空气摩尔热容比的测定

实验八、空气比热容比的测定

空气的比热容比γ又称气体的绝热指数，是系统在热力学过程中的重要参量。测定γ值在研究气体系统的内能，气体分子的热运动以及分子内部的运动等方面都有很重要的作用。如气体系统作绝热压缩时内能增加，温度升高；反之绝热膨胀时，内能减少，温度降低。在生产和生活实践中广泛应用的制冷设备正是利用系统的绝热膨胀来获得低温的。除此以外，测定比热容比还可以研究声音在气体中的传播。由上可见，测定气体的比热容比是一个重要的实验。本实验采用绝热膨胀法测定空气的γ值。

实验目的

1. 学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比；

2. 观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。

实验仪器

VJ-NCD-Ⅲ空气比热容比综合实验仪、实验装置、数字温度计实验模板、万向光电门、VJ-HMJ-I数字毫秒计

实验原理

1、数字式温度计设计

图1

⑴成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-50℃—+150℃之间温度测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极——发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管生产是基极电压的离散性，均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不宜受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。

⑵AD590的工作电源范围+4V —+30V ，在终端使用一只取样电阻（一般为10K ），即可实现电流到电压的转换。测量精度比电压型的高，其灵敏度为1微安/伏。

⑶如果AD590集成温度传感器的灵敏度不是严格的1.000微安/℃，而是略有差异，可改变取样电阻的阻值，使数字式温度计的测量误差减少。 ⑷绝对温度跟摄氏温标的转换：T （K ）=273.2+t （℃）。 2.绝热膨胀法测定空气的热容比：

若以比大气压P0稍高的压力P1向容器内压入适量的空气，并以与外部环境温度T1相等之单位质量的气体体积（称为比体积或比容）作为V1，如下图中的I （P1，V1，T1）表示这一状态。然后急速打开阀门，即令其绝热膨胀，降至大气压力P0，并以II （P2，V2，T2）表示该状态。由于是绝热膨胀，T2〈T1，所以，若再迅速关闭阀门并放置一段时间，则系统将从外界吸收热量且温度升高至T1；因为吸热过程中体积（比容）V2不变，所以，压力将随之增加为P3；即系统又变至状态III （P3，V3，T3）。因此态I 至状态II 的变化是绝热的，

图2

故满足泊松公式：

γ

γ2011V P V P = (1)

而状态III 与状态I 是等温的，所以，玻意耳定律成立，即：

2311V P V P = （2）

由⑴及⑵式消去V1、V2可解得：

1

31

0LogP LogP LogP LogP --=

γ （3）

可见，只要测得测量0P ，1P ，3P 的值可测量出空气的比热容γ，如果用1P ?，3P ?分别表示1P ，3P 与大气压强0P 的差值时，则有：

101P P P ?+=; 303P P P ?+= （4） 将⑷式代入⑶式，并考虑到

10P P ?>>,

30P P ?>>, 则：0

1010101)1l n (ln

ln ln P P P P P P P P ?≈?+==- 由: )ln ln()ln (ln ln ln 030131P P P P P P ---=-

3010301

)1ln()1ln(P P P P P P P P ?-?≈?+-?+

= 所以: )

(1

31P P P ?-??=

γ ⑸

同样，只要用压力计测得实验过程中1P ,3P 时与0P 的压力差1P ?,3P ?,即可通过 ⑸ 式求出比热容比γ。

实验内容

绝热膨胀法测定空气的比热容比

实验步骤

1. 用电缆线和导线连好实验装置、数字温度计实验模板和仪器面板。

2. 调节数字温度计实验模板上的取样电阻1w R ,室温由0.1℃的温度计测得（实验室提供）；

3. 调节2w R 使IC2输出为室温t （℃）

4.打开出气阀；调节仪器“调零钮”使压强差值为零；

5.关闭出气阀，挤压打气球，向容器内压入适量的空气（压强差值不应超过15kPa ）,压强为P1，观察温度 、压强差的变化，记录此状态 I （P1，V1，T1）的1P ? ,T1的值。

6.打开出气阀，即令其绝热膨胀，降至大气压强0P ,变为状态II （P2，V2，T2），由于是绝热膨胀，12T T <,再迅速关闭阀门并放置一段时间，则系统温度将升至1T ,压强将随之增加为3P ,其状态为III （P3，V3，T3），记录此状态时3P ?,1T 值。 注：打开出气阀放气时，当听到放气声将结束时应迅速关闭出气阀，

