气体比热容比测定-长春大学物理中心
气体比热容比测量word资料10页
气体比热容比的确定气体的定压摩尔热容C p,m 与定容摩尔热容C v,m 之比VmPmC C v =为气体的比热容比，也叫泊松比。
它在热力学过程特别是绝热过程（const pV m v =）中是一个很重要的参量。
通过对v 的测定，能对绝热过程中的泊松方程（const pV m v =）和泊松比v 进一步理解。
一、试验目的1．了解用共振法测量气体比热容比的原理； 2．掌握比热容比的测量方法； 3．加深对共振现象的理解；4．进一步理解绝热过程的泊松方程（const pV m v =）和泊松比ν的含义。
二、仪器设备ν测定仪、游标卡尺、物力天平、气压计。
三、试验原理 泊松比 VmPm C C v =（8-1）理想气体有R iC vm 2=(8-2 ) R i R C C Vm pm22+=+= (8-3 )式中 R ——摩尔气体常数，R=8.31J/mol ·K;i ——气体分子的自由度。
单原子分子i=3；双原子分子i=5；多原子分子i=6。
将(8-2 )和(8-3 )式代入(8-1 )式，得ν=（i+2）/i （8-4）由此可见，理想气体的比热容比ν，仅仅与气体分子的自由度i 有关。
对单原子分子的气体，ν=5/3=1.67，对双原子分子的气体，ν=7/5=1.40，对多原子分子气体，ν=8/6=1.33。
现在假设有一个容器，内装待测气体，由一个质量为m 的活塞将其与外界隔绝，且与外界处于平衡状态。
外界的压强为ρ0，气体长为l 0，活塞截面积为S 。
此时气柱的体积为S l V 00=。
建立坐标，如图8-1所示，当活塞产生一个小位移时，气柱体积变为 如果这是一个绝热过程，则有 即 v v v S x l p S l p )()(000-= 化简得 v l x p p --=)1(00 由于x 是小位移，故x/ l 0<<1。
取一级近似，有 这时活塞两边压强不相等,活塞受力 kx l vxSp S p p F -=-=-=000)( (8-5) 式中00l vSp k =是一个常量。
空气比热容比的测定实验手册
空气比热容比的测定气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之比⎪⎪⎭⎫⎝⎛=V P C C γ称为气体的比热容比。
γ是一个常用的物理量。
在描述理想气体的绝热过程时，γ成为了联系各个状态参量（P 、V 和T ）的关键参数：（绝热过程，P 、V 之间满足关系：） C PV =γ（1） 气体的比热容比γ除了在理想气体的绝热过程的过程方程中起重要作用之外，它在热力学理论及工程技术的实际应用中也有着重要的作用，例如热机的效率、声波在气体中的传播特性都与之相关。
γ的测量方法很多，传统测量方法是热力学方法[1]（绝热膨胀法）来测量，其优点是原理简单，而且有助于加深对热力学过程中状态变化的了解，但是实验者的操作技术水平对测量数据影响很大，实验结果误差较大。
本实验采用振动法[2]来测量，即通过测定物体在特定容器中的振动周期来推算出γ值）。
振动法测量具有实验数据一致性好，波动范围小，误差较小等优点。
[ 实验目的 ]（1）学习用振动法测定空气的比热容比。
（2）练习使用物理天平、螺旋测微器、数字式周期记录仪、大气压计等。
[ 实验原理 ]图-1 图-2实验装置如图-1所示。
本实验以贮气瓶Ａ内的空气作为研究的热力学系统。
在贮气瓶Ａ正上方连接玻璃细管Ｂ，并且其内有一可自由上下活动的小球Ｃ，由于制造精度的限制，小球和细管之间有0.01mm 到0.02mm 的间隙。
为了弥补从这个小间隙泄漏的气体，通过气泵持续地从贮气瓶的另一连接口Ｄ注入气体，以维持瓶内的压强保持恒定。
适当调节气泵输出的流量，可以使小球在玻璃细管Ｂ内（中央一侧有一小孔K 附近，如图-2所示）在竖直方向上来回振动：当小球在小孔K 的下方并向下运动时，贮气瓶中的气体被压缩，压强增加；而当小球经过小孔向上运动时，气体由小孔膨胀排出，压强减小，小球又落下。
其振动周期可利用周期记录仪测量出来。
若小球质量为m ，直径为d ，当其出于平衡状态时，瓶内气压P 和大气压强0P 之间满足关系：20)2/(d mgP P π+= （2） 当小球由平衡位置向下运动一个小距离x ，这导致贮气瓶内的压强变化dP ，从而小球所受合力F 为：dP d F 2)2/(π= （3）由牛顿运动方程ma F =，得：222)2/(dtxd m dP d =π （4）另一方面，由于小球振动很快，可以近似作为绝热过程处理，于是贮气瓶内气体的压强P ，直和体积V 满足（1）式的绝热方程。
大学物理空气比热容实验指导书
U T0 ） ④ 当瓶内气体温度 T1 升至室温 T0， 且压强稳定后， 此时瓶内气体状态为Ⅲ （p2、 T0） ， 记下 （ U p2 、 。
每次测出一组压强值 p0、p1、p2，求 。重复 6~10 次，计算 的平均值和不确定度（只考虑 A 类不 确定度） 。 (4) 注意事项 ① 实验前应检查系统是否漏气，方法是关闭放气阀 A，打开充气阀 B，用充气球向瓶内打气，使瓶内 压强升高 1000～2000Pa 左右，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。 ② 做好本实验的关键是放气要进行得十分迅速。即打开放气阀后又关上放气阀的动作要快捷，使瓶内 气体与大气相通要充分且尽量快的完成。注意记录 UP、UT。 ③ 转动充气阀与放气阀的阀门时，一定要一手扶住玻璃阀门，另一只手转动活塞。
p （3）
Ⅰ(p1V1T0)
由（3）式可以看出，只要测得 p0、p1、p2 就可求得空气 。 (2) AD590 集成温度传感器 AD590 是一种新型的电流输出型温度传感器，测温范围为55℃ —150℃。当施加+4—+30V 的激励电压时，这种传感器起恒流源的 作用，其输出电流与传感器所处的热力学温度 T（单位 K）成正比， 且转换系数为 Kc=1A/K 或 1A/℃。如用摄氏度 tc 表示温度，则输 出电流为
U i U 0 K P ( pi pc )
（4） （5）
C D
Kp
Um U0 pc
其中 pi——被测气体压强； pc——大气压强； Ui——C、D 两端压差为 pipc 时传感器的输出电压值 ； Uo——C、D 两端压差为零时传感器的输出电压值； Um——C、D 两端压差为 pc 时传感器的输出电压值； 由此我们便可由下面的公式（6）求出气体的压强。
气体比热容的测定实验报告
气体比热容的测定实验报告气体比热容的测定实验报告引言：气体比热容是研究气体热力学性质的重要参数之一。
本实验旨在通过测定气体在不同条件下的温度变化和压强变化，来确定气体的比热容。
通过实验，可以深入了解气体的热力学性质以及热传导的规律。
实验原理：实验中使用的是恒压热容计法。
在恒定压强下，通过加热或冷却气体，使其温度发生变化，然后测量温度变化量和吸收或释放的热量，从而计算出气体的比热容。
实验步骤：1. 实验前准备：将热容计放置在恒温水槽中，使其与水槽内的水温达到平衡。
2. 实验装置设置：将恒温水槽连接至恒温水源，确保水温的稳定。
3. 实验开始：将待测气体充入热容计中，并调整恒温水槽中的水温，使其与热容计内气体的初始温度相同。
4. 加热：通过电炉加热热容计，使气体温度升高。
同时，使用温度计记录气体的温度变化。
