测定空气的比热容比.ppt

测定空气的比热容比
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目的要求
１．学习测定空气定压比热容与定容比热容之比的一种方法；
２．实地考察热力学系统状态变化过程的特征。
３．学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。
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目的要求
１．学习测定空气定压比热容与定容比热容之比的一种方法；
２．实地考察热力学系统状态变化过程的特征。
３．学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。
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比热容比
同种物质可以有不同的比热容：当压力恒定时可得物质的定压比热容 ，体积一定时可得物质的定容比热容 ,它们为主比热容。当然， 及 是温度的函数，但当实际过程所涉及的温度范围不大时，二者可视为常数 。
对于理想气体，二者之间满足如下关系：
式中R表气体普适常数；μ表气体的摩尔质量。由上式可以得出一个热力学中的重要物理量：
　 ()
其中， 称为气体的主比热容之比（简称比热容比）。它在绝热或近于绝热的过程中有许多应用。例如：气体的突然膨胀或压缩以及声音在气体中的传播都与该比值有关。
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原理
以比大气压 稍高的压力 ，向玻璃容器压入适量空气，并以与外部环境温度 相等之时单位质量的气体体积(称为比体积或比容)作为 ，用图28-1中的Ⅰ 表示这一状态。而后，急速打开放气活塞“B ”，亦即使其绝热膨胀，降至大气压强 ，并以状态Ⅱ 表出。由于是绝热膨胀， ；所以，若再迅速关闭活塞“B ”、并放置一段时间，系统则将从外界吸收热量，且温度重新升高至 ；因为吸热过程中体积 不变，所以，压力将随之增加为 ，即系统又变至状态Ⅲ（ ）。
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因状态Ⅰ→Ⅱ的变化是绝热的，故满足泊松公式：
　 　　　 　 ()
而状态Ⅲ与Ⅰ是等温的(图中由虚线表出)，所以，玻意耳定律成立，即：
　　　　 ()
由式()及()消去，并求解得：
　 ()
可见，只要测得压强及，就可求出。
如以和分别表示对应及与的压力差，则有：
　　　　　 ()
现将式()代入式()，并考虑到 ，则：
()
可见，只要测得及，即可通过式()求出空气的比热容比。
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仪器用品
FD-NCD空气比热容比测定仪，6V直流电源，5kΩ标准电阻及环境温度计(大气压力计)等。
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注意事项
，检查是否漏气；
，以防活塞折断；
，不要使表（１）超程；
4. 严格掌握放气活塞从打开到关闭的时间，否则会给实验结果带来较大的不确定度；
5.  注意掌握实验进程，防止实验周期过长、环境温度发生较大变化对实验造成的影响；
，并注意将放气活塞“B”打开，使容器与大气相通。
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实验内容
１．按图（28-3）连接仪器电路，AD590正负
极切勿接错。测定环境气压Pa及环境温度Te。
开启电子仪器部分的电源预热20分钟，调节表（１）至0mV。
２．熟悉实验装置，正确使用活塞“A”、“B”及用压力传感器测量容器内外之压力差；同时进行粗测，以寻求由状态Ⅰ→Ⅱ的过程进行的时间(即放气时间)，并注意观察物理现象。
３．顺序完成Ⅰ→Ⅲ的状态变化过程。平稳地向“V”内压入适量气体后关闭进气活塞“A”，待系统与外界达到热平衡〔表(１)指示稳定〕后，记录表(１)指示 及表(2)指示T1；然后迅速打开放气活塞“B”，待喷气声音停止时立刻关闭；待表(１)指示稳定后，再记录 及T2。
４．在 数值大致相同的条件下