空气比热容测定
大学物理实验空气比热容比的测定实验报告
大学物理实验空气比热容比的测定实验报告一、实验目的1、学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2、观测热力学过程中状态的变化及基本物理规律。
3、学习使用气压计、温度计等实验仪器。
二、实验原理气体的比热容比γ定义为定压比热容 Cp 与定容比热容 Cv 之比，即γ ＝ Cp ／ Cv 。
对于理想气体，比热容比γ只与气体分子的自由度有关。
单原子分子气体（如氦、氖等）γ ＝ 5/3，双原子分子气体（如氧气、氮气等）γ ≈ 7/5。
本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
实验装置主要由储气瓶、玻璃管、气阀、压强计等组成。
实验过程中，首先关闭放气阀，使瓶内充满一定压强的气体。
打开放气阀，瓶内气体迅速绝热膨胀，压强降低，温度也随之降低。
由于放气时间很短，可以认为这是一个绝热过程。
绝热过程满足方程：p1V1^γ ＝p2V2^γ其中 p1、V1 为膨胀前气体的压强和体积，p2、V2 为膨胀后气体的压强和体积。
当瓶内气体压强从 p1 变化到 p2 时，测量出相应的压强值，再根据储气瓶的体积，就可以计算出空气的比热容比γ。
三、实验仪器1、储气瓶：储存一定量的气体。
2、压强计：测量瓶内气体的压强。
3、温度计：测量气体的温度。
4、气阀：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，储气瓶及各连接处是否漏气。
读取初始压强 p0 和环境温度 T0 。
2、打开放气阀，使瓶内气体迅速绝热膨胀，待瓶内压强稳定后，关闭放气阀。
3、等待一段时间，使瓶内气体温度恢复到环境温度，读取此时的压强 p1 。
4、重复步骤 2 和 3 多次，记录多组数据。
5、实验结束后，整理实验仪器。
五、实验数据记录与处理｜实验次数｜初始压强 p0 （Pa) ｜最终压强 p1 （Pa) ｜环境温度 T0 （K) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜根据绝热过程方程p1V1^γ ＝ p2V2^γ，可得γ ＝ ln(p0 ／ p1) ／ln(V1 ／ V2) 。
空气比热容比测定
空气比热容比测定空气比热容比测定是一种重要的热学实验方法，用于测定不同物质的比热容比。
该方法是通过对物质受热时温度变化的观察和测量，计算出其比热容比，从而了解其热学特性。
下面将详细介绍空气比热容比测定的方法、原理和实验步骤。
一、原理空气是一种常见的物质，其呈现一系列特殊的物理和化学性质。
空气比热容比是指在不同温度和预设压力下，单位质量的空气和单位质量的水的比热容。
比热容是指在给定的条件下，单位质量物质升高温度的热量。
合理地选择实验条件和合适的实验方法，能够准确地测定空气的比热容比，为空气的热学特性提供重要的参考数据。
二、实验步骤1.准备实验器材：热水槽、热水器、热量计、温度计、架子、各种试管和夹子等。
2.预热热水槽：将热水器加热至100℃，把热水倒入热水槽中进行预热。
这一步是为了使热水槽的温度达到定值，从而保证实验的准确性。
3.测定水的比热容：将一定质量的水倒入试管中，放进热水槽中。
温度计插入试管中，测得水的初始温度。
然后从热水槽中取出试管，快速固定在试管架子上。
此时，将先在水中加热若干时间后再试次，使温度升高相应的数值，否则会影响实验结果。
每次加热，必须要同时搅拌水中的水，使温度分布相对均匀。
每次结束后，记录好试管内水的温度变化，并计算出水的比热容。
4.测定空气的比热容比：打开空气泵，将空气抽入试管中。
试管必须使用夹子加固好。
将被测的试管和已知水的试管放在同一温度下（即热水槽中），放置一段时间后，记录空气试管的初始温度。
与步骤3相同，烘松空气试管，在热水槽中逐渐加热，记录温度变化。
最后计算出空气的比热容比。
5.整理数据：根据测得的数据，计算出空气的比热容比。
在记录实验数据时，需要注意精度问题，保证数据的准确性。
三、注意事项1、在进行空气的比热容比测定实验时，需注意仪器的精度和敏感度，以免影响实验结果的准确性。
2、空气试管不能过满，必须保持适当的密度。
3、在实验中应该避免操作失误，尤其是要避免粗心大意和急躁情绪。
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
空气比热容比的测定一、实验目的1.学习测量理想气体比热容比的原理和方法。
2.测量空气的比热容比。
二、实验仪器实验台，590AD 温度计模块，空气比热容比实验仪。
三、实验原理气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号r 表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。
通过测量r ，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。
对于理想气体：R C C V P =- （5-1）其中，R 为气体的普适常数。
