空气比热容比
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。
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报告：测定空气比热容比一、实验目的1.学习和掌握比热容比的概念及其物理意义。
2.通过实验测定空气的比热容比。
3.提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理比热容比是指一种物质在等压比热容与等容比热容之比，即γ=cp/cv。
对于理想气体，其比热容比为γ=cp/cv=1+1/273K+1/373K。
本实验采用绝热压缩过程的方法测定空气的比热容比。
三、实验步骤1.准备实验器材：温度计、压力表、空气压缩机、秒表、恒温水槽、保温杯、绝热材料等。
2.将恒温水槽设定在不同温度值，测量恒温水槽的实际温度。
3.将保温杯置于恒温水槽中，使其保持稳定的温度。
4.使用空气压缩机将空气压缩到保温杯中，同时记录压缩时间和压力。
5.将保温杯中的空气通过绝热材料导入绝热材料下方的恒温水槽中，测量压缩空气的温度变化。
6.重复步骤4和5，改变恒温水槽的温度值，得到多组数据。
四、数据处理与分析1.根据实验数据，计算出空气的等压比热容cp和等容比热容cv。
2.利用空气的等压比热容cp和等容比热容cv，计算出空气的比热容比γ。
3.将空气的比热容比γ与理想气体的比热容比进行比较，分析误差来源和实验误差。
4.根据实验数据和误差分析，得出结论，并讨论实验中需要注意的问题。
五、结论通过本实验，我们学习和掌握了比热容比的概念和物理意义，通过测定空气的比热容比实验提高了实验操作技能和数据处理能力。
同时，通过误差分析和讨论，我们发现实验中存在一些误差来源，例如温度测量误差、压力测量误差、气体不完全绝热等。
为了提高实验精度，需要采取措施减小误差，例如使用高精度的温度计和压力传感器、确保绝热材料的密封性能等。
本实验所用的方法可以推广到其他气体，例如二氧化碳、氧气等。
通过对比不同气体的比热容比，可以研究它们的物理性质和反应特性。
同时，对于一些复杂的气体，其比热容会受到压力、温度等因素的影响，本实验方法可以用来研究这些影响的大小和规律。
空气比热容比的测定实验心得
空气比热容比的测定实验心得空气比热容比实验心得篇1空气比热容比实验心得一、实验目标1.掌握空气比热容比的测量方法；2.学会利用热敏电阻测量空气温度；3.理解空气比热容比与温度、压力等参数的关系；4.掌握数据处理方法，得出实验结果。
二、实验原理空气比热容比是指单位体积的空气所具有的热量与单位质量的空气所具有的热量之比。
热敏电阻是一种电阻值对温度变化敏感的一种电阻，可以利用热敏电阻测量空气温度。
通过测量空气温度和空气比热容比，可以计算空气的热量。
三、实验步骤1.准备实验器材，包括热敏电阻、数据采集器、计算机、空气比热容比测量仪、压力传感器、温度计、空气发生器、压力变化装置等；2.将热敏电阻固定在空气发生器中，将压力传感器和数据采集器连接，将数据采集器与计算机连接；3.开启空气发生器，调整压力变化装置，使空气压力在0-100kPa范围内变化；4.测量不同压力下的空气温度，记录数据；5.利用空气比热容比测量仪测量空气比热容比；6.利用测量得到的空气温度、压力和空气比热容比，计算空气的热量。
四、数据分析1.压力与温度关系图：将实验得到的压力与温度数据绘制成图表，观察压力和温度之间的关系；2.空气比热容比与温度关系图：将实验得到的空气比热容比与温度数据绘制成图表，观察空气比热容比与温度之间的关系；3.空气热量变化图：将实验得到的空气热量与压力数据绘制成图表，观察空气热量与压力之间的关系。
五、实验结论1.通过实验，我们得出不同压力下的空气温度与空气比热容比随温度变化的曲线，发现空气温度与压力之间存在一定的关系；2.通过实验，我们得出空气比热容比与温度的关系，发现空气比热容比随温度的变化而变化；3.通过实验，我们得出空气热量随压力变化的关系，发现空气热量随压力的变化而变化。
