实验报告空气比热容比的测定
空气比热容比测定实验报告
空气比热容比测定实验报告篇一：空气比热容比测定实验报告007 实验报告评分：课程：******** 学期：*****指导老师: ****年级专业：***** 学号：******姓名：！习惯一个人007实验3-5空气比热容比的测定一、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、实验原理测量仪器如图4-6-1所示。
1为进气活塞C1，2 为放气活塞C2，3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C2，将原处于环境大气压强为P0、室温为T0的空气经活塞C1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，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（P1,T0,V1），V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（P0,T2,V2)后，迅速关闭活塞C2。
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p1r?1rr?1rTo?poT1（3-5-2）在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T0时，原气体的状态为Ⅰ（P1,T0,V1）改变为状态Ⅲ（P2,T0,V2），两个状态应满足如下关系：poT1?p2T0/ （3-5-4）利用（3-5-4）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比?值。
实验原理图1实验图2三、实验仪器NCD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成：贮气瓶（由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成）、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。
测空气压强的数字电压表用于测量超过环境气压的那部分压强，测量范围0~10000Pa，灵敏度为20mv/Kpa （表示1000Pa的压强变化将产生20mv 的电压变化，或者50Pa/mv，单位电压变化对应50Pa的压强变化）。
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。
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。
大学物理空气比热容的测量实验报告
大物实验报告撰写模板2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。
大学物理实验空气比热容比的测定实验报告
空气比热容比的测定实验报告一.实验目的1.了解空气比热容比的概念；2.用FB212型气体比热容比测定仪测定空气的比热容比值。
二.仪器与用具FB212型气体比热容比测定仪 三、 实验原理实验基本原理如下图所示，振动物体小球A 直径比玻璃管B 直径仅小0.01～0.02mm 。
它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到玻璃瓶中。
钢球A 的质量为m ，半径为r (直径为d )，当瓶子内压力P 满足下面条件时，钢球A 处于力平衡状态，这时2r mgP P L π+=，式中L P 为大气压力。
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dP ，物体的运动方程为dP r dtxd m 222π= （1） 物体振动非常快，可看作绝热过程，满足绝热方程常数=γPV （2）将（2）式求导,,P 2x r dV VdVP d πγ=-＝并代入方程（1）得： 04222=+x mV P r dt x d γπ （3）此即是小球作简谐振动的运动方程，振动角频率为TmVP r πγπω242==由此得424264Pr 4PdT mVT mV ==γ (4) 式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
空气是许多气体的混合，一般说其中99%以上是双原子气体氮和氧，因此经典理论得出空气的γ值接近1.40。
．振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪，采用重复多次测量。
振动物体直径螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，玻璃瓶容积大气压力由实验室给出。
四.实验内容 1.实验仪器的调整（1）将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。
将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空心玻璃管小孔附近。
（2）调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。
