空气比热容比测定实验.doc

【实验目的】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。【实验仪器】VJ-NCD-Ⅲ空气比热容比综合实验仪、实验装置、数字温度计实验模板、万向光电门、VJ-HMJ-I数字毫秒计【实验原理】数字式温度计设计⑴成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上,它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出,一般用于-50℃—+150℃之间温度测量,温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时,晶体管的基极——发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管生产是基极电压的离散性,均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种,电流输出型集成温度传感器,在一定温度下,它相当于一个恒流源。因此它具有不宜受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。⑵AD590的工作电源范围+4V—+30V,在终端使用一只取样电阻(一般为10K),即可实现电流到电压的转换。测量精度比电压型的高,其灵敏度为1微安/伏。⑶/℃,而是略有差异,可改变取样电阻的阻值,使数字式温度计的测量误差减少。⑷绝对温度跟摄氏温标的转换:T(K)=+t(℃)。:若以比大气压P0稍高的压力P1向容器内压入适量的空气,并以与外部环境温度T1相等之单位质量的气体体积(称为比体积或比容)作为V1,如下图中的I(P1,V1,T1)表示这一状态。然后急速打开阀门,即令其绝热膨胀,降至大气压力P0,并以II(P2,V2,T2)表示该状态。由于是绝热膨胀,T2〈T1,所以,若再迅速关闭阀门并放置一段时间,则系统将从外界吸收热量且温度升高至T1;因为吸热过程中体积(比容)V2不变,所以,压力将随之增加为P3;即系统又变至状态III(P3,V3,T3)。因此态I至状态II的变化是绝热的,图2故满足泊松公式:(1)而状态III与状态I是等温的,所以,玻意耳定律成立,即:(2)由⑴及⑵式消去V1、V2可解得:(3)可见,只要测得测量,,的值可测量出空气的比热容如果用⊿,⊿分别表示,与大气压强的差值时,则有:=+⊿;=+⊿(4)将⑷式代入⑶式,并考虑到〉〉⊿,〉〉⊿,则:及所以:⑸同样,只要用压力计测得实验过程中,时与的压力差⊿,⊿,即可通过⑸式求出比热容比。【实验内容与步骤】绝热膨胀法测定空气的比热容比用电缆线和导线连好实验装置、数字温度计实验模板和仪器面板。调节数字温度计实验模板上的取样电阻,℃的温度计测得(实验室提供);调节使IC2输出为室温t(℃)打开出气阀;调节仪器“调零钮”使压强差值为零;关闭出气阀,挤压打气球,向容器内压入适量的空气(压强差值不应超过15kPa),压强为P1,观察温度、压强差的变化,记录此状态I(P1,V1,T1)的⊿、T1的值。打开出气阀,即令其绝