气体比热容比的测定实验.doc

气体比热容比CP/CV的测定
引言
比热容是物性的重要参量，在研究物质结构、确定相变，鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容的方法。
【一】实验目的
测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。
气体比热容比CP/CV的测定
引言
比热容是物性的重要参量，在研究物质结构、确定相变，鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容的方法。
【一】实验目的
测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。
【二】实验仪器
4602气体比热气体比热容比测定仪



计时器操作
，程序预置周期为T=30（数显），即：小球来回经过光电门的次数为T=2n+1次。
，若要设置50次，先按“置数”开锁，再按上调（或下调）改变周期T，再按“置数”锁定，此时，即可按执行键开始计时，信号灯不停闪烁，即为计时状态，当物体经过光电门的周期次数达到设定值，数显将显示具体时间，单位“秒”。须再执行“50”周期时，无须重设置，只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”，再按“执行”键，便可以第二次计时。
（当断电再开机时，程序从头预置30次周期，须重复上述步骤）
【三】实验原理
图10-1
气体的定压比热容CP与定容比热容CV之比。在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种。这里介绍一种较新颖的方法，通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。实验基本装置如图10-1所示，~。它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
钢球A的质量为m，半径为r（直径为d），当瓶子内压力P满足下面条件时钢球A处于力平衡状态。这时，式中PL为大气压力。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A振幅的衰减，通过C管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管B的中央开设有一个小孔。当振动物体A处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器的内压力增大，引起物体A向上移动，而当物体A处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉。以后重复上述过程，只要适当控制注入气体的流量，物体A能在玻璃管B的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。
若物体偏离平衡位置一个较小距离x，则容器内的压力变化Δp，物体的运动方程为：
（10-1）
因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程
（10-2）
将（10-2）式求导数得出：
， （10-3）
将（10-3）式代入（10-1）式得
此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为
(10-4)
式中各量均可方便测得，因而可算出值。由气体运动论可以知道，值与气体分子的自由度数有关，对单原子气体（如氩）只有三个平均自由度，双原子气体（如氢）除上述3个平均自由度外还有2个转动自由度。对多原子气体，则具有3个转动自由度，比热容比与自由度f的关系为 。 理论上得出：
单原子气体（Ar