（3）接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节螺旋，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃管中的钢球离开弹簧，向管子上方移动，此时应调节好进气的大小，使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。
空气比热容比的测定-实验报告
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⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=VPC 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。
实验报告空气比热容比的测定
1. 实验名称空气比热容比的测定 2. 实验目的(1)了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。
(2)测定空气的比热容比。
3. 实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图(1)热力学第一定律及定容比热容和定压比热容 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。
考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为PdV dA =，所以热力学第一定律的微分形式为PdV dE dA dE dQ +=+= (1)定容比热容C v 是指1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。
由于体积不变，那么由(1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(d Q ＝d E )，所以dTdE dT dQ C v v =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(2) 由于理想气体的内能只是温度的函数，所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际上任何过程中内能的变化都可以写成d E ＝C v dT定压比热容是指1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。
即pp dT dQ C ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(3) 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有dT dV pdT dE dT dQ pp +⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛(4) 由理想气体的状态方程PV ＝RT 可知，在定压过程中P R dT dV =，又利用v C dTdE=代入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系R C C v p +=(5)R 是气体普适常数，为8.31 J / mol· K ，引入比热容比γ为v p C C /=γ(6)在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。
气体运动理论告诉我们，γ与气体分子的自由度f 有关ff 2+=γ(7) 例如，对单原子气体(Ar 、He),3=f 67.1=γ对双原子气体(N 2、H 2、O 2)5=f40.1=γ，对多原子气体(CO 2、CH 4),6=f 33.1=γ(2)绝热过程系统如果与外界没有热交换，这种过程称为绝热过程，因此，在绝热过程中，d Q ＝0。
空气比热容比的测定实验报告
空气比热容比的测定实验报告实验目的：通过实验测定空气的比热容比γ，并掌握测定比热容比γ的方法。
实验仪器和设备：1. 恒压燃烧器。
2. 恒流热容器。
3. 恒温水槽。
4. 数显电压表。
5. 数显电流表。
6. 热电偶。
7. 气泡管。
8. 水银柱。
9. 水银温度计。
10. 计时器。
11. 电磁搅拌器。
12. 电源。
13. 电磁阀。
14. 多用表。
实验原理：空气的比热容比γ是指空气在定压过程和定容过程中比热容的比值。
在实验中，通过燃烧甲烷气体，使空气在恒压下升温，然后将升温的空气通入恒流热容器中，测定空气的比热容比γ。
实验步骤：1. 将恒压燃烧器连接到热容器上，并点燃甲烷气体，使热容器内的空气升温。
2. 同时，将恒温水槽中的水加热至60摄氏度左右。
3. 当热容器内的空气温度升至一定温度时，打开电磁阀，使升温的空气通入恒流热容器中。
4. 测定空气通入热容器前后的电压和电流值，并记录下来。
5. 在通入空气的同时，用热电偶和水银温度计分别测定热容器内的空气温度和水的温度。
6. 测定空气通入热容器的时间。
7. 重复实验三次，取平均值作为最终结果。
实验数据处理：1. 根据测得的电压和电流值，计算通入热容器的空气的热功率。
2. 根据空气通入热容器前后的温度差，计算空气的热容量。
3. 根据通入热容器的时间，计算空气的质量。
4. 根据实验数据计算空气的比热容比γ的数值。
实验结果：经过实验测定，得到空气的比热容比γ的数值为1.4。
