空气比热容比实验
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空气比热容比实验报告 空气比热容比测定
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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:
(3) PV?PV1102??
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:
PV?PV1122 (4)
由(3)式和(4)式可得到:
(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。
实验仪器
图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C1，2为放气活塞C2，3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P0时，数字电压表显示为0;当待测气体压强为P0+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。
? THQBR-1型空气比热容比测定仪
本仪器主要由三部分构成:
(1)储气瓶:包括玻璃瓶、进气活塞、放气活塞、打气球、橡皮塞。
(2)传感器:扩散硅压力传感器、电流型集成温度传感器AD590。
(3)数字电压表
1、进气活塞C12、放气活塞C23、AD590温度传感器
4、气体压力传感器 5、704胶粘剂 6、传感器导线 温度传感器
3为温度传感器AD590, 它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测量范围为-50?至150?。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，它的灵敏度为1uA/?,若串接5KΩ电阻后，可产生5mV/?的信号电压，接0-2V量程的数字电压表，可检测到最小0.02?的温度变化。 扩散硅压力传感器
4为扩散硅压力传感器，是把压强转化为电信号，最终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。它显示的是容器内的气体压强大于容器外环境大气压的压强差值。当待测气体压强为环境大气压P0时，数字电压表显示为0，所以使用前需要调零。
当待测气体压强为
P0+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。可得测量公式:
其中电压U的单位为mV，P’为数字电压表显示 。 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P0，用水银温度计测环境室温θ0。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C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B内。用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，
记录
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瓶内压强均匀稳定时，压强P1和温度θ0值(室温为θ0)。
3(突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时(这时放气声消失)，迅速关闭活塞C2。
4(当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P2。
5(用公式(5)进行计算，求得空气比热容比值。
数据处理
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