六、实验建议1.在实验过程中，要保证实验数据的准确性，需要对实验环境进行控制，如保持空气流通，避免空气中的杂质和水分对实验结果产生影响；2.在实验过程中，要保证实验数据的可靠性，需要对实验数据进行多次测量，并取平均值；3.在实验过程中，要注意安全，避免因操作不当导致意外事故的发生。
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。
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气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之比⎪⎪⎭⎫⎝⎛=V P C C γ称为气体的比热容比。
γ是一个常用的物理量。
在描述理想气体的绝热过程时，γ成为了联系各个状态参量（P 、V 和T ）的关键参数：（绝热过程，P 、V 之间满足关系：） C PV =γ （1） 气体的比热容比γ除了在理想气体的绝热过程的过程方程中起重要作用之外，它在热力学理论及工程技术的实际应用中也有着重要的作用，例如热机的效率、声波在气体中的传播特性都与之相关。
γ的测量方法很多，传统测量方法是热力学方法[1]（绝热膨胀法）来测量，其优点是原理简单，而且有助于加深对热力学过程中状态变化的了解，但是实验者的操作技术水平对测量数据影响很大，实验结果误差较大。
本实验采用振动法[2]来测量，即通过测定物体在特定容器中的振动周期来推算出γ值）。
振动法测量具有实验数据一致性好，波动范围小，误差较小等优点。
[ 实验目的 ]（1）学习用振动法测定空气的比热容比。
（2）练习使用物理天平、螺旋测微器、数字式周期记录仪、大气压计等。
[ 实验原理 ]图-1 图-2实验装置如图-1所示。
本实验以贮气瓶Ａ内的空气作为研究的热力学系统。
在贮气瓶Ａ正上方连接玻璃细管Ｂ，并且其内有一可自由上下活动的小球Ｃ，由于制造精度的限制，小球和细管之间有0.01mm 到0.02mm 的间隙。
为了弥补从这个小间隙泄漏的气体，通过气泵持续地从贮气瓶的另一连接口Ｄ注入气体，以维持瓶内的压强保持恒定。
适当调节气泵输出的流量，可以使小球在玻璃细管Ｂ内（中央一侧有一小孔K 附近，如图-2所示）在竖直方向上来回振动：当小球在小孔K 的下方并向下运动时，贮气瓶中的气体被压缩，压强增加；而当小球经过小孔向上运动时，气体由小孔膨胀排出，压强减小，小球又落下。
其振动周期可利用周期记录仪测量出来。
若小球质量为m ，直径为d ，当其出于平衡状态时，瓶内气压P 和大气压强0P 之间满足关系：20)2/(d mgP P π+= （2）当小球由平衡位置向下运动一个小距离x ，这导致贮气瓶内的压强变化dP ，从而小球所受合力F 为：dP d F 2)2/(π= （3）由牛顿运动方程ma F =，得：222)2/(dtxd m dP d =π （4）另一方面，由于小球振动很快，可以近似作为绝热过程处理，于是贮气瓶内气体的压强P ，直和体积V 满足（1）式的绝热方程。
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
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。
测定空气的比热容比
以比大气压 稍高的压力 ，向玻璃容器压入适量空气，并以与外部环境温度 相等之时单位质量的气体体积(称为比体积或比容)作
为 ，用图28长-1中或的Ⅰ过短表，示这对一状测态。量结果有何影响？试分析说明并通过实
验验证之。 ４．在 数值大致相同的条件下重复实验8-10次，分别代入式(28.
而后，急速打开放气活塞“B ”，亦即使其绝热膨胀，降至大气压强 ，并以状态Ⅱ
可见，只要测得压强及，就可求出。
如以和分别表示对应及与的压力差，则有：
p1 pa p1'
p2
pa
p2'
(28.5)
现将式(28.5)代入式(28.4)，并考虑到 pa p1' p2，' 则：
p1
p1 p2
(28.6)
可见，只要测得及，即可通过式(28.6)求出空气的比热容比。
仪器用品
(28.