7.根据⑸式，即可求出空气的比热容比

8.重复以上步骤进行多次测量（如5次、10次）求平均值。

注意事项

1.向容器内压入空气时，压强差值不超过15kpa;

2.实验内容6打开出气阀放气时，当听到放气声将结束时应迅速关闭出气阀，提早或推迟关闭出气阀，都将影响实验要求，引入误差。由于数字电压表有滞后显示，如用计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失一致，而且关闭也需要零点几秒的时间，所以关闭出气阀用听声更可靠些；

3.实验要求环境温度基本不变、如发生环境温度不断下降情况，可在远离实验仪适当加温，以保证实验正常进行。

思考题

1.该实验的误差来源主要有哪些？

2.如何检查系统是否漏气？如有漏气，对实验结果有何影响？

3. 对该实验提出改进意见，或设计一套新的实验方案。 注：空气的公认值：C

g J C p 0

.003.1=,C

g J

C v 0.7106.0=

参考资料

[1]．成正维.大学物理实验.北京：高等教育出版社，2002

附录：数据记录及处理

1

31

0LogP LogP LogP LogP --=

γ

)

(1

31P P P ?-??=

γ

空气比热容比的测定

空气比热容比的测定 在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。 一、实验目的 1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。 2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验原理 理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示 R C C v p =- （4-6-1） 其中, R 为普适气体常数。气体的比热容比γ定义为 v p C C = γ （4-6-2） 气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ），V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 γ γ 2 011V P V P = （4-6-3） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ），两个状态应满足如下关系： 2 211V P V P = （4-6-4） 由（4-6-3）式和（4-6-4）式，可得 )lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （4-6-5） 利用（4-6-5）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。

(fb212型气体比热容比的测定)实验讲义

(FB212型气体比热容比测定仪)实验讲义 气体比热容比的测定 比热容是物质的重要参量，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γ值。 【实验原理】 气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比 V P C /C =γ，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1所示，振动物体小球D 的直径比玻璃諧振腔E 直径仅小mm 02.0~01.0 。它能在此精密的玻璃諧振腔E 中上下移动，在储气瓶A 的壁上有一充气孔B ，并插入一根细管，通过它各种气体可 以注入到储气瓶A 中。 钢球D 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 D 处于力平衡状态，这时2 L m g P P r π?=+ ?，式中L P 为大气压强 。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体D 振幅的衰减，通过B 管不断注入一个小气压的气流，在精密玻璃諧振腔E 的中央开设有一个小孔C 。当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使储气瓶A 内压力增大，引起物体D 向上移动，而当物体D 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，使储气瓶A 内压力减小从而使物体D 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D 能在玻璃諧振腔E 的小孔C 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dx ，则容器内的压力变化dp ，物体的运动方程为：

空气比热容比的实验报告

空气比热容比的测量 实验目的： 1.用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ２.观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3.学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。实验原理: 对理想气体的定压比热容C ｐ和定容比热容C v 之关系由下式表示： Ｃ p —C v =Ｒ（1） （1) 式中,Ｒ为气体普适常数。气体的比热容比r值为： ｒ= C p /C v (2） 气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。 测量ｒ值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C 2 ,将原处于环境大气 压强P 0、室温θ 的空气从活塞Ｃ 1 ,处把空气送入贮气瓶Ｂ内，这时瓶内空气压 强增大。温度升高。关闭活塞C 1,待稳定后瓶内空气达到状态I(P ,θ ，V 1 ),V 1 为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2,使瓶内空气与大气相通，到达状态II(P 1 ,θ ,V 1 ）后, 迅速关闭活塞C ２ ，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低,绝热膨胀过程应满足方程： P1V１’=P０V2’(3） 在关闭活塞Ｃ ２之后，贮气瓶内气体温度将升高,当升到温度θ ０ 时,原状态为 I(Ｐ １,θ ,V １ )体系改变为状态III(P 2 ,θ ，Ｖ ２ ）,应满足： P1V1=P０V2(４） 由(３)式和（4)式可得到： r=（lｏg P0-loｇ P1)/（lｏｇＰ２-log Ｐ１） 利用(５)式可以通过测量Ｐ 0、P 1 和P 2 值，求得空气的比热容比r值。 实验装置:

图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞Ｃ １,2为放气活塞C 2 ，3为电流型集成温 度传感器AD590,它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好,测温 范围为-50℃至150℃。ＡD59０接６Ｖ直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1μA/℃,若串接5KΩ电阻后，可产生５mv／℃的信号电压,接0～2Ｖ量程四位半数字电压表,可检测到最小0.02℃温度变化。4为气体压力传感器探头,由同轴电缆线输出信号,与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P ０ 时，数字电压表显示为0;当待测气体压强为 P +10．0０KＰa时,数字电压表显示为２00ｍｖ；仪器测量气体压强灵敏度为20mv/KPa,测量精度为５Pa。 实验内容： 1.按图〈一〉接好仪器的电路,ＡD590的正负极请勿接错。用Forｔon式 气压计测定大气压强P 0,用水银温度计测环境室温θ 。开启电源,将 电子仪器部分预热20分钟,然后用调零电位器调节零点,把三位半数字电压表表示值调到0。 ２.把活塞Ｃ ２关闭，活塞C 1 打开,用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶

空气比定压热容的测定

气比定压热容的测定 一、实验目的 (1)了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法。 (2)掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。 (3)掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容。 (4)列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。 二、实验原理 实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容，即根据()()[]K kg /kJ 1221?-=t t m Q c p t t p 确定，式中：m 为气体 的质量流量，kg/s ；p Q 为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s 。 在距室温不很远的温度围，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似表示为bt a c p +=，由1t 加热到2t 的平均比热容为 2 )(21122121t t b a t t bt a c t t t t p ++=-+=?，因此，若以221t t +为横坐标，p c 为纵坐标，则可根据不同温度围的平均比热容确定截距a 和斜率 b ，从而得出比热容随温度变化的近似关系式。 （1）空气中水蒸气容积成分iv ?的确定。大气是含有水蒸气的湿空气，当湿 空气的温度由1t 加热到2t 时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t 、 w t ，从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度?，再由?和干球温度t 从湿空气的焓湿图查出含湿量d ，则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分（也称为体积分数） %100622/1622/iv ?+=d d ? 式中：d 为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。 （2）湿空气的吸热量p Q 的确定。当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸收的热量即为电热器消耗的电功率。功率的测定方法有两种，一种是根据测量的电压和电流计算；另一种由功率表直接测量。吸热量的单位为kJ/s 。 （3）干空气质量流量m 的确定 ） （15.27305.287/1000/10)1()8.9(iv 0+??-??+==t h p T R V p m a a a a τ? 式中：0p 为当地的大气压力，Pa ；a p 为干空气的压力，Pa ；a V 为干空气的体积，

空气比热容比测定实验报告(实验数据及其处理)

007 实验报告 评分： 课程： ******** 学期： ***** 指导老师: **** 年级专业： ***** 学号：****** 姓名：！习惯一个人007 实验3-5空气比热容比的测定 一、实验目的 1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。 2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验原理 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ） ，V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 r r o r o r T p T p 1 1 11 --= （3-5-2） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ） ，两个状态应满足如下关系： 0 21T p T p o = (3-5-3） 由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得 )lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （3-5-4） 利用（3-5-4）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。

气体比热容比的测定实验报告及数据

气体比热容比的测定实验报告及数据课气体比热容比的测定 1、学习测定空气比热容比的方法。题 教学目 2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方的 法。 3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度 重难 1、物理天平的调节和使用。的计算。 点 2、各物理量不确定度的计算。 教学方讲授、演示、提问、讨论、操作相结合。 学 3学时。法 时 一、前言 气体的定压比热容和定体比热容的比值称为比热容比。气体的值在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。由气体动理论可知，理想气体的值为: (1) 式中为气体分子的自由度，对于单原子分子 ;对于双原子刚性分子， ;对于多原子刚性分子，。实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方法来测定。本实验将采用一种比较新颖的方法，即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来计算空气的值。 二、实验仪器 FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25mm 外径千分尺等。

