空 气 比 热 容 比 测 定
班级: 环境工程 姓名: 刘宇 日期: 2011/12/6 地点: 理科楼机房
【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Cp和定容比热容Cv之关系由下式
表
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示:
Cp—Cv=R (1) (1) 式中,R为气体普适常数。气体的比热容比r值为:
r= Cp/Cv (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C2,将原处于环境大气压强P0、室温θ0的空气从活塞C1,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C1,待稳定后瓶内空气达到状态I(P0,θ0,V1),V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2,使瓶内空气与大气相通,到达状态II (P1,θ0,V1)后,迅速关闭活塞C2,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:
P1 V1 = P0 V2
(3)
在关闭活塞C2之后,贮气瓶内气体温度将升高,当升到温度θ0时,原状态为I(P1,θ0,V1)体系改变为状态 III(P2,θ0,V2),应满足:P1 V1 = P0 V2 (4) 由(3)式和(4)式可得
(5)
利用(5)式可以通过测量P0、P1和P2值,求得空气的比热容比r值。
【实验内容】
1. 按图连接仪器电路,
正负极切勿接错。(测定环境气压
)及环境温度
。开启电子仪器部分的电源,预热
分钟,调节表(1)至
。
2. 熟悉实验装置,正确使用活塞“A”、“B”及用压力传感器测量容器内外之压力差;同时进行粗测,以寻求由状态Ⅰ→Ⅱ的过程进行的时间(即放气时间),并注意观察物理现象。
3. 顺序完成Ⅰ→Ⅲ的状态变化过程。平稳地向“V”内压入适量气体后关闭进气活塞“A ”,待系统与外界达到热平衡〔表(1)指示稳定〕后,MATCH_
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_1715987415570_0表(1)指示
及表(2)指示
;之后,迅速打开放气活塞“B ”,待喷气声音停止时立刻关闭;待表(1)指示稳定后,再记录
及
。
4. 在
数值大致相同的条件下重复实验
次,分别代入式(28.6),求出
及其算术平均值。
【数据处理】
次数
(mv)
(mv)
(mv)
(mv)
1
21.7
2410.1
6.2
2410.1
1.408
2
85.7
2410.1
24.4
2410.1
1.412
3
16.4
2410.1
4.6
2410.1
1.403
4
23.0
2410.1
7.0
2410.1
1.402
5
50.5
2410.1
14.6
2410.1
1.421
6
36.3
2410.1
10.8
2410.1
1.435
7
30.0
2410.1
8.7
2410.1
1.402
8
32.2
2410.1
9.5
2410.1
1.420
9
16.4
2410.1
4.6
2410.1
1.401
【实验结论】
的平均值为1.411
实验误差大小主要是在活塞二打开时间的控制