容與定容比熱容之比2.觀測熱力學(xué)過程中狀態(tài)的變化

1、一、目的一、目的1測定空氣的定壓比熱容與定容比熱容之比。測定空氣的定壓比熱容與定容比熱容之比。2觀測熱力學(xué)過程中狀態(tài)的變化。觀測熱力學(xué)過程中狀態(tài)的變化。二、實驗儀器二、實驗儀器 螺旋測微計，氣壓計，燒瓶，光電門，數(shù)字計時儀，螺旋測微計，氣壓計，燒瓶，光電門，數(shù)字計時儀，玻璃管，振動小球。玻璃管，振動小球。 三、原理三、原理氣體的定壓比熱容氣體的定壓比熱容C與定容比熱容與定容比熱容C之比之比= C/ C，在熱力學(xué)，在熱力學(xué)過程特別是絕熱過程中，它是一個很重要的參量。測定的過程特別是絕熱過程中，它是一個很重要的參量。測定的方法有很多種，這里介紹一種較新穎的方法，即測定物體方法有很多種，這里介紹一種

2、較新穎的方法，即測定物體在特定容器中振動周期來推算值。實驗原理示意圖在特定容器中振動周期來推算值。實驗原理示意圖 P70 圖圖5.5.1 為了補(bǔ)償由于空氣阻尼引起振動物體為了補(bǔ)償由于空氣阻尼引起振動物體A振幅的衰減，因此振幅的衰減，因此通過通過C管一直注入一個小壓力的氣流。在精密玻璃管管一直注入一個小壓力的氣流。在精密玻璃管 B的中央的中央開設(shè)有一個小孔。當(dāng)振動體開設(shè)有一個小孔。當(dāng)振動體A處于小孔下方的半個振動周期時，處于小孔下方的半個振動周期時，注入氣體使容器的內(nèi)壓力增大，引起物體注入氣體使容器的內(nèi)壓力增大，引起物體A向上移動。而當(dāng)物向上移動。而當(dāng)物體體A處于小孔上方的半個振動周期時，容器內(nèi)

3、的氣體將通過小處于小孔上方的半個振動周期時，容器內(nèi)的氣體將通過小孔流出，使物體下沉，以后重復(fù)上述兩個過程。只要適當(dāng)控制孔流出，使物體下沉，以后重復(fù)上述兩個過程。只要適當(dāng)控制注入氣體的流量，物體注入氣體的流量，物體A便在玻璃管便在玻璃管B的小孔上下作簡諧振動的小孔上下作簡諧振動（近似）。振動周期可利用光電計時來測得。（近似）。振動周期可利用光電計時來測得。 物體物體A的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，半徑為，半徑為r，當(dāng)瓶子內(nèi)壓強(qiáng)，當(dāng)瓶子內(nèi)壓強(qiáng)P滿足下面條滿足下面條件時，件時，A處于力平衡狀態(tài)處于力平衡狀態(tài)2rmgPPL P為大氣壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng) 若物體振動偏離平衡位置一個較小距離若物體振動偏離平衡位置一個較小

4、距離x，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化變化P（與燒瓶相比可近似為（與燒瓶相比可近似為dp）。物體的運動方程為）。物體的運動方程為dprdtxdm222 由于物體振動過程相當(dāng)快，則可以看作絕熱過程，絕熱方由于物體振動過程相當(dāng)快，則可以看作絕熱過程，絕熱方程程 常數(shù)常數(shù) pV將此式對將此式對V求導(dǎo)數(shù)得出求導(dǎo)數(shù)得出 VdVpVdp VdVpVdp xrdV2 代入代入 式式VdVpVdp xrdV2 代入代入 式式04222 xmVpVrdtxd mVpVrT 422 424 pTmV 因而可算出因而可算出 值值 四、實驗步驟四、實驗步驟 （1）調(diào)節(jié)光電門高度，使光電門位置與玻璃管上小孔基）調(diào)節(jié)

5、光電門高度，使光電門位置與玻璃管上小孔基本在同一高度，并使玻璃管處于光電發(fā)射管與接收管連線中本在同一高度，并使玻璃管處于光電發(fā)射管與接收管連線中央。央。 （2）將氣泵接上將氣泵接上220mV電源，調(diào)節(jié)橡皮塞上針型調(diào)節(jié)閥電源，調(diào)節(jié)橡皮塞上針型調(diào)節(jié)閥和氣泵氣量調(diào)節(jié)旋鈕，控制氣量大小，使小球上下振動的幅和氣泵氣量調(diào)節(jié)旋鈕，控制氣量大小，使小球上下振動的幅度適中，以玻璃管上小孔為中心上下振動。度適中，以玻璃管上小孔為中心上下振動。 （3）用大氣壓強(qiáng)計測定大氣壓強(qiáng)。測一次。）用大氣壓強(qiáng)計測定大氣壓強(qiáng)。測一次。 （4）用數(shù)字式電子秤測定振動小球的質(zhì)量。測一次。）用數(shù)字式電子秤測定振動小球的質(zhì)量。測一次。

6、（5）用螺旋測微計測定振動小球的半徑。重復(fù)測五次。）用螺旋測微計測定振動小球的半徑。重復(fù)測五次。 （6）打開周期計時裝置，記錄振動打開周期計時裝置，記錄振動100次周期所需的時間。次周期所需的時間。重復(fù)測五次。由此時間可得振動周期。重復(fù)測五次。由此時間可得振動周期。五、注意事項五、注意事項 1、不可擦傷振動小球的表面。、不可擦傷振動小球的表面。 2、氣流不宜過大，否則會損傷小球或瓶子。、氣流不宜過大，否則會損傷小球或瓶子。 3、燒瓶一定要垂直放置。、燒瓶一定要垂直放置。六、數(shù)據(jù)記錄及處理六、數(shù)據(jù)記錄及處理 （1）數(shù)據(jù)記錄表）數(shù)據(jù)記錄表 測量次數(shù)12345平均值r100T(s)燒瓶的體積燒瓶的體積 V = 2650cm3，大氣壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)p = 振動小球的質(zhì)量振動小球的質(zhì)量m = （2）測定多種氣體的比熱容比，估算不確定度（間接測）測定多種氣體的比熱容比，估算