空氣比熱容比的測量試驗報告

專業(yè)：應(yīng)用物理題目：空氣比熱容比的測量［實驗?zāi)康模荩?）用絕熱膨脹法測量空氣比熱容比。（2）觀測熱力學(xué)過程中系統(tǒng)狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。（3）學(xué)習(xí)壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器（AD590）的原理及使用方法。［實驗儀器］FD-NCD-II型空氣比熱容比測定儀，包括儲氣瓶（玻璃瓶，進(jìn)氣活塞，放氣活塞，橡皮塞，打氣球），壓力傳感器及電纜，溫度傳感器（AD590）及電纜，數(shù)字電壓表等。［實驗原理］.溫度測量AD590電流型集成溫度傳感器（熱敏電阻）在本實驗中，我們將AD590與6V直流電源連接組成一個穩(wěn)流源，串接5KQ電阻，從而可產(chǎn)生5mV/°C的電壓信號，即測量靈敏度S為5mV/°C，接0—1.999V量程四位半數(shù)字電壓表，可檢測到最小0.02°C溫度變化。.壓強(qiáng)測量擴(kuò)散硅壓阻式差壓傳感器半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料（如單晶硅）因受力而產(chǎn)生應(yīng)變時，由于載流子的濃度和遷移率的變化而導(dǎo)致電阻率發(fā)生變化。aid.2-5匯地硅壓力也感筋芯片赳制而三圖圖43-6差壓芮翳署濟(jì)型圉IHr3等*%（+3:2IM：優(yōu)弓笛曲33腳；0&W%<-）口算：信號，匕<->壓力的變化將引起輸出電壓的變化，即U0=-d-E—d-Ap-i當(dāng)待測氣體壓強(qiáng)為環(huán)境大氣壓強(qiáng)P0時，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使三位半數(shù)字電壓表示值U0為0mV。數(shù)字電壓表顯示的數(shù)值為U時，待測氣體壓強(qiáng)P為P二"十U/S:庶+產(chǎn)實驗中要測量的P1、P2可表示為珞二庶十口/$三4+理巴二尺十%/$;%+與.比熱容比測量1）打開放氣活塞C2,儲氣瓶與大氣相通，再關(guān)閉C2,儲氣瓶內(nèi)充滿與周圍外界空氣同溫同壓的氣體。P0為外界空氣的壓強(qiáng)，T0為外界空氣的溫度。2）打開充氣活塞C1，用充氣球向瓶內(nèi)快速充氣。充入一定量的氣體后關(guān)閉充氣活塞C1。充氣過程中，瓶內(nèi)空氣被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高。3）放熱至瓶內(nèi)氣體溫度穩(wěn)定（與外界空氣溫度平衡），此時氣體處于狀態(tài)I（P1，V1，T0）。4）絕熱膨脹：迅速打開放氣活塞C2,使瓶內(nèi)氣體與大氣相通，立刻有部分氣體噴出，當(dāng)瓶內(nèi)壓強(qiáng)降至P0時，立刻關(guān)閉放氣活塞C2。在此過程后，瓶中保留的氣體由狀態(tài)I（P1，V1，T0）變?yōu)闋顟B(tài)回（P0，V2，T1）。V2為儲氣瓶體積，V1為保留在瓶中的這部分氣體在狀態(tài)I（P1，T0）時的體積。5）等容吸熱：關(guān)閉放氣活塞C2后，由于瓶內(nèi)氣體溫度T1低于室溫T0，氣體將從外界吸熱直至達(dá)到室溫T0，此時瓶內(nèi)氣體的體積仍為V2，但壓強(qiáng)升高至P2,最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)回（P2，V2，T0）。p-V圖如圖絕熱過程等容過程殳一殳消去T可得將上面由儀器原理得到壓強(qiáng)表達(dá)式代入并做近似處理，上式可寫為進(jìn)行泰勒級數(shù)展開，忽略二階以上小量，得到【十=I+y"

一高［實驗測量與數(shù)據(jù)處理］（1）將壓力傳感器同軸電纜、溫度傳感器電纜分別連接至FD-NCD-回型空氣比熱容比測定儀前面板相應(yīng)接口。AD590的正負(fù)極請勿接錯（紅導(dǎo)線為正極、黑導(dǎo)線為負(fù)極）。開啟活塞C2。開啟電源，電子儀器預(yù)熱20min，然后用調(diào)零旋鈕將用于測量空氣壓強(qiáng)的三位半數(shù)字電壓表示值調(diào)為0。用氣壓計測定環(huán)境大氣壓強(qiáng)，記為P0。（2）把活塞C2關(guān)閉，活塞C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地徐徐打入儲氣瓶內(nèi)，注意三位半數(shù)字電壓表示值不能超過200mV，充氣結(jié)束時，關(guān)閉活塞C1。當(dāng)瓶內(nèi)壓強(qiáng)和溫度均勻穩(wěn)定時，用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測量瓶內(nèi)空氣的壓強(qiáng)和溫度值（此時為室溫T0），記錄P1和T0相應(yīng)示值。（3）突然打開活塞C2,當(dāng)儲氣瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)降至環(huán)境大氣壓強(qiáng)P0時（這時放氣聲消失），放氣持續(xù)時間約為零點幾秒，迅速關(guān)閉活塞C2。由于數(shù)字電壓表顯示滯后，不要用數(shù)字電壓表示數(shù)為零作為判斷儲氣瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)降至環(huán)境大氣壓強(qiáng)P0的依據(jù)。（4）當(dāng)儲氣瓶內(nèi)空氣的溫度上升至室溫T0時，測量儲氣瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)，記錄P2'和相應(yīng)溫度示值T0'。（5）把測得的瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)值P1'，「2’代入公式（4.2-13），計算出空氣比熱容比Y。測量10組數(shù)據(jù)，求空氣比熱容比Y的平均值（也可以畫出P1人P1,-P2,關(guān)系圖，用作圖法或直線擬合求出Y）。數(shù)據(jù)處理

