空气比热容的测量.doc

空气比热容的测量
一、实验目的:    
1测量室温下的空气比热容比。
2学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
3观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
二、实验器材:
储气瓶一套(包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、打气球)、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、连接电缆及电阻。
三、实验原理:
遵循两条基本原则:其一是保持系统为孤立系统;其二是测量一个系统的状态参量时,应保证系统处于平衡态。
气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比,用符号表示(即),又称气体的绝热系数。
如图所示,实验开始时,首先打开活塞C2,储气瓶与大气相通,当瓶内充满与周围空气同压强同温度的气体后,再关闭活塞C2。打开充气活塞C1,将原处于环境大气压强为、室温为的空气,用打气球从活塞C1处向瓶内打气,充入一定量的气体,然后关闭充气活塞C1。此时瓶内空气被压缩而压强增大,温度升高,等待瓶内气体温度稳定,即达到与周围温度平衡。此时的气体处于状态
I(,,),其中为储气瓶容积。然后迅速打开放气阀门C2,使瓶内空气与周围大气相通,瓶内气体做绝热膨胀,将有一部分体积为的气体喷泻出储气瓶。当听不见气体冲出的声音,即瓶内压强为大气压强,瓶内温度下降到(<),此时,立即关闭放气阀门C2,。由于放气过程较快,瓶内保留的气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。由于瓶内气体温度低于室温,所以瓶内气体慢慢从外界吸热,直至达到室温为止,此时瓶内气体压强也随之增大为。稳定后的气体状态为(,,),从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
总之,气体从状态I到状态是绝热过程,由泊松公式得:
                      (1)
从状态到状态是等容过程,对同一系统,由盖吕萨克定律得
                      (2)
由以上两式子可以得到
                       (3)
两边取对数,化简得
         (4)
利用(4)式,通过测量、和的值就可求得空气的比热容比的值。
四、实验步骤:
,注意AD590的正负极不要接错。用Forton式气压计测定大气压强,用水银温度计测量环境温度。
,将电子仪器部分预热20min,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。
,活塞C1打开,用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶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和温度(室温为)(取值范围控制在120mV之间。由于仪器只显示大于大气压强的部分,实际计算时式(4)中的压强=+)。
,当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强时(即放气声消失),迅速关闭活塞C2。
,温度上升至室温时,记下储气瓶内气体的压强(由于仪器只显示大于大气压强的部分,实际计算时式(4)中的压强=+ )。
,打开C2放气,当压强显示降低到“0”时关闭C2.
~6。
(4)进行计算,求得空气比热容比值。
五、实验数据记录
测量次数
p1/
mV