空气比热容比的测量实验报告.docx

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1、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y 表示（即y=O）,又称气体的绝热系数。Cv如图所示，实验开

2、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po、室温为To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（1, V1, T。），其中 Vi为储气瓶容积。图3-5-1测量仪器示意图1.进气活塞G2.放气活塞C23.温度传感器4.传感器探头5.橡皮塞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AV的气

3、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po,瓶内温度下降到八（八九），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1（，, To）转变为状 态 n （p（）, v?, Ti） o由于瓶内气体温度不低于室温T。，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达 到室温To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 III(P2, Vi, To),从状态n到状态ni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n是绝热过程，由泊松公式得：(1)从状态n到状态ni是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得1二口十一 T。由以上两式子可以得到(

4、2)PiPi、片J(3)两边取对数，化简得7 = (lgR)TgPi)/(lgP2TgPi) (4)利用(4)式，通过测量po、pi和P2的值就可求得空气的比热容比的值。五、实验步骤: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Po,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Oo3、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?和 温度To(室温为

5、To) (pi取值范围 控制在130150成之间。由于仪器只 显示大于大气压强的部分，实际计算匕7 c 3-5-2系统连接1、2.活塞3 .传感器4 ,橡皮塞组成5 .测域仪器时式（4）中的压强pi=Po + pi）。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.。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To时，记下储气瓶内气体 的压强P1n（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 P2 = Po + Pin）。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26。8、用测量公式（4）进

6、行计算，求得空气比热容比值。六、实验数据记录测量次数状态I 压强显 示值 pl/mV状态I 温度 Tl/mV状态HI 压强显 示值 plll/mV状态III温度THI/mV状态I气体 实际压强 pl=pO+pl / 105Pa状态ni气体 实际压强 p2 =pO+pIII / IO,paY正常1关闭23平均值提前1关闭2推迟1关闭2实验数据处理ImV = 50Pa 132.9x50+102.10xl03=1.08745x105P6z= 30.7x50+102.10xl03 =1.03635xl05Pa_(lgl02.10xl03-lgl.08745xl05)Z(lg 1.03635xl05-l

7、g 1.08745xlO5)-S = 8.04 X10-3z = 7S = L3058.04xW3提前关闭时7 = 2-89提前关闭时测量结果偏大推迟关闭时/ = 125 推迟关闭时测量结果偏小预习思考题1 .泊松公式成立的条件是什么？答：气体从状态到状态n是绝热过程。2 .比热容比7 =(lg。lg，J/(lgP2IgJ之中，并没有温度出现，那为什么要用 温度传感器AD590来精确测定温度呢？操作后思考题1 .怎样做才能在几次重复测量中保证化的数值大致相同？这样做有何好处？若P的数值很不相同，对实验有无影响？答：关键是容器绝热效果要好。另外每次的程序，完成时间，环境要相同，实验 数据大致相同，说明偶然误差小，才有说服力。2 .打开活塞G放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验带来什么影响？答：提前关闭会使测量结果偏大，滞后关闭会使测量结果偏小。3 .本实验的误差来源于哪几个方面？最大误差是哪个因素造成的？怎样减少误 差？答：实验装置漏气、关闭活塞时间的控制。多测量几组数据，求平均值。