实验十气体比热容比C／Cv的测定.doc

实验七气体比热容比的测定
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比的方法。
[实验目的]
测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。
实验七气体比热容比的测定
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比的方法。
[实验目的]
测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。
[实验原理]
气体的定压比热容
CP与定容比热容
Cv之比γ=Cp／Cv。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
γ值。实验基本装置如图
7—1所示，振动物体小球的直径
比玻璃管直径仅小
～。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。
钢珠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
玻璃管B
mg
PPL
r
2，式中PL为大气压。为
小孔
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
钢珠AA
小气压的气流，在精密玻璃管
B的中
气体注入口C
央开设有一个小孔。当振动物体
A处
弹簧
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

玻璃瓶
图7—1实验装置示意图
x，则容器内的压力变化dp，物体的运动方程为：
md2x
r2dp
(7—1)
dt2
因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程为
PV常数
（7—2）
将(7—2)式求导数得出：
dp—pdV，
dVr2x
（7－3）
V
将(7—3)式代入(7—1)式得
d2x
2r4px0
（7—4）
dt2
mV
此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为
2r4p
2
（7—5）
mV
T
4mV
64mV
（7－6）
T2pr4
T2pd4
式中各量均可方便测得，因而可算出
γ值。由气体分子运动论可以知道，
γ值与气体分子的
自由度数有关，对单原子气体（如氩）只有三个平动自由度，双原子气体
(如氢)除上述
3个
平动自由度外还有
2个转动自由度。对多原子气体