电压表指示值 U T • 关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打 气，使三位半数字电压表示值升高到100mV～ 150mV。然后关闭充气阀B，观察 UT 、 U P 的变化， 经历一段时间后，两者指示值不变时，记下 U T ），此时瓶内气体近似为状态I（ T）。 P1 , （U P ， 0 U 对应的温度值为T. 注：
P2
数据处理
• 用下面的公式计算压力传感器对应的压强值 P=P0+U/2000 其中电压U的单位为mV，压强P、P0的单位为 105Pa 。 • 由以下公式计算空气的绝热指数
ln P ln( P 1 ln P 0 1 P 0) ln P ln( P 1 ln P 2 1 P 2)
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 PV 过程中，遵守绝热过程方程： 等于恒量，其 中 是气体的定压比热容和定容比热容之比，通 常称 CP / CV 为该气体的比热容比（亦称绝热 指数）
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：
返回
FD-NCD空气比热容比测定仪示意图
返回
1.充气阀B 2.扩散硅压力传感器 3.放气阀A 4.瓶塞 5.AD590集成温度传感器 6.电源 7. 贮气玻璃瓶 8.打气球
返回
测定仪电源面板示意图
1.压力传感器接线端口 2.调零电位器 旋钮 3.温度传感器接线插孔 4.四位半数字电压表面板（对应温度） 5.三位半数字电压表面板（对应压强）
返回
返回
I→II是绝热过程，由绝热过程方程得 PV PV 1 1 0 2
状态I和状态III的温度均为T0，由气体状态方程 得
PV 1 1 PV 2 2
合并式上两式，消去V1、V2得 ln P ln( P 1 ln P 0 1 P 0) ln P ln( P 1 ln P 2 1 P 2)
返回
AD590集成温度传感器
•AD590是一种新型的半导体温度传感器，测温范 围为-50˚C～150˚C。当施加＋4V～＋30V的激励电 压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流 与传感器所处的温度成线性关系。如用摄氏度t 表示温度,则输出电流为
I Kt I0
返回
AD590集成温度传感器
0
1 1
T
• 迅速打开放气阀A，使瓶内气体与大气相通，由 于瓶内气压高于大气压，瓶内∆V体积的气体将突 然喷出,发出“嗤”的声音。当瓶内空气压强降 至环境大气压强 P 时（放气声刚结束），立刻 0 关闭放气阀A，这时瓶内气体温度降低，状态变 为II。 • 当瓶内空气的温度上升至温度T时，且压强稳定 U T ）此时瓶内气体近似为状态III 后，记下（U ， （P2 ,T0 ） • 打开放气阀A,使贮气瓶与大气相通，以便于下一 次测量
返回
扩散硅压力传感器
•扩散硅压力传感器是把压强转化为电信号， 最终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。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。当待测气体压强为P0+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。可得测 量公式： P1=P0+U/2000 其中电压U的单位为mV，压强P1、P0的单位为 105P 返回