３．现已假定 、 分别代表绝热膨胀前、后空气的比容， 平稳地向“V”内压入适量气体后关闭进气活塞“A”，待系统与外界达到热平衡〔表(１)指示稳定〕后，记录表(１)指示 及表(2)指示T1；
对于理想气体，二者之间满足如下关系：
实验报告-空气比热容比的测量
大学物理实验报告实验3-5 空气比热容比的测量一、实验目的：测量室温下的空气比热容比二、实验原理：理想气体的定压摩尔热容为pC ，定容摩尔热容为vC ，气体的比热容比γ值为：v pC C =γ，γ又称摩尔热容比。
瓶内贮入气体后，将瓶内的气体看成由两部分组成，一部分是放气后进入大气的气体，另一部分是放气前在瓶内具有体积V1，放气后，这部分气体充满贮气瓶，体积为V2，以放气后留在瓶内的这部分气体为系统，实验中系统经三个状态，Ⅰ−−−→−绝热膨胀),,(011T V P Ⅱ−−−→−定容升温),,(20x T V P Ⅲ），，（022T V P由于气体处于状态Ⅰ和状态Ⅲ时，气体的量不变，温度相同时应有2211V P V P =，另外状态Ⅰ至状态Ⅲ是绝热过程，应有γγ2011V P V P =，此二式联立解得1210lg lg lg lg P P P P --=γ（3-5-3）所以只要测出环境大气压强0P 和瓶内气体初末态的压强1P 、2P ，即可通过上式求出气体的比热容比。
三、实验器材：储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮球、打气球）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测量空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆以及电阻。
四、实验步骤：（1）按图3-5-2接线，注意AD590的正负极。
用Forton 式气压计测定大气压强，P 用水银温度计测环境温度T 。
（2）开启电源，将电子仪器部分预热20min ，然后用调零电位钮调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。
（3）将2C 关闭，与打气手球相连的活塞1C 打开，用打气球把空气稳定地徐徐输入贮气瓶内，关闭活塞1C ，稳定后测量并记录此时温度（该温度即为瓶内气体的温度，也为室温T0（℃），此温度在电压表上显示为0T '，再测量并记录瓶内压强1P ' (电压表示数)。
（4）突然打开活塞2C ，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强0P 时(这时放气声消失)，迅速关闭2C 。
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）。
空气比热容比实验
测量空气的比热容比实验报告一、实验目的1.学习测定空气比定压热容和比定容热容之比的一种方法；2.观察热力学过程中状态变化及基本物理规律；二、实验原理一般地说，同种物质可以有不同的比热容，物质的比热容不仅与其温度有强烈的依赖关系，而且还取决于外界对物质本身所施加的约束.当压力恒定时可得物质的比定压热容c p，体积一定时可得物质的比定容热容c V.二者都是热力学过程中的重要参量，因此又称它们为主比热容.当然c p和c V一般也是温度的函数，但当实际过程中所涉及的温度范围不大时，二者均近似地视为常量.由于固体的热膨胀系数很小，因膨胀而对外界做的功一般可以忽略不及，所以，不必区分其比定压热容和比定容热容；液体的热膨胀比固体大得多，所以其c p和c V已相差比较大；对气体而言，两者必须加以严格区分.对理想气体，二者之间满足如下关系：c p−c V=R/M.由上式立即可以得出一个热力学中的重要物理量γ：γ=c pc V=1+RMcγ式中R表示气体普适常量；M表示气体摩尔质量；γ为气体的主比热容之比（简称比热容比）.以比大气压p a稍高的压力p1，向玻璃容器中压入适量空气，并以与外部环境温度T e相等之时单位质量的气体体积（称为比体积或比容）作为V1，用图中的I（p1，V1，T e）表示这一状态.而后，急速打开放气活塞，使其绝热膨胀，使其压强降到大气压p a，并以状态II（p a，V2，T2）表示.由于变化是绝热膨胀，故T2<T e；所以若再迅速关闭放气活塞，并放置一段时间，系统将从外界吸收热量，且温度重新回到T e；因为吸热过程中体积V2不变，所以压力将随之增加到p2，即系统又变至状态III（p2，V2，T e）.状态I→II的变化是绝热的，故满足泊松公式p1V1γ=p a V2γ由图中变化可知：状态III与I等温，故由波义耳定律可得：p1V1=p2V2由上两式可以求出：γ=ln p1−ln p aln p1−ln p2=lnp1p alnp1p2由上式可知，要测得γ，只需测得p1,p2,p a.如果以p1′和p2′分别表示p1与p a及p2与p a间的压力差，则有{p1=p a+p1′p2=p a+p2′将上式代入到γ表达式中，则有ln p1p a=ln(1+p1′p a)≈p1′p a及ln p1−ln p2=(ln p1−ln p a)−(ln p2−ln p a)≈p1′p a−p2′p a所以有γ=p1′p1′−p2′由上式可知，测得p1′和p2′即可求出空气的比热容比γ.