空气比热容比的测量实验报告.docx

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:
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。
实验仪器:
气压计、FD-TX-NCD空气比热容测定仪。
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,用符号表示(即),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、室温为的空气,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(,,),其中为储气瓶容积。
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,瓶内温度下降到(<),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(,,)转变为状态(,,)。
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(,,),从状态到状态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到状态是绝热过程,由泊松公式得:
(1)
从状态到状态是等容过程,对同一系统,由盖吕萨克定律得
(2)
由以上两式子可以得到
(3)
两边取对数,化简得
γ=lnp1-lnp0lnp1-lnp2=lnp1p0lnp1p2 (4)
利用(4)式,通过测量、和的值就可求得空气的比热容比的值。
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,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
和温度(室温为)(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(p1=+50p1')。
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,温度上升至室温时,记下储气瓶内气体的压强(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=+50p2' )。
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。
实验数据及数据分析处理:
p0=768.