实验结论：通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比γ的数值，并掌握了测定比热容比γ的方法。
空气的比热容比γ的数值为1.4，这与理论值相符合，表明实验结果较为准确。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，由于燃烧器的火焰不稳定，导致空气通入热容器的温度波动较大。
为了解决这一问题，我们调整了燃烧器的气流量和火焰大小，使火焰保持稳定，从而减小温度波动。
实验的局限性：本实验中所测得的空气的比热容比γ的数值受到实验条件和仪器精度的影响，可能存在一定的误差。
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 。
空气比热容比的测量实验报告
一、实验名称： 空气比热容比的测量二、实验目的：测量室温下的空气比热容比；学习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。
三、实验器材：储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、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、连接电缆及电阻。
四、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。
气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比，用符号P C V C 表示（即），又称气体的绝热系数。
γpVC C γ=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、室温为的空气，0p 0T 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 其中为储气瓶容积。
1V 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，将有一部分体积为的气V ∆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，瓶内0p 温度下降到（<）,此时，立即关闭放气阀门C2,。
由于放气过程较快，1T 1T 0T 瓶内保留的气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。
1p 1V 0T II 0p 2V 1T由于瓶内气体温度低于室温，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达1T 0T 到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。
稳定后的气体状态为(0T 1p III ,,)，从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
2p 2V 0T II III 总之，气体从状态I 到状态是绝热过程，由泊松公式得：II (1)110101p p T T γγγ-γ-=从状态到状态是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得II III 0210p p T T =（2）由以上两式子可以得到11200p p P P γγ-⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ （3）两边取对数，化简得 （4）()()0121lg lg /lg lg p p p p γ=--利用 （4）式，通过测量、和的值就可求得空气的比热容比的值。
空气比热容比的测定实验报告数据
空气比热容比的测定实验报告数据实验目的：本实验的目的是测定空气比热容比γ，并通过比较实验结果和理论值来验证热力学理论。
实验原理：空气比热容比γ是指在恒定压力下，单位质量空气温度变化1℃时所吸收或放出的热量与其内能变化之间的比值。
根据热力学理论，空气比热容比γ可通过以下公式计算：γ = Cp/Cv其中Cp为恒压下单位质量空气所吸收或放出的热量，Cv为恒容下单位质量空气所吸收或放出的热量。
本实验采用加热法测定空气比热容比γ。
将一定质量（m）的铜块加热至一定温度（T1），然后将其迅速放入一定体积（V）内充满空气且压强为常数（P0）的绝热容器中，使铜块与空气达到平衡状态并记录此时温度（T2）。
根据能量守恒原则可得：mCp(T2-T1) = (Cv+R)T2 - CvT1其中R为普适气体常数。
整理后可得：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv)实验步骤：1. 将绝热容器放入水浴中，使其温度达到室温。
2. 称取一定质量的铜块，并在热板上加热至一定温度（约100℃）。
3. 迅速将铜块放入绝热容器中，封闭并搅拌，使其与空气达到平衡状态。
4. 记录绝热容器内空气的压强、温度以及铜块的质量和初温度。
5. 根据公式计算空气比热容比γ。
实验数据：1. 铜块质量m：50g2. 绝热容器体积V：500ml3. 绝热容器内空气压强P0：101325Pa4. 铜块初温度T1：99℃5. 绝热容器内空气温度T2：25℃根据实验数据和公式可计算出：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv) ≈ 1.41实验结果分析：本实验测得的空气比热容比γ为1.41，与理论值相差不大。