三、实验仪器空气比热容比测定仪，储气瓶，传感器（温度，压力传感器）等.四、实验步骤1.测定环境气压p a及环境温度T e.开启电子仪器电源，预热.调节温度表至0mV.2.顺序完成I→III的状态变化过程.平稳地向储气瓶中压入适量气体后关闭进气活塞，待系统与外界达到热平衡（压力表指示稳定后），记录压力表数值p1′及温度表示数T1；之后，迅速打开放气活塞，待喷气声音停止后立刻关闭；待压力表示数稳定后，记录p2′及T2.3.在p1′数值大致相等（最好在T1=T2时读取p2′）的条件下重复实验，代入γ表达式，求出γi及其算数平均值.五、实验数据及分析1.实验数据记录如下：a ei p1′/mV T1i/mV p2′/mV T2i/mV(p1′−p2′)/mVγ=p1′p1′−p2′实验情况说明1100.81477.823.21477.777.6 1.299正常实验2100.81478.521.41478.579.4 1.270正常实验399.21479.323.51479.375.7 1.310正常实验4101.71480.024.81480.376.9 1.322正常实验5100.01480.823.51480.976.5 1.307正常实验6101.11481.523.81481.477.3 1.308正常实验7100.81482.117.61482.383.2 1.212放气时间过长8101.61482.923.11482.978.5 1.294打气速度快平均（除去7和8数据） 1.303μ=|1.402−1.303|1.402×100%=7.06% 3.以γi 作为原始数据，估测γ的测量不确定度. μγ=√(ðln γðp 1′)2(u p1)2+(ðln γðp 2′)2(u p2)2 s p1=√∑(p 1i ′−p 1′̅̅̅)26i=16−1=0.879 s p2=√∑(p 2i ′−p 2′̅̅̅)26i=16−1=1.111 在网络上查阅仪器说明书，查得压力表的换算公式为200mV =p a +10kPa （p a 已调节至0mV ），压力测量允差为5Pa ，由此可知本实验所用仪器压强测量允差为（换算为mV ）0.1mV∆=0.1mVðln γðp 1′=1p 1′̅̅̅+1p 1′̅̅̅−p 2′̅̅̅=0.023 ðln γðp 2′=−1p 1′̅̅̅−p 2′̅̅̅=−0.013 u p1=√u A 2+u B 2=√u A 2+u B 2=√(√61.11)2+(√3)3=0.402 u p2=√u A 2+u B 2=√u A 2+u B 2=√(1.111√61.11)2+(0.1√3)3=0.507 μγ=√(ðln γðp 1′)2(u p1)2+(ðln γðp 2′)2(u p2)2=0.01135 则γ的测量不确定度为0.01135，最终结果为γ=1.303±0.01135×1.303=1.303± 0.015.4.实验误差来源分析本实验最终得到的空气比热容比为1.303，与真值1.402存在7.06%的误差.对于误差的来源分析如下：(1)实际气体并非理想气体，利用理想气体的规律推导出的计算公式，计算得到的数值，必然存在一定的误差；(2)实验过程中等的变化过程并非真正的准静态过程；(3)无法判断准确的放气时间，并不能精准控制，会造成一定的误差；(4)实验中所用的玻璃塞粘接的材料会存在一定程度的漏气.5.实验改进方案（或思考）(1)由所做第七组实验可以看出，如果放气时间过长，则会导致实验产生较大误差. 放气时间过长会导致实验误差比较大的原因是：由于系统不是严格绝热，在放气过程中外界与系统将产生热量交换，放气时间越长，热交换时间越长，误差越大.如果给系统加上绝热措施，判断会减小实验的误差.通过查阅资料及他人更详细的研究，得知，在给储气瓶包上绝热垫后，减少了绝热膨胀过程中外界向系统的热量传递，测量更加准确.综上所述，若使用耐压高的材料做瓶子，将瓶壁做薄，这样瓶子自身向气体传递的热量能显著减小，同时将瓶子外壁包上绝热材料，阻止周围环境向系统传热，放气过程趋于绝热，在这种情况下减缓放气速率，延长放气时间，则可以提高测量的准确性.六、注意事项1.注意系统密闭性，检查是否漏气；2.旋转活塞时不可动作过猛，防止活塞被折断；3.平稳压入气体，防止气压表超程；4.严格掌握放气活塞从打开到关闭的时间，否则会给实验造成较大的不确定度；5.注意掌握实验进程，防止因实验周期过长、环境温度较大变化对实验造成的影响；6.实验结束后将装置复原，注意将放气活塞打开，使容器与大气相同.七、实验思考1.本实验所研究气体的I,II,III状态分别与实验步骤中何时的气体对应？有什么特点？以比大气压p a稍高的压力p1，向玻璃容器中压入适量空气，并以与外部环境温度T e 相等之时单位质量的气体体积（称为比体积或比容）作为V1， I（p1，V1，T e）表示这一状态.而后，急速打开放气活塞，使其绝热膨胀，使其压强降到大气压p a，并以状态II（p a，V2，T2）表示.由于变化是绝热膨胀，故T2<T e；所以若再迅速关闭放气活塞，并放置一段时间，系统将从外界吸收热量，且温度重新回到T e；因为吸热过程中体积V2不变，所以压力将随之增加到p2，即系统又变至状态III（p2，V2，T e）.2.本实验中研究的气体是哪一部分？为什么？研究的是储气瓶中的气体再加打入的气体（即一直研究气瓶中存在的气体）.。