三、实验原理 如图1所示，钢球A位于精密细玻璃管B中，其直径仅仅比玻璃管直径小 0.01-0.02mm，使之能在玻璃管中上下移动，瓶上有一小孔C，可以通过导管将 待测气体注入到玻璃瓶中。 图1 设小球质量为m，半径为r，当瓶内气压P满足下式时，小球处于平衡位置: (2) 设小球从平衡位置出发，向上产生微小正位移x，则瓶内气体的体积有一 微小增量: (3) 与此同时瓶内气体压强将降低一微小值，此时小球所受合外力为: (4) 小球在玻璃管中运动时，瓶内气体将进行一准静态绝热过程，有绝热方程: (5) 两边微分，得 (6) 将(3)、(4)两式代入(6)式，得: (7) 由牛顿第二定律，可得小球的运动方程为: (8) 可知小球在玻璃管中作简谐振动，其振动周期为: (9) 最后得气体的值为: (10)

实验一 空气定压比热容测定

实验一 空气定压比热容测定 一、实验目的 1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。 2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。 3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。 二、实验原理 由热力学可知，气体定压比热容的定义式为 ( )p p h c T ?=? （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M =, 此时气体的定压比热容可表示 为 p p T Q M c )(1??= （2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定 ) (1221 t t M Q c p t t pm -= (kJ/kg ℃) (3) 式中，M —气体的质量流量，kg/s; Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。 大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。 低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为 3 16 2 7 4 10 87268.410 02402.410 76019.102319.1T T T c p ---?-?+?-=(kJ/kgK) 式中T 为绝对温度，单位为K 。该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。 在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为 Bt A c p += （4） 由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为 m t t t t pm Bt A t t B A dt t t Bt A c +=++=-+= ? 2 2 11 22 1 2 1 (5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定

空气比热容比的测定

实验5—2 空气比热容比的测定 理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。 【实验目的】 ⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。 ⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 【实验原理】 把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。 迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸热过程。 O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 ) ② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 ) ③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 ) ④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 ) 其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。 过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程： 图5-2-1气体状态变化及V p -图

大学物理空气比热容的测量实验报告

大物实验报告撰写模板2 空气比热容比的测定 在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。 一、实验目的 1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。 2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验原理 理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示 R C C v p =- （4-6-1） 其中, R 为普适气体常数。气体的比热容比γ定义为 v p C C = γ （4-6-2） 气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ） ，V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 γ γ2011V P V P = （4-6-3） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ） ，两个状态应满足如下关系：

空气比热容比的测定

空气比热容比的测定 一、实验目的 1.学习测量理想气体比热容比的原理和方法。 2.测量空气的比热容比。 二、实验仪器 实验台，590AD 温度计模块，空气比热容比实验仪。 三、实验原理 气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号r 表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。通过测量r ，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。 对于理想气体： R C C V P =- （5-1） 其中，R 为气体的普适常数。 仪器结构如图1所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程： 图1 空气比热容比实验仪结构图 1.首先打开气阀1、2，使贮气瓶与大气相通，然后关闭气阀1、2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。 2.用气管分别将打气球和气阀1、气压计和气阀2连接起来，打开气阀1，

用打气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀1。此时瓶内原来的气体被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时气体处于状态),,(011T V P I 3.将连接在气阀1上的气管取下，迅速打开放气阀，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到0P 时，立即关闭放气阀，将有体积为V ?的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。在此过程中作为研究对象的气体由状态),,(011T V P I 转变为状态 ),,(120T V P II 4.由于瓶内温度1T 低于外界温度0T ，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度0T 为止，此时瓶内的压强也随之增大为2P ，即稳定后的气体状态为),,(022T V P III 。从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等容吸热过程。气体的状态变化过程如图2所示： 图2 气体的状态变化过程曲线 II I →为绝热过程，有绝热过程方程得： r r V P V P 2011= （5-2） III I →为等温过程，由等温过程方程得： 2211V P V P = （5-3） 由（5-2）（5-3）可得：

空气比热容比的测定

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 134页 实验5—2 空气比热容比的测定 理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。 【实验目的】 ⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。 ⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 【实验原理】 把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。 迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相 通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进 行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内 空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶 内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通 过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室 温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸 热过程。 O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 ) ② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 ) ③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 ) ④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 ) 其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。 过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程： 图5-2-1气体状态变化及V p -图

