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-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:
CC,pv 理想气体的定压摩尔热容为，定容摩尔热容为，气体的比热容比值
Cp,,C,v为:，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，
绝热膨胀定容升温(P,V,T),,,,,(P,V,T),,,,,(P，V，T)11002x220???
由于气体处于状态?和状态?时，气体的量不变，温度相同时应有
,,PV,PVPV,PV11021122，另外状态?至状态?是绝热过程，应有，此二式联立解
lgP,lgP01,,lgP,lgP21得(3-5-3)
PPP012 所以只要测出环境大气压强和瓶内气体初末态的压强、，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
PT00压强，用水银温度计测环境温度。
(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。
CC21(3)将关闭，与打气手球相连的活塞打开，用打气球把空气稳定地徐
C1徐输入贮气瓶内，关闭活塞，稳定后测量并记录此时温度(该温度即为瓶内
,T0气体的温度，也为室温T0(?)，此温度在电压表上显示为，再测量并记录
,P1瓶内压强 (电压表示数)。
PC02(4)突然打开活塞，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强时(这
C2时放气声消失)，迅速关闭。
T0(5)当贮气瓶内空气稳定，温度上升至室温时记下贮气瓶内气体的压强,P2。
CC22(6)记录完毕后，打开放气，当压强显示降到“0”时关闭。 (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。
五、数据记录
(1)参考表3-5-1记录实验数据
表3-5-1
状态?气状态I状态?状态I气体体实际压状态I温状态?压强显压强显实际压强测量次数 度 温度 强 γ p1=p0+p1 示值示值 T1/mV T?/mV p2 =p0+p? 5p1/mV p?/mV / Pa 105/ Pa 10
1 141.1 1490.0 35.4 1489.4 1.081 1.030 1.32
2 136.1 1490.3 31.7 1489.6 1.078 1.028 1.30 正常
关闭 3 139.3 1491.5 33.3 1489.6 1.080 1.029 1.34
平均138.8 1490.6 33.5 1489.5 1.080 1.029 1.32 值
1 143.0 1490.8 59.5 1491.4 1.082 1.042 2.21 提前
关闭 2 143.1 1492.1 43.7 1491.7 1.082 1.034 2.25
1 142.3 1492.0 18.7 1492.1 1.081 1.022 1.27 推迟
关闭 2 144.8 1492.4 22.0 1492.0 1.083 1.024 1.23
周围大气压强p5T00 =1.013×10Pa ;实验开始前的室温= 31? 。
(2)计算空气比热容比的平均值和标准偏差，给出测量结果。
(3)计算提早或推迟关闭放气阀门C2时的空气比热容比值，并与正常关闭计算
结果进行比较，分析提早或推迟关闭放气阀门C2对测量结果有何影响。
六、数据处理
U4根据公式(Pa)可得测量得到的压强值，状态I和状态IIIp,p，，100200
气体实际压强计算所得的数值如附表3-5-1中所示.根据测量计算所得的数值带入公式3-5-3算出每组数据的空气比热容比γ值.计算所得结果如附表3-5-1所示.
再根据正常关闭所测量的数据，可以计算标准差，即:
2(),,o,,i S,2
222()，(,)，(,)1.32-1.321.321.301.321.34==0.0004 2
所以比热容比γ=γ0?0.=1.32?0.0004
根据所得数据，对比正常关闭阀门和提前关闭阀门的数值，可以看出提前关闭阀门C2所得到状态III的压强比正常关闭阀门C2所得到的状态III的压强要大很多，而两者状态I的压强在误差允许下基本相同.故在计算空气比热容比γ值时会看到提前关闭阀门的空气比热容比γ值会比正常关闭阀门的空气比热容比γ值大.而对比正常关闭阀门和推迟关闭阀门，则可以看到推迟关闭阀门的空气比热容比γ值比正常关闭阀门的空气比热容比γ值要小.由此可以得出关闭阀门的时间控制会影响实验的空气比热容比γ值大小的结果。
七、误差分析
1、气体受热易膨胀，体积变大。而气体体积变化对比热影响较大。气体的比热容和气体的热膨胀有密切关系，在体积恒定与压强恒定时不同，造成测得的数据有一定的误差。
2、人为操作存在局限性，难以精确捕捉到气体的细微变化，使得测量数据有误差。
八、思考题
1、怎样做才能在几次重复测量中保证P1的数值大致相同,这样做有何好处,若P1的数值很不同，对实验有无影响,
答:关键是容器绝热效果要好。另外每次的程序完成时间、环境要相同，实验数据大致相同，说明偶然误差小，才有说服力。
2、打开活塞C2放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验结果带来什么影响,
答:提前关闭会使测量结果偏大，滞后关闭会使测量结果偏小。
3、环境温度的逐渐升高或下降会对实验结果产生什么影响,
答:环境温度的逐渐升高或下降都会导致实验是状态I所测量的P1值不同，而温度升高，空气的密度会减少，测量得到的比热容应该相对较小。相反，而温度下降，空气的密度会增加，测量得到的比热容应该相对较大。
4、本实验的误差来源于哪几个方面,最大误差是哪个因素造成的,怎样减少误差,
答:实验装置漏气、关闭活塞时间的控制。其中最大误差是关闭活塞时间的控制造成。可多测量几组数据，求平均值来减少误差。
浙公网安备 33021202002483