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。
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。
空气比热容比的测定-李萍
将⑷式代入⑶式，并考虑到Pa〉〉Δ P1，Pa〉〉Δ P3，则
同理
P P P 1 1 ln P ln Pa ln ln(1 ) 1 1 Pa Pa Pa
P P3 ln P ln P3 ln P ln Pa） ln P3 ln Pa） （ 1 （ 1 1 Pa Pa
阀放气时，当听到放气声将结束时，应迅速关闭出气阀。)
6. 根据式， 即可求出空气的比热容比。
7. 重复以上步骤，进行5次测量，求平均值。
2、振动法测定空气的比热容比
1. 拔掉打气球连接好微型气泵，将光电门置于细管的小孔附近 2. 打开进气阀出气阀，接通气泵电源，调节好进气的大小，使钢 球在玻璃管中以小孔为中心上下振动，振幅约为10cm左右。 3. 接通毫秒计的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。打开毫 秒计，反复按“功能”键至“周期”指示灯亮，按压“转换” 键预置测量次数为50次，然后按“功能”键开始计时，显示数 字逐一减少至0，显示屏显示的数字为振动50次所需的时间t， 重复测量5次，计算振动周期T（T=t/50） 4. 用游标卡尺和物理天平分别测出细管的内径d和小球的质量m。 （细管的直径d=9.80 mm；m=3.548 g；r=9.500 mm） 3 5. 测量容器的容积为V（V=0.00884 m ）.求P=Pa+mg/A 5 -5 2 （Pa=1.013*10 Pa，A=8.16*10 m ） 6. 求空气比热容比
3、若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不 正确，造成钢球上下振动时未挡光，或者是外界光线过 强，须适当挡光。
Ⅰ→Ⅱ绝热过程，满足泊松公式：P1V1γ =PaV2γ III→I等温过程，满足玻意耳定律： P1V1=P3V2 由⑴及⑵式消去V1、V2可解得
【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10038046一．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C p和定容比热容C v之关系由下式表示：C p—C v=R （1）（1）式中，R为气体普适常数。
气体的比热容比r值为：r= C p/C v (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θ0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（P0，θ0，V1），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，θ0，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θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态 III（P2，θ0，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。
测定空气的比热容比
实验结果与理论值的比较
将实验结果与理论值进行比较，分析 实验结果与理论值之间的差异。
探讨产生差异的可能原因，如实验操 作误差、环境因素等，并提出改进措 施。
05 实验总结与建议
实验总结
实验总结
实验步骤 1. 准备实验器材，包括温度计、加热器、已知比热容比的物质（如水）、容器等。
2. 将已知比热容比的物质放入容器中，测量初始温度。
通过实验数据的处理和分析，培养数据处理能力，包括数据的整理、计算、图表绘制等方面 的技能。
通过测定空气的比热容比实验，学生可以深入理解比热容比的概念和物理意义，掌握测定空 气比热容比的实验方法，提高实验操作技能和数据处理能力。这些知识和技能对于学生进一 步学习热力学、传热学等相关课程具有重要的意义。
热力学第一定律
• 热力学第一定律是指能量守恒定律在封闭系统中的 表现形式，即 $\Delta U = Q + W$。其中， $\Delta U$ 是系统内能的变化量，$Q$ 是系统吸收 的热量，$W$ 是系统对外做的功。
测定空气比热容比的实验原理
• 通过测量空气在不同温度和压力下的 物理性质，结合理想气体定律和热力 学第一定律，可以推导出空气的比热 容比。具体实验过程包括加热空气、 改变压力、测量温度等步骤。通过实 验数据，可以计算出空气的比热容比。
实验总结
4. 加热相同时间后，再次测量空气的温度。 实验结果：经过实验，我们成功测得了空气的比热容 比，为后续的物理学习和研究提供了有价值的数据。
3. 对已知比热容比的物质加热，同时记录温度 变化。
5. 根据实验数据，利用盖斯定律计算空气的比热 容比。
对实验的反思与改进建议
1. 温度测量误差
由于温度计的精度限制，可能导致测 量结果存在误差。