空气比热容比的测量

实验4-4 空气比热容比的测量 气体的比热容比γ(又称绝热指数)是一个重要的热力学参量，经常出现在热力学方程中。测量γ的方法有多种，绝热膨胀测量是一种重要的方法。传统的比热容比实验大多是利用开口U 型水银压力计或水压力计测量气体的压强，用水银温度计测量温度，测量结果较为粗略，实验误差大。本实验采用的是高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度传感器分别测量气体的压强和温度，克服了原有实验的不足，实验时能更明显地观察分析热力学现象，实验结果较为准确。 【实验目的】 1．学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比γ； 2．观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法； 3．了解硅压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法。 【实验原理】 1．测量比热容比的原理 气体受热过程不同，比热容也不同。气体等容及等压过程的比热容分别称为定容比热容V C 和定压比热容p C 。定容比热容是将kg 1气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高C 1?时所需的热量；而定压比热容则是将kg 1气体在保持压强不变的情况下加热，当其温度升高C 1?时所需的热量。显然，后者由于要对外作功而大于前者，即V p C C >。 气体的比热容比γ定义为定压比热容p C 和定容比热容V C 之比，即 V p C C = γ (4-4-1) 测量γ的实验装置如图4-4-1所示。我们以贮气瓶内空气作为研究的热力学系统，进行如下实验过程。 (1) 首先打开放气活塞2，贮气瓶与大气相通，再关闭放气活塞2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。 (2) 打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭进气活塞1。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度(室温)平衡，此时的气体处于状态Ⅰ 1-进气活塞；2-放气活塞；3-AD590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂 图4-4-1 实验装置简图 数字电压表

-空气比热容比的测量实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：空气比热容比的测量 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：

一、 实验目的： 1. 学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、 实验仪器： 气压计、FD-TX-NCD 空气比热容测定仪。 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P C 和定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号γ 表示（即p V C C γ=），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0p 、室温为0T 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(1p ,1V ,0T )，其中1V 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V ?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0p ，瓶内温度下降到1T （1T <0T ）,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(1p ,1V ,0T )转变为状态II (0p ,2V ,1T )。

1空气定压比热的测定

实验一空气定压比热的测定 气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（湿空气）的方面的基本知识。 一、实验目的 1、了解比热测定装置的基本原理和构思。 2、熟悉本实验中的测温、测压、测热量、测流量的方法。 3、掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。 4、增加热物性研究方面得感性认识，促进理论联系实际。 5、分析本实验产生误差得原因及减小误差得可能途径。 二、原理及计算 气体定压比热的定义为，在没有对外界做功的气体等压流动过程中， 则气体的热容可表示为。当气体在此等压过程中，由温度t1加热到温度t2时，气体在此温度范围内的平均定压比热值可由下式确定 kJ/kg.K，即单位质量的工质温度升高一度时所吸收的热量。 式中： m—气体的质量流量。㎏/s Qp—气体在等压流动过程中的吸热量。kJ/s 大气是含有水蒸汽的湿空气，当湿空气的温度由t1加热到温度t2时，根据流量计出口空气的干湿球温度计读数，可从湿空气的焓湿图查出含湿量d（即比湿度ω）克/千克干空气，并根据下式计算出水蒸汽的容积成分： 电热器消耗的电功率可由电压和电流的乘积计算。如要考虑电表的内耗，应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为RmA欧（Ω），则可得电热器单位时间放出的热量：

J/s 也可由功率表直接读出。 干空气流量（质量流量）为： = ㎏/s 水蒸汽的流量（质量流量）为： =㎏/s 水蒸汽吸收的热量为： = = = J/s 干空气的定压比热为： J/㎏.K 由以上计算过程可以看出，要测量计算气体的定压比热Cpm，需要测定的有关量分别是：