仪器结构如图1所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程：图1 空气比热容比实验仪结构图1.首先打开气阀1、2，使贮气瓶与大气相通，然后关闭气阀1、2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。
2.用气管分别将打气球和气阀1、气压计和气阀2连接起来，打开气阀1，用打气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀1。
此时瓶内原来的气体被压缩，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，此时气体处于状态),,(011T V P I3.将连接在气阀1上的气管取下，迅速打开放气阀，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到0P 时，立即关闭放气阀，将有体积为V ∆的气体喷泻出贮气瓶。
由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。
在此过程中作为研究对象的气体由状态),,(011T V P I 转变为状态),,(120T V P II4.由于瓶内温度1T 低于外界温度0T ，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度0T 为止，此时瓶内的压强也随之增大为2P ，即稳定后的气体状态为),,(022T V P III 。
从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等容吸热过程。
气体的状态变化过程如图2所示：图2 气体的状态变化过程曲线II I →为绝热过程，有绝热过程方程得：rr V P V P 2011= （5-2）III I →为等温过程，由等温过程方程得：2211V P V P = （5-3）由（5-2）（5-3）可得：2101ln ln ln ln P P P P --=γ （5-4）由（5-4）可以看出只要测得0P ，1P ，2P 就可以得空气的比热容比r 。
空气比热容的测定
空气比热容比测定实验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。
二、实验仪器机箱（含数字电压表二只）、贮气瓶、传感器两只（电流型集成温度传感器AD590和扩散硅压力传感器各一只）图1空气比热容比测定实验装置图1．进气活塞C 1 2.放气活塞C 2 3.AD590传感器 4.气体压力传感器 5.704胶粘剂三、实验原理对1 mol 理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之关系由下式表式：R C C v p =- （1）（1）式中，R 为气体普适常数。
气体的比热容比γ值：压强调零温度电源52vp C C =γ （2）气体的比热容比γ现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，γ值经常出现在热力学方程中。
测量γ值的仪器如图1所示，以到达状态II 后贮气瓶内剩余的空气作为研究对象，进行如下实验过程：（其中P 0为环境大气压强，T 0为室温，V 2表示贮气瓶体积） 1） 先打开放气阀C 2，贮气瓶与大气相通，再关闭C 2，瓶内充满与周围空气等温等压的气体。
2） 打开充气阀C 1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀C 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，此时的气体处于状态I （P 1,V 1,T 1）。
因瓶内气体压强增大，T 1不完全等于T 0。
（注：V 1小于V 2，此时瓶中还有研究对象以外气体）3） 迅速打开放气阀C 2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至P 0时，立刻关闭放气阀C 2，由于放气过程较快，气体来不及与外界进行热交换，可以近似认为是一个绝热膨胀过程。
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。
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）。
空气比热容的测定
空气比热容的测定
空气比热容的测定由查字典物理网资料整理
气体的定压比热容与定容比热容差不多上热力学过程中的重要参量，其比值Y称为气体的比热容比，也叫泊松比。
测定比热容比在绝热过程的研究中有许多应用，如气体的突然膨胀或压缩，以及声音在气体中传播等都与比热容比有关。
【实验目的】
(1)用绝热膨胀方法测定空气的比热容比。
(2)观看热力学过程中状态变化及差不多物理规律。
(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。
【实验原理】
关于比热容
所谓比热容确实是在一定条件下每升高(或降低)单位温度时吸取(或放出)的热量。
绝热过程
假如物质在状态变化的过程中没有与外界交换热量，成为绝热过程。
通常把一些进行的较快(仍能够是准静态的)而来不及与外界交换热量的过程，近似看作绝热过程。
【注意事项】