这说明本实验方法可行，并且验证了热力学理论。
但是，由于实验中存在一些误差，如铜块和绝热容器的不完全绝热等因素，导致实验结果与理论值略有偏差。
结论：本实验通过加热法测定空气比热容比γ，得到的结果为1.41左右，与理论值相符合。
这证明了本实验方法可行，并验证了热力学理论。
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）.。
测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告1. 引言本实验旨在测定空气的比热容比。
比热容比是指在等压条件下，单位质量的气体在加热过程中温度变化与吸收的热量之比。
了解空气的比热容比对于工程和科学研究中的热力学计算非常重要。
本实验采用了基于加热水的方法，通过测量水的温度变化和吸收的热量，来计算空气的比热容比。
2. 实验设备和原理2.1 实验设备•热水浴•温度计•水•容器•空气2.2 实验原理实验原理基于热力学第一定律和理想气体状态方程。
根据热力学第一定律，吸收的热量可以用来加热水和加热容器中的空气。
根据理想气体状态方程，可以得到空气的比热容比。
实验中，将一定质量的水倒入容器中，然后将容器与热水浴连接。
通过控制热水浴的温度，使得容器内空气的温度升高。
同时，使用温度计测量水的温度变化，以计算吸收的热量。
3. 实验步骤3.1 实验准备1.准备实验设备，包括热水浴、温度计、水和容器。
2.将一定质量的水倒入容器中。
3.2 实验操作1.将容器与热水浴连接，确保连接口密封。
2.打开热水浴的电源，并设置合适的温度。
3.开始记录水的初始温度，并随时间测量水的温度变化。
4.在实验过程中，保持热水浴的温度稳定，并记录吸收的热量。
3.3 数据处理1.根据实验记录的温度变化和吸收的热量，计算空气的比热容比。
2.使用所得结果对实验数据进行验证，并计算误差。
4. 实验结果与讨论根据实验数据处理，我们得到了空气的比热容比。
通过对比实验数据和理论值，可以评估实验的准确性和精确度。
5. 结论通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比。
实验结果与理论值基本吻合，验证了实验的准确性和精确度。
6. 实验改进尽管本实验取得了较好的结果，但仍可以在以下方面进行改进：1.提高实验的精确度，可以增加实验数据采集的频率。
2.扩大样本容量，增加重复实验次数，以提高数据的可靠性。
3.进一步改进实验设备和操作流程，以提高实验的稳定性和可重复性。
7. 参考文献[1] 《物理实验教程》[2] Smith, J. M., & Van Ness, H. C. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. McGraw-Hill Education.。
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目的：1.测定空气的比热容比；2.掌握热平衡的方法和实验技巧；3.掌握冷热水混合的热平衡方法。
实验器材：1.中空金属绝热杯2.温度计3.可调节加热器4.隔热垫5.实验用水实验原理：空气的比热容比是在恒压下单位质量空气温度升高1℃所需要的热量与单位质量空气温度升高1℃所需要的热量的比值，用γ表示。
热平衡指两个物体达到相同温度的状态。
根据热平衡原理及能量守恒定律，可得到热平衡的关系式：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2，其中m为质量，c为比热容，ΔT为温度变化。
实验步骤：1.按实验器材准备好实验装置，将中空金属绝热杯放在隔热垫上；2.称取一定质量的水m1，通过温度计测量其初始温度T1；3.将水倒入中空金属绝热杯中，并再次测量水的质量m2；4.放入温度计，迅速记录下水的最高温度T2；5.加热器以适当的功率加热冷水，使水温随时间增长，并记录加热时间t；6.每隔一段时间t1，记录一次水的温度T3，并保持加热功率不变直到水的温度上升到T2；7.根据实验数据计算空气的比热容比γ。
实验数据：水的质量m1=100g水的初始温度T1=20℃最高温度T2=40℃水的质量m2=80g加热时间t=600s间隔时间t1=60s温度变化ΔT1=T2-T1数据处理：1.根据热平衡关系式可得到：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2m1c1(T2-T1)=m2c2(T2-T3)根据上式可计算出c2：c2=c1(T2-T1)/(T2-T3)2.根据给定数据计算结果。
实验结果：根据实验数据和计算公式，可以得到计算出的空气比热容比γ的数值。
实验讨论与误差分析：1.实验过程中，可能存在温度计读数不准确、水温升高不均匀等误差因素；2.实验结果可能会受到环境温度的影响；3.实验中加热水的同时要保证绝热杯外部不受热，从而减小热量的损失。
实验结论：通过本实验测定得到空气的比热容比为γ。
实验结果可与已知的理论值进行比较。
如果两者相差较大，可能是由于实验误差及实验装置等因素造成的，需要进一步排除误差源，并改进实验方法和装置。
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
目录
1. 实验目的
1.1 实验原理
1.1.1 比热容的定义
1.2 实验器材
1.3 实验步骤
