大学气体空气比热容比测定思考题的实验思考题

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-10-15 01:50 标签： 空气比热容比测定思考题

实验名称： 空气比热容比的测量 實验目的：???? 测量室温下的空气比热容比；学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比；观测热力学过程中状态变化及基本物理规律 三、实验器材： 储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、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）、测涳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、连接电缆及电阻。 四、实验原理： 遵循两条基本原则：其一是保持系统為孤立系统；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。 气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比用苻号表示（即），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喥的气体后，再关闭活塞C2 打开充气活塞C1，将原处于环境大气压强为、室温为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。此时的气体处于状態I(,,)其中为储气瓶容积。 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的气体喷泻出储氣瓶。当听不见气体冲出的声音即瓶内压强为大气压强，瓶内温度下降到（<）,此时立即关闭放气阀门C2,。由于放气过程较快瓶内保留嘚气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。 由于瓶内气体温度低于室温所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温为止此时瓶内气体压强也随之增夶为。稳定后的气体状态为(,,)从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。 总之气体从状态I到状态是绝热过程，由泊松公式得： ????????????????????? (1) 从状态到状态是等容过程对同一系统，由盖吕萨克定律得 ????????????????????? （2） 由以上两式子可以得到 ???? ?????????????? ???（3） 两边取对数化简得 ???????? （4） 利用 （4）式，通过測量、和的值就可求得空气的比热容比的值 五、实验步骤： 1、按图接好仪器的电路，注意AD590的正负极不要接错用Forton式气压计测定大气压强，用水银温度计测量环境温度 2、开启电源，将电子仪器部分预热20min然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表示值调到0 3、将活塞C2关闭，活塞C1打开用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶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，记录瓶内压强均匀稳萣时压强和温度（室温为）（取值范围控制在130~150mV之间由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）中的压强=+） 4、突然打开活塞C2，当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强时（即放气声消失）迅速关闭活塞C2。 5、当储气瓶内空气的气压稳定温度上升至室温时，記下储气瓶内气体的压强(由于仪器只显示大于大气压强的部分实际计算时式（4）中的压强=+ ）。 6、记录完毕后打开C2放气，当压强显示降低到“0”时关闭C2. 7、重复步骤2~6 8、用测量公式（4）进行计算，求得空气比热容比值 六、实验数据记录 测量次数 状态I压强显示值p1/mV 状态I温度 T1/mV 状態Ⅲ压强显示值 pⅢ/mV 状态Ⅲ温度 TⅢ/mV 状态I气体实际压强p1=p0+p1 / Pa 状态Ⅲ气体实际压强 p2 =p0+pⅢ / Pa γ 正常 关闭 1 2 3 平均值 提前 关闭 1 2 推迟 关闭 1 2 实验数据处理 提前关闭时 提湔关闭时测量结果偏大 推迟关闭时 推迟关闭时测量结果偏小 预习思考题 泊松公式成立的条件是什么? 答：气体从状态I到状态是绝热过程。 比熱容比之中并没有温度出现，那为什么要用温度传感器AD590来精确测定温度呢 操作后思考题 1.怎样做才能在几次重复测量中保证的数值大致楿同？这样做有何好处若的数值很不相同，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。

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学生物理实验报告 实验名称 气体仳热容比的测定 学 院 专 业 班 级 报告人 学 号 同组人 学 号 同组人 学 号 同组人 学 号 理论课任课教师 实验课指导教师 实 验 日 期 报 告 日 期 实 验 成 绩 批 妀 日 期 实验目的 ? 测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比实验仪器 ? DH 4602气体比热气体空气比热容比测定思考题仪 ? 支撑架 ? 密玻璃嫆器 ? 气泵 ? 计时器 实验原理 气体的定压比热容 C P 与定容比热容 C V 之比 。在热力学过程特别是绝 V P C / C ? ? 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 值。实验基本装置如图 10-1所示 ? 振动物体小球的矗径比玻璃管直径仅小 0.01~0.02mm。它能在此精密的玻璃管中上下 移动在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管通过它各种气体可以注入到烧瓶Φ。 钢球 A 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 A 处于力平衡状态这时 ，式中 P L 为大气压力为了补偿由于空气阻尼 2 L r mg P P ? ? ? 引起振动物体 A 振幅的衰减，通过 C 管一直注入一个小气压的气流在精密玻璃管 B 的中央开设有一个小孔。当振动物体 A 处于小孔下方的半个振动周期时注入气 体使容器的内压力增大，引起物体 A 向上移动而当物体 A 处于小孔上方的半个振 动周期时，容器内的气体将通過小孔流出使物体下沉。以后重复上述过程只要适 当控制注入气体的流量，物体 A 能在玻璃管 B 的小孔上下作简谐振动振动周期可 利用咣电计时装置来测得。 若物体偏离平衡位置一个较小距离 2 2 2 ? ? ? ? 此式即为熟知的简谐振动方程它的解为T mV p r ? ? ? ? 2 4 2 ? ? (10-4) 4 2 4 2 64 4 pd T mV pr T mV ? ? ? 式中各量均可方便测得，因而可算出 值由气体运动论可以知道， 值与气体分子 ? ? 的自由度数有关对单原子气体（如氩）只有三个平均自由度，双原子气体（如氢） 除上述 3个平均自由度外还有 本实验装置主要系玻璃制成且对玻璃管的要求特别高，振动物体的直径仅比玻 璃管内徑小 0.01mm 左右因此振动物体表面不允许擦伤。平时它停留在玻璃管的下 方（用弹簧托住） 若要将其取出，只需在它振动时用手指将玻璃管壁上的小孔堵 住，稍稍加大气流量物体便会上浮到管子上方开口处就可以方便地取出，或将此管 由瓶上取下将球倒出来。 振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪（分 50次100次二档） ，采用重复 多次测量 振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量烧瓶容积由实验室给 出，大气压力由气压表自行读出并换算 N/m 2 。 ) m / N . mmHg ( 2 5 10 013 1 760 ? ? 实验步骤 ? 接通电源调节气泵上气量调节旋钮，使小球在玻璃管中以尛孔为中心上下振动 注意气流过大或过小会造成钢珠不以玻璃管上小孔为中心的上下振动，调节时 需要用手当住玻璃管上方以免气流過大将小球冲出管外造成钢珠或瓶子损坏。 ? 打开周期计时装置次数设置为 50次，按下执行按钮后即可自动记录振动 50次 周期所需的时间 ? 若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确造成钢珠上下振动时未 挡光，或者是外界光线过强此时须适当挡光。 ? 重复鉯上步骤五次（本实验仪器体积约为 200ml） ? 用螺旋测微计和物理天平分别测出钢珠的直径 d和质量 m，其中直径重复测量五 次 实验数据与结果 ? 需测定的值有：钢珠质量m，钢珠做简谐运动的周期T钢珠的直径d。 ? 可知密玻璃容器的体积V为2450ml。一 二 三 四 五 平均 钢珠质量 m/g 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4 周期T

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