(1)实验在打开放气活塞放气时，当听到放气声终止应迅速关闭活塞，提早或推迟关闭活塞，都将阻碍实验要求，引入误差。
由于数字电压表尚有滞后显示。
如用运算机实时测量，发觉此放气时刻约零点几秒，与放气声产生消逝专门一致，因此关闭放气活塞用听声更可靠些。
(2)实验要求环境温度差不多不变，如发生环境温度不断下降情形。
可远离实验仪适当加温，以保证实验正常进行。
(3)压力传感器头与刚量仪器(主机)配套使用，上有号码相时应，各台仪器之间不可互相换用。
空气比热容比的测定
AD590集成温度传感器
К=1μA/˚C 对于I0，其值从273～278μA略有差 别。本试验所用AD590也是如此。AD590输 出旳电流I能够在远距离处经过一种合适阻值 旳电阻R，转化为电压U，由公式I＝U/R算出 输出旳电流，从而算出温度值。若串接5KΩ 电阻后，可产生5ｍＶ／˚C旳信号电压，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。
次测量
数据处理
• 用下面旳公式计算压力传感器相应旳压强值 P=P0+U/2023
其中电压U旳单位为mV，压强P、P0旳单位为
105Pa 。 • 由下列公式计算空气旳绝热指数
ln P1 ln P0 ln(P1 P0 )
ln P1 ln P2 ln(P1 P2 )
返回
数据登记表
测量值/mV
• 气压计 • 水银温度计
返回
FD-NCD空气比热容比测定仪示意图
返回
1.充气阀B 3.放气阀A 5.AD590集成温度传感器
7. 贮气玻璃瓶
2.扩散硅压力传感器 4.瓶塞 6.电源
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（相应温度）
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，与仪器内旳放 大器及三位半数字电压表相接。它显示旳是 容器内旳气体压强不小于容器外环境大气压
旳压强差值。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 压强敏捷度为20mV/KPa，测量精度为5Pa。可 得测量公式：
实验一空气比热容比的测定
实验一空气比热容比的测定实验一：空气比热容比的测定一、实验目的1.学习和掌握空气比热容比的概念和测量方法。
2.通过实验测定空气的比热容比。
3.理解比热容比与物质分子热运动的关系。
二、实验原理空气的比热容比（又称比热容比系数）定义为，当温度升高1度时，1千克物质所需的热量与1千克干空气所需的热量之比。
它反映了物质在热传导过程中吸收和释放热量的能力，可以用来评估材料的热性能。
本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
三、实验步骤1.准备实验器材：一气缸、一个压力表、一个温度计、一个恒温水槽、一个空气压缩机、计时器和称量纸。
2.将恒温水槽设定在不同温度值（如0℃、25℃、50℃），测量恒温水槽的实际温度。
3.将压力表和温度计安装在气缸上，连接空气压缩机，开启空气压缩机，将气缸内的空气加热到预定温度（如25℃）。
4.记录压力表和温度计读数，根据压力和温度数据计算湿空气的密度。
5.用称量纸称量湿空气的质量，将其输入计算公式，得到实验数据。
6.改变恒温水槽设定温度，重复步骤3至步骤5，得到足够数量的数据点。
四、实验数据分析通过实验得到了如下数据：着温度的升高，空气分子热运动增强，导致热传导能力增强，比热容比增大。
五、实验结论通过本实验，我们成功地学习了空气比热容比的概念和测量方法，并掌握了绝热膨胀法测定空气比热容比的实验方法。
实验数据表明，随着温度的升高，空气的比热容比增大，这与空气分子热运动增强导致热传导能力增强的理论相符。
本实验不仅有助于我们理解空气的热性质，也为今后研究其他物质提供了有效的实验方法和思路。
实验九 空气比热容比测定
实验九空气比热容比测定一、实验目的1.学习利用间接方法测定气体比热容比的实验方法和实验原理；2.验证气体比热容比与物质状态有关的现象。
二、实验原理气体比热容比的测定原理是利用一个绝热容器，其中装有一定质量的气体。
在恒定压力下，给气体一定热量，观察气体的温度变化，并根据热力学定律来计算气体的比热容比。
在绝热容器内，气体可以看做一个整体，所接受的热量可以用热量定理来表达：Q = mCpΔT其中，Q是所加的热量，m是气体的质量，Cp是气体的比热容，ΔT是气体温度的变化。
因为绝热容器内没有热量流出或流入，所以Q的大小可由电功率计测出，即：Q = I×V×t其中，I是电流强度，V是电压，t是加热时间。
将以上两个公式联立，可以得到气体的比热容公式：但实验中的气体并不是完全绝热的，所以还需要考虑气体的放热损失，公式可修正为：Cp = I×V×t/(mΔT + Q损失)其中，Q损失表示气体在放热过程中所损失的热量。
三、实验步骤1.将加热丝固定在绝热容器底部，而使其不接触到容器壁，连接电源，注意仪器接线正确，开启加热开关，预热约15分钟，使它内部温度稳定在室温以上20℃。
然后关闭加热开关，等待温度恢复至室温后，记录室温室压，此作为实验开始时的压力。
2.利用压缩泵将气体压入绝热容器中，记录气体的质量m。
然后将容器盖上并将盖子扣紧。
3.打开电源，开启加热开关，记录电源电流强度，电源电压和加热时间，等待热平衡后，记录气体的最终温度。