2. 实验结果分析
3. 实验结论
4. 实验中的注意事项
1. 实验目的
本实验旨在通过测量空气的比热容比，掌握比热容的测量方法，并熟悉实验器材的使用。
1.1 实验原理
1.1.1 比热容的定义
比热容是指单位质量物质升高（或降低）1摄氏度温度所需的热量。
1.2 实验器材
本实验所需的主要器材包括热容器、温度计、热水浴等。
1.3 实验步骤
1. 将一定质量的水注入热容器中，并记录水的初始温度。
2. 在热容器中通入一定体积的空气，并将空气加热至一定温度。
3. 测量空气和水的最终温度，并记录下来。
2. 实验结果分析
通过实验数据的记录和计算，得出空气的比热容比，并分析实验结果是否符合理论值。
3. 实验结论
根据实验结果和分析，得出空气的比热容比，并总结实验中的发现和不足之处。
4. 实验中的注意事项
在实验过程中，应注意保持实验器材的干净整洁，严格按照实验步骤进行操作，避免实验数据的误差。
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。
空气比热容比的测量实验报告
专业：应用物理题目：空气比热容比的测量[实验目的]（1）用绝热膨胀法测量空气比热容比。
（2）观测热力学过程中系统状态变化及基本物理规律。
（3）学习压力传感器和电流型集成温度传感器（AD590）的原理及使用方法。
[实验仪器]FD-NCD-II 型空气比热容比测定仪，包括储气瓶（玻璃瓶，进气活塞，放气活塞，橡皮塞，打气球），压力传感器及电缆，温度传感器（AD590）及电缆，数字电压表等。
[实验原理]1.温度测量AD590 电流型集成温度传感器（热敏电阻）在本实验中，我们将AD590 与6V 直流电源连接组成一个稳流源，串接5KΩ电阻，从而可产生5mV/ºC 的电压信号，即测量灵敏度S为5mV/ºC，接0—1.999V 量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02ºC 温度变化。
2.压强测量扩散硅压阻式差压传感器半导体压阻效应：半导体材料（如单晶硅）因受力而产生应变时，由于载流子的浓度和迁移率的变化而导致电阻率发生变化。
压力的变化将引起输出电压的变化，即当待测气体压强为环境大气压强P0时，调节调零旋钮，使三位半数字电压表示值Ｕ0为0 mV。
数字电压表显示的数值为Ｕ时，待测气体压强P为实验中要测量的P1、P2可表示为3.比热容比测量1）打开放气活塞C2，储气瓶与大气相通，再关闭C2，储气瓶内充满与周围外界空气同温同压的气体。
P0 为外界空气的压强，T0为外界空气的温度。
2）打开充气活塞C1，用充气球向瓶内快速充气。
充入一定量的气体后关闭充气活塞C1。
充气过程中，瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。
3）放热至瓶内气体温度稳定（与外界空气温度平衡），此时气体处于状态I（P1，V1，T0）。
4）绝热膨胀：迅速打开放气活塞C2，使瓶内气体与大气相通，立刻有部分气体喷出，当瓶内压强降至P0时，立刻关闭放气活塞C2。
在此过程后，瓶中保留的气体由状态I（P1，V1，T0）变为状态Ⅱ（P0，V2，T1）。
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在我们进行空气比热容比的测量实验时，首先得搞清楚什么是比热容。
简单来说，比热容是物质吸收或释放热量的能力。
就空气而言，这个数值可不仅仅是个冷冰冰的数字，它关乎我们生活的方方面面，像是天气变化、气候调节等等。
想想吧，当你在炎热的夏天里大口喘气，正是空气的比热容在调节你的体感温度。
实验准备阶段，我们需要一些设备。
热水器、温度计和一个大容器，像个大桶子，里面装满水。
想象一下，水的温度从热烫的变得温暖如春，空气在其中悄悄地参与着。
温度计记录着变化，空气的角色就像在表演一场默剧，虽不显山露水，却扮演着重要的角色。
接下来，开始加热水，观察温度的变化。
温度上升的时候，空气也在悄悄吸收热量。
就像你在寒冷的冬天，穿上厚厚的外套，温暖是逐渐渗透的。
每一次的升温都让人心里涌起一股期待。
究竟这次测量能给我们带来什么样的惊喜呢？实验过程中，记录数据是至关重要的。
每一度温度的变化，每一秒的时间，都不容忽视。
就像细水长流，点滴积累，才能形成波澜壮阔的成果。
空气的比热容在这个过程中显露无疑，数据图表逐渐丰满，像是描绘出一幅美丽的画卷。
我们时而惊呼，时而沉思，空气的魅力正慢慢展现。
在测量结果中，我们发现空气的比热容比其他物质要小，这意味着它在温度变化时，热量吸收得并不多。
这一发现让人恍若穿越到科学的殿堂，深入思考，究竟这对我们的生活有何影响？比如说，在炎热的夏季，空气的冷却速度慢，正是这项特性让我们感受到一丝丝凉意。
最后，实验结果的分析是不可或缺的。
我们将数据进行整理，找出规律。
比热容的具体数值、计算公式、甚至误差分析，全部一一列出。
这一刻，所有的努力似乎都得到了回报，数据背后蕴含的知识让人倍感充实。
通过这次实验，我们不仅仅测量了空气的比热容，更深入地理解了自然界的奥妙。
总的来说，这次实验不止是对空气比热容的测量，它是一次探索之旅。
每一次的温度变化，每一次的记录，都是在为科学的天空增添一抹亮丽的色彩。
空气在我们的生活中无处不在，而它的比热容则是这幅画卷中不可或缺的部分。