Pjp擬合結(jié)果如下，2p1'-p27mV150、口口壓強(qiáng)變化Pjp擬合結(jié)果如下，2p1'-p27mV150、口口壓強(qiáng)變化EqmSIjEy=g4Plot8伙研No-UVeigrrtjngintercept0T-SlupeijosagResidualSumofSqu即9015G9Pearson'sr09999TR-Squa-g(□□□)0.99991Adj.R-Square099993序號p'/mVT。/mVp'/mV2T/mV0p'-p'/mV1 2163.71453.115.81452.847.9275.11452.919.01452.856.1389.51448.321.01448.268.54101.11449.323.71449.277.45116.81452.527.81452.289.06122.31450.729.41450.592.97130.01452.231.61452.098.48139.01451.531.81451.2107.29154.01453.036.01452.6118.010158.61451.836.61451.6122.0

TOC\o"1-5"\h\z￡(p'—p))￡P(guān)'—10￡[p'(p'—p))]

1 2i1i 2 1 2iY=-4=0 i=0 i=0 =1.308\o"CurrentDocument"[￡(p'—p')]2—10￡(p'—p')2

1 2i 1 2ii=0 i=0分析與討論本次實驗研究的熱力學(xué)系統(tǒng)是指充氣后儲氣瓶中與外界等溫等壓空氣，重啟后儲氣瓶中氣體恢復(fù)至室溫的過程為定容放熱過程，打開活塞排出氣體至與外界等壓的過程為絕熱膨脹，最后氣態(tài)再次恢復(fù)至室溫的過程為定容吸熱，再次充氣，達(dá)到某一溫度和壓強(qiáng)，此充氣過程和定容放熱兩個過程可視為一個等溫過程，溫度為室溫，重復(fù)以上循環(huán)。出工一常用物質(zhì)的，物理性質(zhì)？表5-17空氣在不同壓力和溫度卜一的化熱容比力占tna.Olalnlam7日la1gtmlO&atuR；'JjNpa出阻k=Cp_/JjK'C50-223.151.4043於-213.151403170-203.151.4023於-193.15U019901S3.151J017100-173.151.4016110-163.151.40151.42021.49601.6035L76?21S0-153.151.4015141661.47301.55131.6395130-14S.151JQ15MW1.4575151391.574口140-133.151.4015L41191.44731.49011.5350-273.13150-12S.IS1J0141-110?1.糕3M7341J0642.7372160-113.15MQ14i.tteg1.43301JC141.46992.116D170-103.151.40141J0791.42901J521147561碗61B0F3.151.40141.40711L42531444S1.16481.76782.3139130■B3.151.4013140641.422214391L的即1J922-273.15200-73.151.40121.4C5?141971.43491-44加T抬4181.MM2.1176210-63_151-W531.4177U3061.44375.5MB1.W2220-53.151.40121.《IMU150142721.43091.57401.73181.S7S9230-13.151J0111.404414143U2461.4348L55151.6810i.aoi2240-33.15T.40111.40401：4129U5231.43131L53341J9341.743915250-23.151.40091.40361J11B1.42011?42841.51654.29B61,6990謝-13,151.-W32141071J1B3L42S91.50621.5885，聃312TD-3.151.40061』0211.46S71中筋1.42361,49561.56U31.B3392806.85MOM1朋24^,45S71415。1.42141.4B651.55111用吧429016.SB1.40021.W2Q1.4078141351.41941.47B61.53S51.56fl7-273.i5300密的L400Q1-W171,4070141231,41771,47171J2M1,5711310眥B5i.m71.40131.40621.41111.41611.465S1.51321.55591fi.SE140081.4K3U1QCM1M1,購31.50551J425330［金獺力40M1.4MS[4前M13t1庭解1部站1,5M73-10際曉1.39S61.騏99,1.40331.40771.4T1B1.45071.5202-273.1535076..651，前11.39931.40301.40671.41041.44曬1JAM1.51D9迎SS.EfB1.4噂140561,40911.44291.47421.50243^0as.1.39101.3BS11.40141J046LW7B1.4394L46B51.4947.3S01MLB51J954L3S751.4W5UO361.40661.436114633L4S733g口11-6.S31JB58tJMBS1.39971J0251.405J143291.45S31.4B13-273rl5他口126.S5139521.39611.3K7U014IjUUt1.42991.45371.4752-1101麓?1J9451.3S531.3979U0041.4028142731.449(21.46D3■120146.SS1.39371.3M61.3970L4Q1B1.42461.44491,4638-130156.851.39301.393&1昌9?01.39821.40031.4220144121.4&SS-1401&6,B5134221.M?1.3Mb1J3721.3591M1M1.437G1.4M1-2j'l.lb-1501而加1.39131.3S301.3M01.39601.38791.43421.119B蹈口1&6,B5L3902L38111.39001.39491.38671J1481.43121.4461■roiM.fiS1