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空气比热容比的测定 (1) 了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。 (2) 测定空气的比热容比。 (1) 热力学第一定律及定容比热容和定压比热容 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。 考 虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为 dA = PdV ,所以热力学第一定律的微分形式为 dQ =dE +dA=dE + PdV 1. 实验名称 2. 实验目的 3. 实验原理：主要原理公式及简要说明、原理图 定容比热容C v 是指1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下， 温度升高1K 所吸收的 热量。由于体积不变，那么由 (1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加 (dQ = dE)，所以 C 〔dQ 〕 dE C v = i 〒丨=—(2) i dT 丿v dT 由于理想气体的内能只是温度的函数， 所以上述定义虽然是在等容过程中给出， 任何过程中内能的变化都可以写成 d E = C v dT 定压比热容是指1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高 1K 实际上 所吸收的热 Cp ^dQ (3) 丿p 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有 (dQ )冶 + ___ I — ___ I + I dT 丿p ■ I dT 丿 dV p dT ⑷ 由理想气体的状态方程 PV = RT 可知，在定压过程中 理=巴，又利用 dT P dE dT =Cv 代 入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系 C p =C v + R (5) R 是气体普适常数，为 8.31 J / mol K ，?引入比热容比丫为 在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。气体运动理论告诉我们, Y 与气体分子的自由度 f 有关

空气比热容比的测量

空气比热容比的测量 摘要：理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之间满足关系：P v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比P V k C C =称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用。本实验利用振幅极值法（共振干涉法）、相位比较法（李萨如图形法），这两种方法测量声速，然后利用声速与空气比热容比的关系，进而可以得到其值。为了观察实验的准确性，我们在利用直接测量计算空气比热容比的方法，测出其值，然后进行比较。 关键词：振幅极值法 ; 相位比较法 ; 声速 ; 空气比热容比 一、声速和空气比热容比的测量 1.实验目的 了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解。 掌握声速测量的基本原理及方法。 2.实验仪器 信号发生器，示波器、声速测量仪等。 3.实验难点 实验原理 、仪器调节。 4.实验原理 机械波的产生有两个条件：首先要有作机械振动的物体（波源），其次要有能够传播这种机械振动的介质，只有通过介质质点间的相互作用，才能够使机械振动由近及远地在介质中向外传播。发生器是波源，空气是传播声波的介质。故声波是一种在弹性介质中传播的机械纵波。声速是声波在介质中的传播速度。如果声波在时间t 内传播的距离为s ，则声速为 s v t = ，由于声波在时间T （周期）内传播的距离为λ（波长），则v f t λλ==。 可见，只要测出频率和波长，便可以求出声速v 。 本实验使用交流电信号控制发生器，故声波频率即电信号的频率，它可用频率计测量或信号发生器直接显示。而波长的测量常用相位比较法和振幅极值法

（共振干涉法）。 （1）振幅极值法（共振干涉法） 声源产生的一定频率的平面声波，经过空气介质的传播，到达接收器。声波在发射面和接受面之间被多次反射，故声场是往返声波多次叠加的结果，入射波和反射波相干涉而形成驻波。在发射面和接受面之间某点的合振动方程为 1222cos( )cos()y y y A x t π ωλ =+= （1） 最大振幅（2A ）处被称为驻波的“波腹点”，最小振幅（0）处被称为“波节点”。 波腹点位置：()2A x A =,即2x n π πλ =，(0,1,2......)2 x n n λ == 波节点位置：()0A x =,即 2(21) 2 x n π π λ =+，(21) (0,1,2......)4 x n n λ =+= 可知，相邻两个波腹点（或波节点）的距离为 2 λ ，当发射面和接受面之间的距离正好是半波长的整数倍时，即形成稳定的驻波，系统处于共振状态。 (0,1,2......)2 L n n λ == （2） 共振时，驻波的幅度达到极大，同时，接受器表面的振动位移应为零，即为波节点，但由于声波是纵波，所以声压达到极大值。理论计算表明，若改变发射器和接收器之间的距离，在一系列特定的距离上，介质将出现稳定的驻波共振现象。若保持声源频率不变，移动发射源，依次测出接受信号极大的位置1210,...L L L ， 12 n n L L L λ +?=-= 则可以求出声波的波长λ，进一步计算出声速v 。 （2）相位比较法（李萨如图形法） 由声波的波源（简称声源）发出的具有固定频率f 的声波在空间形成一个声场，声场中任一点的振动相位与声源的振动相位之差??为 22L fL v ππ?λ ?= = （3） 在示波器上可观测到发射波与接受波信号的垂直振动合成的李萨如图形。若发射波合接受波的信号为 1122cos() cos()x A t y A t ω?ω?=+?? =+? （4） 则该李萨如图形，即合振动方程为