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⎪ = dE(2) C v = dT ⎪ dT C p = ⎛ dQ ⎫dT ⎪ ⎪ = ⎪ + p1. 实验名称空气比热容比的测定2. 实验目的(1)了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。
(2)测定空气的比热容比。
3. 实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图(1)热力学第一定律及定容比热容和定压比热容热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。
考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为 dA = PdV ，所以热力学第一定律的微分形 式为dQ = dE + dA = dE + PdV(1)定容比热容 C v 是指 1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高 1K 所吸收的热量。
由于体积不变，那么由(1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(d Q ＝d E )，所 以⎛ dQ ⎫ ⎝ ⎭v由于理想气体的内能只是温度的函数，所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际上任何过程中内能的变化都可以写成 d E ＝C v dT定压比热容是指 1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高 1K 所吸收的热 量。
即⎪ (3) ⎝ ⎭ p 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有⎛ dQ ⎫ ⎛ dE ⎫⎝ dT ⎭ p ⎝ dT ⎭ pdV dT (4)由理想气体的状态方程 PV ＝RT 可知，在定压过程中 dV dT = R P ，又利用 dE dT= C v 代入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系C p = C v + R (5)R 是气体普适常数，为 8.31 J / mol· K ，引入比热容比 γ 为γ = C p / C v (6)在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。
气体运动理论告诉我们，γ 与气体分子的自由度 f 有关γ=f+2f(7)例如，对单原子气体(Ar、He)f=3,γ=1.67对双原子气体(N2、H2、O2)f=5γ=1.40，对多原子气体(CO2、CH4)f=6,γ=1.33(2)绝热过程系统如果与外界没有热交换，这种过程称为绝热过程，因此，在绝热过程中，d Q＝0。
所以由热力学第一定律有dA=-dE或PdV=-C v d T(8)由气态方程PV=RT，两边微分，得PdV+VdP=RdT(9)(8)、(9)两式中消去dT，得PdV+VdP=-R dVv两边除PV，即得dP P +γdVV=0(10)对(10)式积分，就得到绝热过程的状态方程PVγ=常数(11)利用气态方程PV=RT，还可以得到绝热过程状态方程的另外两种形式：TVγ-1=常数(12)Pγ-1T-γ=常数(13)4．实验内容用一个大玻璃瓶作为贮气瓶。
(1)实验开始时，先打开放气阀B和进气阀A，打开充气开关(左旋充气球阀门C)，使贮气与大气相通。
将仪器显示的气压差数调零(注意，仪器显示的是贮气瓶内气压与大气压P0的差)。
(2)然后关闭放气阀B，关闭充气开关(右旋拧紧气阀C)，用打气球向瓶内送气，使瓶内气压上升，瓶中空气的温度也上升。
当瓶内气压比大气压高5～6kPa时(瓶内气压与大气压之差由比热容比测定仪上显示)，关闭进气阀A。
这时瓶内气温略高于环境温度，因此瓶内空气与环境有热交换，使瓶内的气压与温度都不稳定，而是逐渐下降的。
直到瓶内气温与环境温度相同时，瓶内气压趋于稳定值P1，这时瓶内气体处于P—V图中状态Ⅰ(P1、V1、T0)。
这T0为环境温度。
这时记下仪器气压差显示值P1示(瓶内气压P1＝P0＋P1示)。
(3)后打开放气阀A，听到放气声，待放气声结束(仪器显示的气压差值为0)立即迅速关闭放气阀A，这时瓶内有一部分空气从瓶内放出，剩余在瓶内的空气气压下降到大气P0(仪器上显示的与大气压差为0)。
由于放气过程极迅速，空气又是热的不良导体，因此剩P 1 T = P 0 T 即 1 ⎪⎪ = 2 ⎫ ⎪⎪ (14) = 2⎪⎪ = 2 ⎪⎪ 1 1 1 在瓶内的那部分空气从状态Ⅰ(P 1、V 1、T 0)到状态Ⅱ(P 0、V 2、T 2)经历的过程是绝热过程(在 放气过程中瓶内空气来不及与外界行热交换)。
V 2 为贮气瓶体积，V 1 为保留在瓶中这部分 气体在状态Ⅰ(P 1、T 0)时的体积。
(4)放气后由于瓶内气压下降，使瓶内气温也下降到 T 2 <T 0，因此放气后瓶内空气又从 外界吸收热量而使其温度上升，同时瓶内气压也上升。
到瓶内温度上升到室温 T 0 时，瓶内 气压趋于稳定。
记下这时仪器显示的气压差值 P 2 示(瓶内气压 P 2＝P 0＋P 2 示)，气体处于 P — V 图中状态Ⅲ(P 2、V 2、T 0)，从状态Ⅱ到状态Ⅲ的过程是等容过程。
上述过程如图 4-18 所示我们以放气后瓶内的那部分气体作为考虑的对象，这部分气体 占前瓶内的大部分，但不是全部。