5. 记录数据：在加热过程中，记录下气体温度的变化，并测量所吸收的热量。
6. 冷却：关闭电炉，使热容计冷却。
同样地，记录气体温度的变化，并测量所释放的热量。
7. 数据处理：根据实验数据计算出气体的比热容。
实验结果与讨论：根据实验数据，我们可以绘制出气体温度与吸收/释放的热量之间的关系曲线。
通过曲线的斜率，我们可以计算出气体的比热容。
实验结果显示，不同气体的比热容存在差异，这是由于气体分子之间的相互作用力不同所致。
此外，实验还可以进一步探究气体比热容与温度的关系。
通过在不同温度下测量气体的比热容，我们可以发现，随着温度的升高，气体的比热容会略微增加。
这是因为高温下，气体分子的热运动更加剧烈，分子间的相互作用力减弱，从而导致比热容的增加。
实验误差与改进：在实验过程中，可能会存在一些误差。
例如，由于实验设备的不完善或操作不当，会导致温度测量的误差。
此外，气体的压强变化也可能受到环境因素的影响，进而影响到比热容的测量结果。
为了减小误差，我们可以采取以下改进措施：首先，使用更精确的温度计来测量气体的温度变化。
气体比热容比的测定(实验报告)
装订线 装 订线实验报告课程名称： 指导老师： 成绩： 实验名称： 气体比热容比的测定 实验类型： 测定实验 同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求测定空气的定压比热容和定容比热容之比k二、实验内容和原理测定比热容比的方法有好多种。
本实验通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算k 值。
实验基本装置如图1-1所示，振动物体小球的直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中。
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2rmg p p b π+=，式中b p 为大气压力。
为了补偿由于空气阻尼引起振动物体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，容器内的气体将通过小孔流出，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，振动周期可利用光电计时专业：姓名：学号：日期：地点：装置来测得。
若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化p ∆，物体的运动方程为：p r dtx d m ∆=222π （1-1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程k pv =常数 （1-2）将（1-2）式求导数得出：VV pk p ∆-=∆，x r V 2π=∆ （1-3） 将（1-3）式代入（1-1）式得 04222=+x mV pk r dt x d π 此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为T mV pk r ππω242== 4242644pd T mV pr T mV k == （1-4） 式中各量均可方便测得，因而可算出k 值。
测定空气的比热容比
气体比热容比v p c c /的测定补充内容(振动法) 实验目的：1．理解热力学过程中状态变化及基本物理规律；2. 学会用振动法测定空气的比热容比。
实验原理：基本原理如图1所示：图1 实验基本原理气体的定压比热容p c 与定容比热容v c 之比v p c c /=γ 在热力学过程特别是绝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，测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。
振动物体小钢球A 的直径比玻璃管B 的直径仅小0.01-0.02mm ，所以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C ，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。
为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A 振幅的衰减，因此通过C 管一直注入一个小气压的气流。
在精密玻璃管B 中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，注入气体使容器内压力增大，引起物体A 上下振动，而当物体A 处于小孔上方的半个周期时，容器内的气体将通过小孔流出，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。
设钢球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，刚球A 处于力平衡状态，2πrmg p p l += 式中l p 为大气压力。
若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化d p物体的运动方程为： p r tx m d d d 222π= （1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程γpV =常数 （2）将（２）式求导数得出 V v p p d d γ-= x r V 2d π= （3）将（３）代入（２）式得 ：0d d 4222=⋅+x m V p r t x γπ 此式即为熟知得简谐振动方程，它得解为 ：T mV p r π2π42==γω 即： 4264pd T m V=γ式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
大学物理实验空气比热容比测定实验
大学物理仿真实验报告软件 04姚伟一．实验名称空气比热容比测定二．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。
三．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θ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（P，θ，V 1），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，θ，V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：在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ时，原状态为I（P1，θ，V1）体系改变为状态 III（P2，θ，V2），应满足：由（3）式和（4）式可得到：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。
四．实验装置图〈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P时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P+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。
