一、 實驗名稱: 空氣比熱容比的測量
二、 實驗目的:
測量室溫下的空氣比熱容比;學習用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比;觀測熱力學過程中狀態變化及基本物理規律。
三、實驗器材:
儲氣瓶一套(包括玻璃瓶、活塞兩隻、橡皮塞、打氣球)、兩隻感測器(擴散矽壓力感測器和電流型整合溫度感測器ad590各乙隻)、測空氣壓強的三位半數字電壓表、測空氣溫度的四位半數字電壓表、連線電纜及電阻。
四、實驗原理:
遵循兩條基本原則:其一是保持系統為孤立系統;其二是測量乙個系統的狀態參量時,應保證系統處於平衡態。
氣體的定壓比熱容和定容比熱容之比稱為氣體的比熱容比,用符號表示(即),又稱氣體的絕熱係數。
如圖所示,實驗開始時,首先開啟活塞c2,儲氣瓶與大氣相通,當瓶內充滿與周圍空氣同壓強同溫度的氣體後,再關閉活塞c2。
開啟充氣活塞c1,將原處於環境大氣壓強為、室溫為的空氣,用打氣球從活塞c1處向瓶內打氣,充入一定量的氣體,然後關閉充氣活塞c1。此時瓶內空氣被壓縮而壓強增大,溫度公升高,等待瓶內氣體溫度穩定,即達到與周圍溫度平衡。此時的氣體處於狀態i(,,),其中為儲氣瓶容積。
然後迅速開啟放氣閥門c2,使瓶內空氣與周圍大氣相通,瓶內氣體做絕熱膨脹,將有一部分體積為的氣體噴瀉出儲氣瓶。當聽不見氣體衝出的聲音,即瓶內壓強為大氣壓強,瓶內溫度下降到(<),此時,立即關閉放氣閥門c2,。由於放氣過程較快,瓶內保留的氣體由狀態i(,,)轉變為狀態(, ,)。
由於瓶內氣體溫度低於室溫,所以瓶內氣體慢慢從外界吸熱,直至達到室溫為止,此時瓶內氣體壓強也隨之增大為。穩定後的氣體狀態為(, ,),從狀態到狀態的過程可以看作是乙個等容吸熱的過程。
總之,氣體從狀態i到狀態是絕熱過程,由泊松公式得:
1)從狀態到狀態是等容過程,對同一系統,由蓋呂薩克定律得
2)由以上兩式子可以得到
3) 兩邊取對數,化簡得
(4)利用 (4)式,通過測量、和的值就可求得空氣的比熱容比的值。
五、實驗步驟:
1、按圖接好儀器的電路,注意ad590的正負極不要接錯。用forton式氣壓計測定大氣壓強,用水銀溫度計測量環境溫度。
2、開啟電源,將電子儀器部分預熱20min,然後用調零電位器調節零點,把三位半數字電壓表示值調到0。
3、將活塞c2關閉,活塞c1開啟,用打氣球把空氣穩定地徐徐地打入儲氣瓶b內,用壓力感測器和ad590溫度感測器測量空氣的壓強和溫度,記錄瓶內壓強均勻穩定時壓強和溫度(室溫為)(取值範圍控制在130~150mv之間。由於儀器只顯示大於大氣壓強的部分,實際計算時式(4)中的壓強=+)。
4、突然開啟活塞c2,當儲氣瓶的空氣壓強降低至環境大氣壓強時(即放氣聲消失),迅速關閉活塞c2。
5、當儲氣瓶內空氣的氣壓穩定,溫度上公升至室溫時,記下儲氣瓶內氣體的壓強(由於儀器只顯示大於大氣壓強的部分,實際計算時式(4)中的壓強=+ )。
6、記錄完畢後,開啟c2放氣,當壓強顯示降低到「0」時關閉c2.
7、重複步驟2~6。
8、用測量公式(4)進行計算,求得空氣比熱容比值。
六、實驗資料記錄
實驗資料處理
提前關閉時提前關閉時測量結果偏大
推遲關閉時推遲關閉時測量結果偏小
預習思考題
1.泊松公式成立的條件是什麼?
答:氣體從狀態i到狀態是絕熱過程。
2.比熱容比之中,並沒有溫度出現,那為什麼要用溫度感測器ad590來精確測定溫度呢?
操作後思考題
1.怎樣做才能在幾次重複測量中保證的數值大致相同?這樣做有何好處?若的數值很不相同,對實驗有無影響?
答:關鍵是容器絕熱效果要好。另外每次的程式,完成時間,環境要相同,實驗資料大致相同,說明偶然誤差小,才有說服力。
2.開啟活塞放氣時,若提前關閉或滯後關閉活塞,各會給實驗帶來什麼影響?
答:提前關閉會使測量結果偏大,滯後關閉會使測量結果偏小。
3.本實驗的誤差**於哪幾個方面?最大誤差是哪個因素造成的?怎樣減少誤差?
答:實驗裝置漏氣、關閉活塞時間的控制。多測量幾組資料,求平均值。
空氣比熱容比測定實驗報告 實驗資料及其處理
007 實驗報告評分 課程學期指導老師 年級專業學號姓名 習慣乙個人007 實驗3 5空氣比熱容比的測定 一 實驗目的 1.用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容。2.觀察熱力學過程中狀態變化及基本物理規律。3.學習氣體壓力感測器和電流型整合溫度感測器的原理及使用方法。二 實驗原理 測量儀器如圖4 6 1所示...
空氣比熱容比測定及計算方法
然後迅速開啟放氣閥c2,使瓶內空氣與大氣相通,當瓶內壓強降至p0時,迅速關閉c2,將有體積為 v的氣體噴瀉出貯氣瓶。由於放氣過程很短,瓶內保留的氣體來不及與外界進行熱交換,可認為是乙個絕熱膨脹過程。瓶內保留氣體壓強減小,溫度降低,到達狀態ii p0 t1 v2 v2為貯氣瓶體積,v1為保留在瓶中這部...
2固體比熱容的測量
單位質量的物質,其溫度公升高1k 或1 所需的熱量稱為該物質的比熱容,其值隨溫度而變化。將質量為m1的金屬樣品加熱後,放到較低溫度的介質 例如室溫的空氣 中,樣品將會逐漸冷卻。其單位時間的熱量損失 q t 與溫度下降的速率成正比,於是得到下述關係式 1 1 式中c1為該金屬樣品在溫度 1時的比熱容,...