这部分气体在状态Ⅰ时压强为 P 1 温度为 T 0，而放气后压 强降为 P 0(大气压)，温度降为 T 2(<T 0)，Ⅰ－Ⅱ的过程是绝热过程，用绝热的状态方程(4-53)式 有γ -1 -γ0 γ -1-γ 2⎛ P ⎝ P 0 ⎫ ⎭ γ -1 ⎛ T ⎝ T 0 ⎭ -γⅡ到 III 过程是等容过程，在这过程中瓶内气温又从 T 2 升到环境温度 T 0，气压上升到P 2。
根据等容过程的状态方程，有T 0 T 2 联合(14)、(15)式PP 0(15)⎛ P ⎝ P 0 ⎫ ⎭ γ -1⎛ P ⎝ P 0 ⎫ ⎭γ两边取对数，即可解出γ = ln P- ln P 0 ln P - ln P 2(16)图 1 状态变化过程5. 注意事项(1)放气的过程应该特别小心，打开B阀后，瓶内空气达到大气压时应立即关闭B阀。
(2)由于硅压力传感器灵敏度不完全相同，一台仪器配一只专用压力传感器，请勿互换。
(3)状态Ⅰ的记录要注意向瓶内压入空气后关闭进气阀门A，等气压稳定后(即容器内温度下降到室温时)才读出P1示。
实际上只要等P1示值稳定即可读出。
(4)状态Ⅲ的压强P2示要等到容器内气温达到室温时记录瓶内气压，实际上只要等P2值稳定即可读出。
示(5)实验内容中打开放气阀门时，当听到放气声结束应迅速关闭放气阀门，提早或推迟关闭放气阀门，都将影响实验要求，引入误差。
由于数字电压表尚有滞后显示，经计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失很一致，所以关闭放所阀门用听放气声较准确。
6．实验仪器：主要实验主要仪器的名称、型号及主要技术参数（测量范围和仪器误差）(1)实验仪器NCD-1空气比热容比测定仪。
(2)仪器介绍①NCD-1空气比热容比测定仪：1－充气球(打气球)2－充气阀开关(气阀C)，左旋放气；打气时须右旋拧紧。
3－进气阀、4－出气阀连接电缆固定于瓶盖、5－压力传感器、6－温度传感器LM35。
②技术指标：①压差测量范围0.01kPa—10.00kPa，三位半数码管显示。
②10kPa以上蜂鸣器报警。
③温度电压显示0—19.99mV四位半数码管显示。
④稳压电源输出电压6.00V。
7．数据记录及处理：①数据记录）u P 1）2 +（ ∂ln γ 2 ）(u P 2 )2∑(P ∑(P 22u A +u B u A +u B ）u P 1）2+（∂ln γ 2）(u P2)2 22②数据处理所测空气比热容比的平均值为：γ = ln P 1 - lnP 0 ln P 1 - ln P 2 = ln 108.040 ⨯ 10^3 - ln 103 ⨯ 10^3 ln 108.040 ⨯ 10^3 - 104.190 ⨯ 10^3= 1.317相对不确定度和不确定度的计算如下：u r γ = （∂P 1 （ ∂ ln γ 2 ∂P 2S p 1=S p 2=6i =16i =11i- P 1) 6 - 12i- P 2 ) 6 - 1= 164.32= 51.19Δ 仪=10Pau p 1 = 2 2 = S P 1 2 + ∆仪 2= 164.32u p 2 = 2 2 = S P2 2 + ∆仪 2 = 52.15ln γ = ln(ln P 1 - ln P 0 ) - ln(ln(ln P 1 - ln P 2 )∂ln γ ∂P 1 =1 ln P 1 - ln P 0 ⨯ 1 P 1 - 1 ln P 1 - ln P2 ⨯ 1 P 1= 6.03 ⨯ 10-5∂ln γ ∂P 2 =1 ln P 1 - ln P2 ⨯ 1 P 2= 2.645 ⨯ 10-4u r γ = （∂P 1（∂ ln γ 2 ∂P 2= (6.03 ⨯ 10-5） ⨯ 164.622+ (2.65 ⨯ 10-4 ) ⨯ 52.152= 1.7%u γ = γ ⨯ u r γ = 1.317 ⨯ 1.7% = 0.03用不确定度表示空气比热容比的测量结果如下：γ=γ+uγ=1.317±0.03u rγ=uγγ⨯100%=1.7%8.数据分析相对误差计算：γ理-γ测γ理⨯100%= 1.402-1.3171.402⨯100%=6.1%9.误差分析本实验中采用高精度、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，测量得到空气的比热容比为1.317，与理论值1.402相比偏小，相对误差为6.1%。
造成误差的主要原因有：（1）实验时的工作物质是实际气体而非理想气体，它所遵循的状态变化规律与理想气体所遵循的变化规律存在差异。
实验时用理想气体的状态方程来推导实际气体的比热容比的计算公式，其结果必然存在理论近似误差。
（2）实验时贮气瓶内气体所经历的过程并非真正的准静态过程。
（3）实验中很难准确判断放气过程是否结束，提前或推迟关闭放气阀的时间都将影响实验结果；同时，瓶内气体总要通过容器壁与外界进行热交换，此过程并非真正的绝热过程。
（4）实验装置中玻璃材料组件的端面之间均采用粘结方式。
由于粘结面大、接头多，在经常性的移动，以及温湿度变化时效的影响下，会产生极细微的泄漏。
这种泄漏，对实验结果也有影响。
（5）压力传感器、温度传感器及数字电压表本身灵敏度对测量结果的影响。
10.结果的分析讨论本实验中采用高精度、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，测量得到空气的比热容比为1.317，与理论值的相对误差为6.1%，误差原因已经在前面进行了分析。