4.关闭加热开关，断电，利用温度计记录气体温度的变化（至少记录5组温度），并用这些数据计算出气体的比热容比，注意每次计算的ΔT需取平均值。
5.将解锁螺丝轻松，将压力放出，使长度和直径为L和D的铜管中维持恒定的气体质量。
6.重复以上实验，改变气体的质量m，至少做两次。
7.误差分析和实验报告书写。
四、实验结果处理按照上述实验步骤进行实验，得到如下数据：实验数据表实验次数质量m/kg 电流I/A 电压V/V 加热时间t/s ΔT/℃Q损失/J Calculated Cp/J·kg-1·℃-11 0.15390 1.00 80.0 300 76.3 38.7 941.092 0.16812 1.00 90.0 300 78.1 38.7 900.803 0.17856 1.00 100.0 300 80.5 38.1 903.83根据实验数据和上文中的计算公式，计算出不同质量条件下气体的比热容比，并绘制出质量和比热容比间的关系曲线图。
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。
空气比热容比的测定
97实验5-7 空气比热容比的测定理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之间满足关系：p C -v C R =，其中R 为气体普适常数；二者之比γ=p C ／v C 称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学过程特别是绝热过程中都是很重要的参量，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】1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2．观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。
3．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。
【实验器材】贮气瓶（含瓶、阀门、橡皮塞、打气球）、扩散硅压力传感器及同轴电缆、电流型集成温度传感器AD590及同轴电缆、数字电压表（三位半、四位半各一只）、直流稳压电源（V 6）、电阻箱（取值Ωk 5）、导线、Forton 式气压计。
【实验原理】实验测量空气比热容比γ的装置如图5-7-1所示。
设处于环境压强0P 及室温0T 下的空气状态称为状态O （0P ，0T ）。
关闭放气阀2、打开进气阀1，用充气球6将原处于环境压强0P 、室温0T 状态下的空气经进气阀1压入贮气瓶7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1，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ（1P ，1T ）。
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0T ，达到状态Ⅱ（2P ，0T ），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0P 时立即关闭放气阀。
此过程进行非常快时，可近似地为一个绝热膨胀过程，瓶内空气压强减小、温度降低。
当气体压强稳定后，瓶内空气达到状态Ⅲ（0P ，2T ）。
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0T ，达到状态IV （3P ，0T ）,这是一个等容吸热过程。
整个过程可表示为：O （0P ，0T ）①绝热压缩→Ⅰ（1P ，1T ） Ⅰ（1P ，1T ）②等容放热→Ⅱ（2P ，0T ） Ⅱ（2P ，0T ）③ 绝热膨胀→Ⅲ（0P ，2T ） Ⅲ（0P ，2T ）④ 等容吸热→IV （3P ，0T ）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0T 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。
空气比热容比测定及计算方法
空气比热容比测定及计算方法
空气的比热容比（γ）是指空气在保持压力恒定的情况下，单
位质量的空气在温度变化时的比热容与单位质量的空气在容积变化时的比热容之比。
它可以通过实验测定获得，并可以根据压力和温度的关系进行计算。
测定方法：
1.热容比计算法：通过测量空气在恒定压力下的温度变化，计
算热容比。
这通常是在恒温容器中进行的，可以通过传感器测量温度的变化。
2.声速法：通过测量空气中声波传播速度的变化来确定热容比。
声速与空气的热容比之间存在一种关系，通过测量不同温度下的声速并计算可以得到热容比。
计算方法：
在理想气体状态方程PV=RT中，γ=CP/CV，其中CP为恒定
压力下单位质量空气的比热容，CV为恒定容积下单位质量空
气的比热容。
可以根据这个关系进行计算。
1.对于理想气体，当分子无自由度时，γ=0；当分子具有转动
自由度时，γ为5/3；当分子具有振动自由度时，γ为7/5；当
分子具有转动和振动自由度时，γ为9/7。
2.如果要计算不同压力和温度下的γ，可以使用气体热力学模型，如所罗门-托蒂热力学模型。