空气比热容比的测量实验报告
一、实验名称： 空气比热容比的测量二、实验目的：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、连接电缆及电阻。
四、实验原理：遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；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，用符号P C V C 表示（即），又称气体的绝热系数。
γpVC C γ=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度的气体后，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，0p 0T 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。
此时的气体处于状态I(,,)，1p 1V 0T 其中为储气瓶容积。
1V 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V ∆体喷泻出储气瓶。
当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强，瓶内0p 温度下降到（<）,此时，立即关闭放气阀门C2,。
由于放气过程较快，1T 1T 0T 瓶内保留的气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。
1p 1V 0T II 0p 2V 1T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1T 0T 到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。
稳定后的气体状态为(0T 1p III ,,)，从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
2p 2V 0T II III 总之，气体从状态I 到状态是绝热过程，由泊松公式得：II (1)110101p p T T γγγ-γ-=从状态到状态是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得II III 0210p p T T =（2）由以上两式子可以得到11200p p P P γγ-⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ （3）两边取对数，化简得 （4）()()0121lg lg /lg lg p p p p γ=--利用 （4）式，通过测量、和的值就可求得空气的比热容比的值。
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气体比热容比测定
【实验目的】
1.理解气体比热容比的物理含义
2.掌握测定空气比热容比的原理与方法
【实验原理】
气体的定压比热容C P 与定容比热容C V 之比：V P C /C =γ 通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。
实验基本装置如图1所示，振动物体小球的直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玻璃瓶中。
钢球A 的质量为m ，半径为r （直径为d ）。
图1
2r
mg
P P L π+
=
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，容器内的气体将通过小孔流出，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，振动周期可利用光电计时装置来测得。
若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化Δp ，物体的运动方程为：
p r dt
x
d m ∆=22
2π （1） 4
242644pd
T mV
pr T mV ==
γ (2) 式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
理论上得出：40.1=γ
【实验仪器】
实验采用DH4602型气体比热容比测定仪。
钢球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，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，玻璃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 10013.1mmHg 760(2
5⨯=。
C
图2
1.气泵，
2.气量调节旋钮，
3.出气口，
4.橡皮管，
5.出气小孔，
6.空芯玻璃管，
7.储气瓶，
8.水平调节螺钉，
9.底板，10.水准泡，11.光电，12.计时仪，13.钢球。
【实验内容】
一、实验仪器的调整
1.将气泵、储气瓶用橡皮管连接好。
将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。
2.调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。
3.接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃管中的钢球离开弹簧，向管子上方移动，此时应调节好进气的大小，使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。
二、振动周期测量
接通计时仪器的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。
打开计时仪器，预置测量次数为50次，如需设置其它次数，可按“置数”键后，再按“上调”或“下调”键，调至所需次数，再按“置数”键确定。
然后按“执行”键，即开始计数（状态显示灯闪烁）。
待状态显示灯停止闪烁，显示屏显示的数字为振动50次所需的时间。
重复测量5次。
三、其它测量
用螺旋测微计和物理天平分别测出钢球的直径d 和质量m ，其中直径重复测量5次。
注：
1.装有钢球的玻璃管上端有一黑色护套，防止实验时气流过大，导致钢球冲出。
如需测钢球的质量应先拨出护套，待测量完毕，钢球放入后，仍需套入护套。
2.若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢球上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，须适当挡光。
3.本实验容器的容积约为2650㎝3 (以实际标称值为准)。
【数据记录、数据处理】 P =
d=10 mm mm d 004.0=∆ m= 4.00 g g m 05.0=∆; V=1451 cm 3。