空氣比熱容比的測量實驗報告

1、一、 實驗名稱： 空氣比熱容比的測量二、 實驗?zāi)康模?#160;    測量室溫下的空氣比熱容比；學(xué)習用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比；觀測熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。三、實驗器材：儲氣瓶一套（包括玻璃瓶、活塞兩只、橡皮塞、打氣球）、兩只傳感器（擴散硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器AD590各一只）、測空氣壓強的三位半數(shù)字電壓表、測空氣溫度的四位半數(shù)字電壓表、連接電纜及電阻。四、實驗原理：遵循兩條基本原則：其一是保持系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)；其二是測量一個系統(tǒng)的狀態(tài)參量時，應(yīng)保證系統(tǒng)處于平衡態(tài)。氣體的定壓比熱容和定容比熱容之比稱為氣體的比熱容比，用符號表示（即），又

2、稱氣體的絕熱系數(shù)。如圖所示，實驗開始時，首先打開活塞C2，儲氣瓶與大氣相通，當瓶內(nèi)充滿與周圍空氣同壓強同溫度的氣體后，再關(guān)閉活塞C2。打開充氣活塞C1，將原處于環(huán)境大氣壓強為、室溫為的空氣，用打氣球從活塞C1處向瓶內(nèi)打氣，充入一定量的氣體，然后關(guān)閉充氣活塞C1。此時瓶內(nèi)空氣被壓縮而壓強增大，溫度升高，等待瓶內(nèi)氣體溫度穩(wěn)定，即達到與周圍溫度平衡。此時的氣體處于狀態(tài)I(,)，其中為儲氣瓶容積。然后迅速打開放氣閥門C2，使瓶內(nèi)空氣與周圍大氣相通，瓶內(nèi)氣體做絕熱膨脹，將有一部分體積為的氣體噴瀉出儲氣瓶。當聽不見氣體沖出的聲音，即瓶內(nèi)壓強為大氣壓強，瓶內(nèi)溫度下降到（<）,此時，立即關(guān)閉放氣閥門C2

3、,。由于放氣過程較快，瓶內(nèi)保留的氣體由狀態(tài)I(,)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)(,)。由于瓶內(nèi)氣體溫度低于室溫，所以瓶內(nèi)氣體慢慢從外界吸熱，直至達到室溫為止，此時瓶內(nèi)氣體壓強也隨之增大為。穩(wěn)定后的氣體狀態(tài)為(,)，從狀態(tài)到狀態(tài)的過程可以看作是一個等容吸熱的過程?？傊?，氣體從狀態(tài)I到狀態(tài)是絕熱過程，由泊松公式得：                       (1)從狀態(tài)到狀態(tài)是等容過程，對同一系統(tǒng)，由蓋呂薩

4、克定律得                       （2）由以上兩式子可以得到                        （3）兩邊取對數(shù)，化簡得  &#

5、160;      （4）利用 （4）式，通過測量、和的值就可求得空氣的比熱容比的值。五、實驗步驟：1、按圖接好儀器的電路，注意AD590的正負極不要接錯。用Forton式氣壓計測定大氣壓強，用水銀溫度計測量環(huán)境溫度。2、開啟電源，將電子儀器部分預(yù)熱20min，然后用調(diào)零電位器調(diào)節(jié)零點，把三位半數(shù)字電壓表示值調(diào)到0。3、將活塞C2關(guān)閉，活塞C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地徐徐地打入儲氣瓶B內(nèi),用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測量空氣的壓強和溫度，記錄瓶內(nèi)壓強均勻穩(wěn)定時壓強和溫度（室溫為）（取值范圍控制在130150mV之間。由于儀器只顯示大于大

6、氣壓強的部分，實際計算時式（4）中的壓強=+）。 4、突然打開活塞C2，當儲氣瓶的空氣壓強降低至環(huán)境大氣壓強時（即放氣聲消失），迅速關(guān)閉活塞C2。5、當儲氣瓶內(nèi)空氣的氣壓穩(wěn)定，溫度上升至室溫時，記下儲氣瓶內(nèi)氣體的壓強(由于儀器只顯示大于大氣壓強的部分，實際計算時式（4）中的壓強=+ ）。6、記錄完畢后，打開C2放氣，當壓強顯示降低到“0”時關(guān)閉C2.7、重復(fù)步驟26。8、用測量公式（4）進行計算，求得空氣比熱容比值。六、實驗數(shù)據(jù)記錄測量次數(shù)狀態(tài)I壓強顯示值p1/mV狀態(tài)I溫度 T1/mV 狀態(tài)壓強顯示值 p/mV狀態(tài)溫度 T/mV狀態(tài)I氣體實際壓強p1=p0+p1/ Pa狀態(tài)氣體實際壓強p2

7、=p0+p/ Pa正常關(guān)閉1 2 3 平均值 提前關(guān)閉1 2推遲關(guān)閉1 2實驗數(shù)據(jù)處理提前關(guān)閉時 提前關(guān)閉時測量結(jié)果偏大推遲關(guān)閉時 推遲關(guān)閉時測量結(jié)果偏小預(yù)習思考題1. 泊松公式成立的條件是什么?答：氣體從狀態(tài)I到狀態(tài)是絕熱過程。2. 比熱容比之中，并沒有溫度出現(xiàn)，那為什么要用溫度傳感器AD590來精確測定溫度呢？操作后思考題1.怎樣做才能在幾次重復(fù)測量中保證的數(shù)值大致相同？這樣做有何好處？若的數(shù)值很不相同，對實驗有無影響？答：關(guān)鍵是容器絕熱效果要好。另外每次的程序，完成時間，環(huán)境要相同，實驗數(shù)據(jù)大致相同，說明偶然誤差小，才有說服力。2.打開活塞放氣時，若提前關(guān)閉或滯后關(guān)閉活塞，各會給實驗帶來什么影響？答