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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(实验数据及其处理)
007 实验报告 评分：
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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
p1
r?1r
r?1r
To
?
po
T1
（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
(3-5-3）
由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得
??(lgP0?lgP1)/(lgP2?lgP1) （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）。实验时，贮气瓶内空气压强变化范围为6000Pa。
图4-6-1实验装置中，温度传感器3是新型半导体温度传感器，其测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50~150℃，接6V直流电源后组成一个稳流源。它的测温灵敏度单位为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，℃温度变化。气体压力传感器探头4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P0时，数字电压表显示为0，当待测气体压强为P0+10000Pa时，数字电压表显示为200mv，仪器测量气体压强
灵敏度为20mv/ 1000Pa。
四、实验步骤
1. 按图4-6-2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P0，用水银温度计测量环境温度。开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，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。
2. 将活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶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P1和温度T0（室温为T0）（P1取值范围控制在130mV~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（3-5-4）中的压强P1应加上周围大气压强值）。
3. 突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2．
4. 当贮气瓶内空气的温度上升至室温T0时，记下贮气瓶内气体的压强P2（由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（3-5-4）中的压强P2应加上周围大气压强值）。
5. 用公式（3-5-4）进行计算，求得空气比热容比值。
五．实验数据及其处理
周围大气压po= X10 由 ：p1?p0?p1/20mv
p2?po?p2/20mv得出各自压强实际值，填入上表。 根据??
lgp0?lgp1lgp2?lgp1
分别求出：空气比热容：
r1?
lg()?lg()lg()?lg()lg()?lg()lg()?lg()lg()?lg(