这个模型基于压力和温度的
关系，在给定温度和压力下，可以计算出γ的值。
空气比热容比测定
实验名称：空气比热容比测定一实验目的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。
二实验仪器图〈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。
当待测气体压强为环境大气压P时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P+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。
三实验原理对理想气体的定压比热容Cp 和定容比热容Cv之关系由下式表示：Cp —Cv=R （1）（1）式中，R为气体普适常数。
气体的比热容比r值为：r= Cp /Cv(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θ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（P，θ，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，θ，V1）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：（3）在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ时，原状态为I（P1，θ，V1）体系改变为状态III（P2，θ，V2），应满足：（4）由（3）式和（4）式可得到：（5）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。
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。
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定空气比热容比是一个非常重要的物理量，它是描述气体热力学性质的基本参数之一。
在热力学研究和工程应用中，对空气比热容比的精确测定是非常关键的。
空气比热容比的定义是氧与氮分子热容比值，也就是γ=cP/cV。
其中，cP是定压比热容，cV是定容比热容。
在理想气体模型中，γ=1.4。
空气比热容比的测量方法有许多种，下面介绍其中一种方法——焦耳法。
焦耳法的原理是通过在定压状态下给气体传递一定的热量，来测定气体的比热容及其比热容比。
实验器材主要包括加热器、水箱、装置及热计等。
具体实验步骤如下：1、将空气流量计接入装置，使空气流经加热器，并调节空气流量控制阀门，调节至合适的加热器进气压力和水箱出气口压力，保持稳定的气流流量。
2、将实验热计与装置连接，打开热计，读取热计的初值，并且记录时间t0。
3、将实验装置加热到恒定温度T0，此时读取加热器进气的温度和压力，水箱出气口的温度和压力，并且记录下这些数据。
同时关闭加热器电源。
4、打开一倍流量控制阀门调节阀门，使空气流经装置时产生压缩波，观察和记录热计内的压强和时间变化曲线。
5、当热计内气压达到最大值时立即记录此时的值，并读取此时的热计终值，记录下来并且记录时间t。
6、计算所测得的气体的定压比热容。
在实验中，可以使用以下公式计算定压比热容：cP = Q/mΔT，其中Q表示在实验过程中传递给气体的热量，m表示气体的质量，ΔT 表示空气温度变化量。
7、计算所测得的气体的定容比热容。
可以使用以下公式计算定容比热容：cV=cP/γ8、计算空气比热容比。
γ=cP/cV通过以上实验步骤，可以测得空气的定压比热容、定容比热容以及空气比热容比。
在实验中，需要严格控制各个实验参数，避免实验误差的发生。
同时，实验结果的分析也非常重要，需要对结果进行分析和讨论，并且对实验结果进行准确的处理。
总之，空气比热容比的测定是一个非常重要的实验，对热力学研究和工程应用具有重要意义。
在实验中，需要掌握实验技术和注意实验精度，才能得到准确的实验结果。
空气比热容比的测定
实验3 空气比热容比的测定【空气比热容比与绝热过程】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。
在绝热过程等温过程中，理想气体的体积和压强满足绝热方程：pV C γ=所以要测量空气的比热容比，则可以创设一个空气的绝热等温过程进行测量。
对理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之关系由下式表示： R C C v p =- 式中，R 为气体普适常数。
气体的比热容比γ值为：vpCC =γ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，γ值经常出现在热力学方程中。
【仪器及用具】DH4602气体比热容测定仪；气泵及连接气管；精密玻璃瓶【方案设计】实验基本装置如图所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小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CBA小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
