空气比热容比的测量
气体的比热容比（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。测量的,,
方法
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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。本实验才用的是高精度、
高灵敏度的硅压力传感器和电流集成温度传感器分别测量气体的压强和温度，客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。
1）学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ,
2）观测、分析热力学系统的状态变化和过程特征，掌握基本物理规律。
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。
气体的受热过程不同，比热容也不同。定容比热容是将1kg气体保持体积不变的情况下加热，当其温
度升高1?时所需的热量；而定压比热容则是将1kg气体在保持压强不变的情况下加热，当其温度升高1?
时所需的热量。
对理想气体的定压比热容C和定容比热容之关系由下式
表
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式： CpV
C,C,R （1） pV
（1）式中，R为气体普适常数。气体的比热容比值：
Cp （2） ,,CV
气体的比热容比又称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，值经常出现在热力学方程中。 ,
测量值的实验装置如图（一）所示。我们以贮气瓶内的空气作为研究的热力学系统，进行如下的实,
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（环境大气压强、室温）。 pT00
（2）打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，冲入一定量的气体，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。等待瓶内气体温度稳定，即瓶内气体的温度等于室温，此时瓶内气体处
于状态I。 (,,)pVT110
（3）迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内气体压强降到时，立刻关闭放气活塞2，P0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。在此过程后瓶内保留的气体由状态I转变为状态?(,,)pVT110
VV(p,V,T)。为贮气瓶的体积，为保留瓶中这部分气体在状态I(,)pT时的体积。 1202110
（4）由于瓶内气体温度TT低于室温，所以瓶内气体将慢慢从外界吸热，直至达到室温为止，此T100
时瓶内气体压强也随之增大为，则稳定后的气体状态?。从状态?到状态?的过程可以看p(p,V,T)2220作是一个等容吸热过程。
22
11
55
4
压强 调零 温度 电源
33
1、进气活塞 2、放气活塞 3、AD590集成温度传感器
4、气体压力传感器 5、704胶粘剂
图（一） 实验装置简图
由状态I,状态?,状态?的过程如图（二）所示。 状态I,状态?是绝热膨胀过程，由绝热过程的方程得
,, （3） pV,pV1102
状态I和状态?的温度均为，由气体状态方程得 T0
pV,pV （4） 1122
1
图（二） 气体状态变化及p-V图
联立（3）(4),消去得 V,V12
p1lnlnp,lnpp100, （5） ,,plnp,lnp112lnp2
由式（5）可以看出，只要测得、p、p，就可以求出空气的比热容比。 p,120
FD-TX-NCD空气比热容比测定仪、直流稳压电源、数字气压计等。
本实验所用的硅压力传感器事先已由厂家标定，当被测气体压强为kPa时，数字电压表，，p，10.000显示为200mV，测量灵敏度为20mV/kPa，测量精度为5Pa。由于各只硅压力传感器灵敏度不完全相同，故压力传感器与测试仪不能互换使用！
1、按图连接好仪器的电路，AD590温度传感器的正、负极请勿接错。开启电源，将电子仪器预热15
分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。
2、用数字气压计测定大气压强p，用温度计测量环境温度（室温）。 T00
3、关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球将空气充入贮气瓶内，使瓶内压强升高1000～2000Pa
（即数字电压表显示值升高20～40mV）左右，关闭进气活塞1。待瓶中气体温度降到与室温相同且压强稳定时，瓶内气体状态为?(U,U)，记下仪器上显示的电压值。 (p,T)pT1010
4、迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内部分气体将突然喷
出，发出“嗤”的放气声。当瓶内气体压强降至环境大气压强p时（这时放气声刚刚消失），迅速关闭放0气活塞2，此时瓶内气体状态为?。 (p,T)01
2
5、当瓶内气体温度从上升至室温，且压强稳定后，此时瓶内气体状态为?，记下仪器TT(p,T)1020上显示的电压值。 (U,U)pT20
每次测出一组压强值、、，利用公式（5）计算空气比热容比。重复实验7次，计算的ppp,,120
平均值。其中、的计算公式为 pp12
Pa， Pa p,(p，50U)p,(p，50U)10p20p12
6、实验结束时务必打开放气活塞2，以免仪器长期受压而损坏！
测量数据填入下表：
=_______? =___________Pa Tp00
测量值/mV 计算值
状态I 状态? P/Pa 测量次数
,
U U U U p
ppt
关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt
pT121020
1
2
3
4
5
6
7
完成以上
表格
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，计算,,,1.402，并与理论值比较，计算相对误差，分析误差原因。
1、实验前应检查系统是否漏气，方法是关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，使
瓶内压强升高1000Pa～2000Pa左右(对应电压值为20mV～40mV)，关闭进气活塞1，观察压强是否稳定，若始终下降则说明系统有漏气之处，须找出原因。充气球给瓶内充气时，充气电压显示不可超过100mV。
2、实验内容4中，打开放气活塞2时，当听到放气声结束时应迅速关闭活塞，提早或推迟关闭活塞
2，都将影响实验要求，引入误差。由于数字电压表尚有滞后显示，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、消失很一致，所以关闭放气活塞2用听声更可靠些。
【】
1、 本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？
2、 如果用抽气的方法测量是否可行？公式（5）是否适用？ ,
3
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