空气比热容比的测定.doc

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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 度传感器测空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数；要求观察热力学现象，掌握测量空 气绝热指数的一种方法，并了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。
【预习重点】
，知道理想气体的等温及绝热过程特征和过程方程。
.预习定压比热容与定容比热容的定义，进而明确二者之比即绝热指数的定义。
.认真预习实验原理及测量公式。
【实验目的】
•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。
.了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。
【实验原理】
理想气体的压强 P、体积V和温度T在准静态绝热过程中， 遵守绝热过程方程：PV 等 于恒量，其中 是气体的定压比热容 Cp和定容比热容CV之比，通常称 =Cp/CV为该气体 的比热容比(亦称绝热指数)。
图1实验装置简图
如图1所示，我们以贮气瓶内空气(近似为理想气体)作为研究的热学系统，试进行如 下实验过程。
首先打开放气阀 A，贮气瓶与大气相通，再关闭 A, 瓶内充满与周围空气同温(设为 T。)同压(设为P0 )的气体。
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，即达到与周围温度平衡， 此时的气体处于状态I ( R, Vi, T0)。
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R0时，立刻关闭放气阀 A,将有体积为△ V的气体 喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与 外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程 后瓶中的气体由状态I ( p , y , T0 )转变为状态ii
(R , V2, T1 )。V2为贮气瓶容积， V为保留在瓶中这部分气体 在状态I ( p, T。)时的体积。
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由于瓶内气体温度低于室温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 P2。则稳定后的气体状态为III （ P2, V2, To）。从
状态II t状态III的过程可以看作是一个等容吸热的过程。由状态 I ill III的过程如图 。

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图2 气体状态变化及P-V图
I t II是绝热过程，由绝热过程方程得
(1)
(2)
(3)
PV】啟2?
状态I和状态III的温度均为To,由气体状态方程得
RM = PV2
合并式（1）、式（2）,消去v , v2得
_ In P -1 n P0 _ In（R RJ
In R —In P2 ln（R P2）
由式（3）可以看出，只要测得 R、P1、R就可求得空气的绝热指数
【实验仪器】
一、FD-NCD-II型空气比热容比测定仪
本实验采用的FD-NCD-II型空气比热容比测定