钢球A 的质量为m ，半径为r （直径为d ），当烧瓶内压力p 满足下面条件时钢球A 处于平衡状态：2r mgP P L π+=式中：L p 为大气压强。
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。
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2r p π∆，物体的运动方程为：222πd x m r p dt=∆ （1） 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：PVγ=C （2）将（2）式求导数得出：P Vp Vγ∆∆=-（3） 而x r V ∆=∆2π （4）将（3），（4）代入（1）可得：（取平衡位置为x0=0，则Δx=x-x0=x ）22420d x r P x dt mVπγ+= 此式即为熟知的简谐振动的微分方程，它的圆频率为：TmVP r πγπω242==即424264Pr 4Pd T mVT mV ==γ (5)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。
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量空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数。
【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工作原理及使用方法。
【实验原理】对1mol 理想气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之间关系如下：C P -C V =R （R 为气体普适常数） （1）气体的比热容比γ为：γ=V P C C / （2）气体的比热容比γ也称为气体的绝热系数，在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的物理量。
如图1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究对象，定义P 0为环境大气压强、T 0为室温以及V 2为储气瓶体积，进行如下实验过程：图1实验仪器简图（1）首先打开放气阀A ，使储气瓶与大气相通，再关闭A ，则瓶内将充满与周围空气等温等压的气体。
（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，且达到与周围环境温度相等，定义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 ，由于放气过程较快，瓶内气体来不及与外界进行热交换，可以近视认为是一个绝热膨胀的过程。
此时，气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态Ⅱ（0P ,2V ,1T ）。
（4）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2P ，气体状态变为Ⅲ（2P ,2V ,0T ）。
从状态Ⅱ→状态Ⅲ的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
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实验02new 气体比热容比的测定
气体的比热容比γ（也称绝热指数）在许多热力学过程特别是绝热过程是物
质的一个很重要热力学参量。
实验目的
1、学习测定空气比热容比的方法;
2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方法;
3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算。
实验原理
气体的定压比热容C p 与定容比热容C V 之比γ=C p /C V ，在热力学过程特别是
绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种。
本实验是通过测定物体
在特定容器中的振动周期来计算γ值。
实验基本装置如图1所示，振动物体小球的直径比玻璃
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
气体可以注入到储气瓶II 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
2 L m
g
P P r π⋅=+⋅，式中P L 为大气压强。
为了补偿由于空气阻尼
引起振动物体A 振幅的衰减，通过C 管一直注入一个小气压的气流，在精密玻
璃管B 的中央开设有一个小孔。
当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，
注入气体使储气瓶II 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 的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。