空气比热容比的测定

空气比热容比的测定 气体的定压比热容与定容比热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到，本实验用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数；要求观察热力学现象，掌握测量空气绝热指数的一种方法，并了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。 【预习重点】 1．了解理想气体物态方程，知道理想气体的等温及绝热过程特征和过程方程。 2．预习定压比热容与定容比热容的定义，进而明确二者之比即绝热指数的定义。 3．认真预习实验原理及测量公式。 【实验目的】 1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。 【实验原理】 理想气体的压强P 、体积V 和温度T 在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程：PV γ 等于恒量，其中γ是气体的定压比热容P C 和定容比热容V C 之比，通常称γ=V P C C /为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。 如图1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究的热学系统，试进行如下实验过程。 （1）首先打开放气阀A ，贮气瓶与大气相通，再关闭A ，瓶内充满与周围空气同温（设为0T ）同压（设为0P ）的气体。 （2）打开充气阀B ，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀B 。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时的气体处于状态I （1P ,1V ,0T ）。 （3）迅速打开放气阀A ，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至0P 时，立刻关闭放气阀A ，将有体积为ΔV 的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中的气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。2V 为贮气瓶容积，1V 为保留在瓶中这部分气体 在状态I （1P ,0T ）时的体积。 （4）由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温 图1 实验装置简图

实验报告-空气比热容比的测量

大学物理实验报告 实验3-5 空气比热容比的测量 一、实验目的： 测量室温下的空气比热容比 二、实验原理： 理想气体的定压摩尔热容为 p C ，定容摩尔热容为v C ，气体的比热容比γ值 为： v p C C = γ，γ又称摩尔热容比。 瓶内贮入气体后，将瓶内的气体看成由两部分组成，一部分是放气后进入大气的气体，另一部分是放气前在瓶内具有体积V1，放气后，这部分气体充满贮气瓶，体积为V2，以放气后留在瓶内的这部分气体为系统，实验中系统经三个状态， Ⅰ???→?绝热膨胀),,(011T V P Ⅱ???→?定容升温 ),,(20x T V P Ⅲ），，（022T V P 由于气体处于状态Ⅰ和状态Ⅲ时，气体的量不变，温度相同时应有 2211V P V P =，另外状态Ⅰ至状态Ⅲ是绝热过程，应有γγ2011V P V P =，此二式联立解 得 121 0lg lg lg lg P P P P --= γ（3-5-3） 所以只要测出环境大气压强0 P 和瓶内气体初末态的压强1P 、2P ，即可通过 上式求出气体的比热容比。 三、实验器材： 储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮球、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）、测量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、连接电缆以及电阻。 四、实验步骤：

（1）按图3-5-2接线，注意AD590的正负极。用Forton式气压计测定大气 压强，0P用水银温度计测环境温度0T。 （2）开启电源，将电子仪器部分预热20min，然后用调零电位钮调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。 （3）将2C关闭，与打气手球相连的活塞1C打开，用打气球把空气稳定地徐 徐输入贮气瓶内，关闭活塞1C，稳定后测量并记录此时温度（该温度即为瓶内 T'，再测量并记录气体的温度，也为室温T0（℃），此温度在电压表上显示为0 瓶内压强1P'(电压表示数)。 （4）突然打开活塞2C，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强0P时(这 时放气声消失)，迅速关闭2C。 T时记下贮气瓶内气体的压强（5）当贮气瓶内空气稳定，温度上升至室温0 P'。 2 （6）记录完毕后，打开2C放气，当压强显示降到“0”时关闭2C。 （7）重复步骤2~6。 （8）用式（3-5-3）进行计算，求得空气比热容比值。

