-空气比热容比的测量实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）

实验名称：空气比热容比的测量

学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地点：座位号：

实验时间：

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、 实验仪器：

气压计、FD-TX-NCD 空气比热容测定仪。 三、 实验原理：

遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；其二是测量一个系统

的状态参量时，应保证系统处于平衡态。

气体的定压比热容P C 和定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号γ

表示（即p

V C C γ=），又称气体的绝热系数。

如图所示，实验开始时，首先打开活塞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的气体后，再关闭活塞C2。 打开充气活塞C1，将原处于环境大气压强为0p 、室温为0T 的空气，用打气球从活塞C1处向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气活塞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(1p ,1V ,0T )，其中1V 为储气瓶容积。

然后迅速打开放气阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，瓶内气体做绝热膨胀，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0p ，瓶内温度下降到1T （1T <0T ）,此时，立即关闭放气阀门C2,。由于放气过程较快，瓶内保留的气体由状态I(1p ,1V ,0T )转变为状态II (0p ,2V ,1T )。

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1p 。稳定后的气体状态为III (2p ,2V ,0T )，从状态II 到状态III 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。

总之，气体从状态I 到状态II 是绝热过程，由泊松公式得：

1

10

101

p p T T γγγ-γ-= (1)

从状态II 到状态III 是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得

02

10

p p T T =

（2）

由以上两式子可以得到

1

1200p p P P γγ

-⎛⎫⎛⎫

= ⎪ ⎪⎝⎭

⎝⎭

（3）

两边取对数，化简得

γ=

lnp 1−lnp 0lnp 1−lnp 2

=

lnp 1p 0⁄lnp 1p 2

⁄ （4）

利用（4）式，通过测量0p 、1p 和2p 的值就可求得空气的比热容比的值。

四、 实验内容：

1、按图接好仪器的电路，注意AD590的正负极不要接错。用Forton 式气压

计测定大气压强0p ，用水银温度计测量环境温度。 2、开启电源，将电子仪器部分预热20min ，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。 3、将活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶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压强1p 和温度0T （室温为0T ）（1p 取值范围

控制在130~150mV 之间。由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）

中的压强（p 1=0p +50p 1′

）。 4、突然打开活塞C2，当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强0p 时（即放气声消失），迅速关闭活塞C2。

5、当储气瓶内空气的气压稳定，温度上升至室温0T 时，记下储气瓶内气体的压强p (由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）中的压强2

p =0p +50p 2′）。

6、记录完毕后，打开C2放气，当压强显示降低到“0”时关闭C2.

7、重复步骤2~6。

8、用测量公式（4）进行计算，求得空气比热容比值。

五、 实验数据及数据分析处理： p 0=768.35mm ∙Hg =1.0241×105Pa p =p

′

γ̅=1.3107(理论γ=1.402)

标准差σγ=√∑（γ̅−γi ）2

(n −1)⁄

=0.007646 百分误差：0.5834%

六、 思考题：

1、本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？

答：指放气后贮气瓶内剩余的气体。

2、本实验为什么要用集成温度传感器？有何优点？可否用水银温度计来替代？

答：数据更准确，不能用水银温度计替代。

3、如果用抽气的方法测量是否可幸福？公式是否适用？

答：不可行，不适用。

原始数据：

七、