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：
22
2 d x m r dp
dt π⋅=⋅⋅ （1）
因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程
r P V ⋅=常数
（2）
将（2）式求导数得出：
p dV
dp V γ⋅⋅=-，2 dV r x π=⋅⋅
（3）
将（3）式代入（1）式得：
224
0d x r p x d t m V πγ
⋅⋅⋅+⋅=⋅
此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为：
2
T π
ω
2224244
46464m V m V
m VN T p r t p d t p d N γ⋅⋅⋅===
⋅⋅⋅⋅⎛⎫
⋅⋅ ⎪⎝⎭ (4)
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i 有关，对单原子气体（如氩气）只有三个平均自由度，双原
子气体（如氢气）除上述3个平均自由度外还有2个转动自由度。
对多原子气体，
则具有3个转动自由度，比热容比γ与自由度i 的关系为i i 2
+=γ。
根据理论公式可以得到下面的结论 ，该数据与测试环境温度无关。
单原子气体（Ar ，He ） 3=i 671.=γ
双原子气体（2N ，2H ，2O ） 5=i 401.=γ
多原子气体（2CO ，4CH ） 6=i 331.=γ
本实验装置主要由玻璃制成，而且对玻璃管（钢球简谐振动腔）的要求特别
高，振动物体不锈钢球的直径为14.00mm ，仅比玻璃管内径小0.01mm
左右，玻璃管内壁有灰尘微粒都可能引起不锈钢球不能正常振动，因此振动物体
（不锈钢
球）表面不允许擦伤，管内必须保持洁净。
不锈钢球静止时停留在玻璃管的下方
（用弹簧托住）。
若要将其取出，只需在它振动时，用手指将玻璃管壁上的小孔
堵住，稍稍加大气体流量不锈钢球便会上浮到管子上方开口处，用手可以方便地
取出，也可以将玻璃管从储气瓶II 上取下，将不锈钢球倒出来。
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。
振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，储气瓶II容积由实验室给出，大气压力由气压表自行读出，并换算成国际单位制Pa (N/m2)。
(注：760mmHg =1.01325×105N/m2)。
实验仪器
FB212型气体比热容比测定仪一套。
其结构和连接方式见图2：
实验内容
一．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II。
将气泵的供电电源插座与FB213型数显计数计时毫秒仪相连。
将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。
光电接收装置与毫秒仪连接。
本实验仪提供的气泵是二路独立的，一般情况下，只需要采用单通道供气，（注意，另一路敞开，不能堵住）。
在碰到一路气量不足时，可以用三通把二路气泵出口并联使用，但此时要注意把气泵的调节开关逆时针调小一些，避免气压太大把钢球冲出。
2．接通FB213型数显计数计时毫秒仪的电源，气泵开始工作，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃管中的钢球浮起离开弹簧，向管子上方移动，此时适当调节进气的大小，使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动，即维持简谐振动状态。
二．振动周期测量
预置FB213型数显计数计时毫秒仪的测量次数为50次，设置计数次数时，可分别按“置数”键的十位或个位按钮进行调节，设置完成后自动保持设置值。
在不锈钢球正常振动的情况下，按“执行”键，毫秒仪即开始计时，每计量一个周期，周期显示数值逐1递减，直到递减为0时，计时结束，毫秒仪显示出累计50个周期的时间。
重复以上测量6次，将数据记录到表1中。
三．钢球直径与质量测量
将钢球取出：在钢球振动时，取下装有钢球的玻璃管上端的黑色护套。
把右手放在装有钢球的玻璃管上端；左手稍稍加大气体流量后，将其手指堵住玻璃管壁上的小孔，不锈钢球便会上浮到管子上方开口处，用右手可以方便地取出钢球，也可以将玻璃管从储气瓶II上取下，将不锈钢球倒出来。
用螺旋测微计和物理天平分别测出钢球的直径d和质量m，其中直径重复测量6次，质量单次测量。
注意：
1、装有钢球的玻璃管上端有一黑色护套，防止实验时气流过大时，导致钢球冲出。
如需测钢球的质量可先拔出护套，取出钢球，待测量完毕，钢球放入后，重新装好护套。
本实验另配了一个金属球，可以以此代替玻璃管中的金属球。
2、本实验仪器容器的容积由制造厂提供，标注在每台仪器上。
数据与处理
1、钢球振动周期T：
表 1 设置测量周期个数N=
表 2 千分尺零点读数：
3、仪器容积及环境大气压仪器容积：2500ml 环境大气压：mmHg
4、在忽略储气瓶体积V和气压P测量不确定度的情况下评估空气的不确定度。
5、数据处理：
实验结果。