空气定压比热测定实验报告

空气定压比热测定实验报告 一、实验原理及过程简述 实验原理： 气体的定压比热定义为： 在没有对外界作出功的气体的等压流动过程中，，则气体的定压比热可表示为： 式中 —气体的质量流量，—气体在定压流动过程中的吸热量， 低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示，例如空气的定压比热容的实验关系式： 在与室温相近的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似看为线性的，可近似表示为： 由T 1加热到T 2的平均比热容 大气是含水蒸气的湿空气，当湿空气气流由T 1加热到T 2时，其中水蒸气的吸热量可用下式计算： 式中，为气流中的水蒸气质量，。于是，干空气的平均定压比热容由下式确定： 为湿空气气流的吸热量。 实验过程： 1、用温湿度计表测量空气的干球温度及相对温度，由湿空气的焓-湿图确定含湿量，并计算出水蒸气的容积成分。 2、调节加热器功率，使出口温度升高至一定温度，当实验工况稳定后测定每10升气体通过流量计所需时间；比热仪进口温度和出口温度；当地大气压力和流量计出口处的表压；电热器的功率W 。 实验中需要计算干空气的质量流量、水蒸气的质量流量，电加热器的放热量，水蒸气吸收热量等数据并记录。 p T h Cp ??? ????=m Q d dh g &&=) (122 1 T T m Q Cpm g T T -= &&m &s kg g Q &s kJ 263101658.01006791.09705.0T T C p --?+?-=K kg kJ ?bT a Cp +=2 )(1 2122 1 2 1T T b a T T dt bT a C T T T T pm ++=-+= ?K kg kJ ?dT m Q T T w w ?-?+=2 1 )105345.06878.1(3&&)](102672.0)(6878.1[2 122312T T T T m w -?+-=-&s kJ w m &s kg ) ()(121221T T m Q Q T T m Q Cpm g w g g T T --=-=&&&&&K kg kJ ?w Q &),(0K T ?w r ),(s τ),(1K T ),(2K T ),(Pa B ),(2O mmH h ?g m &w m &

大学物理实验-空气比热容比的测量(原始数据与分析)

空气比热容比测量数据记录 C T 240=；Pa p 5010026.1?= 测量次数 测量值/mV 计算值 状态Ⅰ 状态Ⅱ P/Pa γ 1p U 0T U 2p U T U 1P 2P 1 125.9 1475.6 31.0 1475.5 510089.1? 510042.1? 1.351 2 124.6 1476.5 30.2 1475.9 510088.1? 510041.1? 1.328 3 138.8 1476.6 33.5 1476.2 510095.1? 510043.1? 1.337 4 121.6 1477.2 27.9 1476.5 510087.1? 510040.1? 1.308 5 124.5 1477.5 30.2 1476.6 510088.1? 510041.1? 1.328 6 137.0 1477.6 31.8 1477.2 510095.1? 51004 2.1? 1.313 7 124.4 1477.5 28.9 1477.4 510088.1? 510040.1? 1.302 计算γ的平均值： 402.1324.17 302 .1313.1328.1308.1337.1328.1351.1<=++++++= γ 相对误差： %56.5%100402 .1402 .1324.1=?-=-= γγγE 误差原因： （1）实验时的工作物质是空气而非理想气体。 （2）压力传感器、温度传感器以及数字电压表本身灵敏度的测量也会出现误差。 （3）提前或推迟关闭放气阀的时间都将影响实验结果。 （4）实验Ⅲ过程，实际上并非严格绝热膨胀过程，系统不可避免的从环境吸收了部分热量，会影响实验的结果。

实验报告空气比热容比的测定

? = dE (2) C v = dT ? dT C p = ? dQ ? dT ? ? = ? + p 1. 实验名称 空气比热容比的测定 2. 实验目的 (1)了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。 (2)测定空气的比热容比。 3. 实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图 (1)热力学第一定律及定容比热容和定压比热容 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。 考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为 dA = PdV ，所以热力学第一定律的微分形 式为 dQ = dE + dA = dE + PdV (1) 定容比热容 C v 是指 1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高 1K 所吸收 的热量。由于体积不变，那么由(1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(d Q ＝d E )，所 以 ? dQ ? ? ?v 由于理想气体的内能只是温度的函数，所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际 上任何过程中内能的变化都可以写成 d E ＝C v dT 定压比热容是指 1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高 1K 所吸收的热 量。即 ? (3) ? ? p 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有 ? dQ ? ? dE ? ? dT ? p ? dT ? p dV dT (4) 由理想气体的状态方程 PV ＝RT 可知，在定压过程中 dV dT = R P ，又利用 dE dT = C v 代 入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系 C p = C v + R (5) R 是气体普适常数，为 8.31 J / mol· K ，引入比热容比 γ 为 γ = C p / C v (6) 在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。气体运动理论告诉我们， γ 与气体分子的自由度 f 有关