空气比热容比
空气比热容比测定
空气比热容比测定空气比热容比测定是一种重要的热学实验方法，用于测定不同物质的比热容比。
该方法是通过对物质受热时温度变化的观察和测量，计算出其比热容比，从而了解其热学特性。
下面将详细介绍空气比热容比测定的方法、原理和实验步骤。
一、原理空气是一种常见的物质，其呈现一系列特殊的物理和化学性质。
空气比热容比是指在不同温度和预设压力下，单位质量的空气和单位质量的水的比热容。
比热容是指在给定的条件下，单位质量物质升高温度的热量。
合理地选择实验条件和合适的实验方法，能够准确地测定空气的比热容比，为空气的热学特性提供重要的参考数据。
二、实验步骤1.准备实验器材：热水槽、热水器、热量计、温度计、架子、各种试管和夹子等。
2.预热热水槽：将热水器加热至100℃，把热水倒入热水槽中进行预热。
这一步是为了使热水槽的温度达到定值，从而保证实验的准确性。
3.测定水的比热容：将一定质量的水倒入试管中，放进热水槽中。
温度计插入试管中，测得水的初始温度。
然后从热水槽中取出试管，快速固定在试管架子上。
此时，将先在水中加热若干时间后再试次，使温度升高相应的数值，否则会影响实验结果。
每次加热，必须要同时搅拌水中的水，使温度分布相对均匀。
每次结束后，记录好试管内水的温度变化，并计算出水的比热容。
4.测定空气的比热容比：打开空气泵，将空气抽入试管中。
试管必须使用夹子加固好。
将被测的试管和已知水的试管放在同一温度下（即热水槽中），放置一段时间后，记录空气试管的初始温度。
与步骤3相同，烘松空气试管，在热水槽中逐渐加热，记录温度变化。
最后计算出空气的比热容比。
5.整理数据：根据测得的数据，计算出空气的比热容比。
在记录实验数据时，需要注意精度问题，保证数据的准确性。
三、注意事项1、在进行空气的比热容比测定实验时，需注意仪器的精度和敏感度，以免影响实验结果的准确性。
2、空气试管不能过满，必须保持适当的密度。
3、在实验中应该避免操作失误，尤其是要避免粗心大意和急躁情绪。
空气比热容比的测定
实验二 空气比热容比和液体粘滞系数的测定(一) 空气比热容比的测定【实验简介】空气的比热容比 又称气体的绝热指数, 是系统在热力学过程中的重要参量。
测定 值在研究气体系统的内能, 气体分子的热运动以及分子内部的运动等方面都有很重要的作用。
如气体系统作绝热压缩时内能增加, 温度升高；反之绝热膨胀时, 内能减少, 温度降低。
在生产和生活实践中广泛应用的制冷设备正是利用系统的绝热膨胀来获得低温的。
除此以外, 测定比热容比还可以研究声音在气体中的传播。
由上可见, 测定气体的比热容比是一个重要的实验。
本实验采用绝热膨胀法测定空气的 值。
【实验目的】1.用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2.观察热力学过程中系统的状态变化及基本物理规律。
3.学习使用空气比热容比测定仪和福廷式气压计。
【实验仪器】空气比热容比测定仪（FD —NCD 型, 包括主机, 10升集气瓶连橡皮塞和活塞, 打气球, 硅压力传感器及同轴电缆, AD590温度传感器及电缆）、低压直流电源（VD1710—3A ）、电阻箱（或 定值标准电阻）、福廷式气压计（共用）。
【实验原理】1.理想气体的绝热过程有 , 叫做理想气体的比热容比或绝热指数。
和 分别是理想气体的定压摩尔热容和定体摩尔热容, 二者之间的关系为 （ 为普适气体恒量） 2.如图所示, 关闭集气瓶上的活塞 , 打开 , 用打气球缓慢而稳定地将空气打入集气瓶内, 瓶内空气的压强逐渐增大, 温度逐渐升高。
当压强增大到一定值时, 关闭 , 停止打气。
待集气瓶内的温度降至室温 状态稳定时, 这时瓶内气体处处密度均匀, 压力均匀, 温度均匀。
此时取瓶内体积为 的一部分气体作为我们的研究对象, 系统处于状态1 , 这部分气体在接下来的膨胀中体积可以恰好充满整个瓶的容积 。
突然打开活塞 进行放气, 放掉多余的气体, 使系统迅速的膨胀, 达到状态2 , 随即又迅速关闭 。
是环境大气压。
由于放气过程迅速, 可视为绝热过程, 故有1102PV PV γγ= （1）3.关闭 后, 瓶内气体的温度会由 缓慢回升至室温 , 与此同时, 压强也会逐渐增大。
实验4 空气比热容比
状态I
绝热膨胀
状态II
等容吸热
状态III
P1 , V 1 , T 0
P0 , V2 , T1
P2 , V 2 , T 0
图2（a） 实验过程状态分析
空气比热容比
热学实验
图2（b） 实验过程状态分析
状态I至状态II是绝热过程，由绝热过程方程得:
P V1 P0V2 1
(3)
空气比热容比
热学实验
6、每次测出一组压强值 利用公式（4） 计算空气比容热比 。重复6次计算 的平 均值。
p 0， p 1， 故只需等瓶内压强稳定即可记录）p 2，
空气比热容比
热学实验
【数据处理】
P1,P2的换算公式为：
p1 p0 p1 2000；
测量 次数 测量值（mV） 状态I
p2 p0 p2 2000
空气比热容比
热学实验
4.迅速打开放气活塞2，当贮气瓶的空气压强降至 环境大气压强时（这时放气声“嗤”刚消失），迅 速 P0 , T1 关闭活塞2，此时瓶内气体状态为II（ ）。 5.当贮气瓶内空气的温度从T1上升至室温T0，且压 强稳定后，此时瓶内气体状态为III(P2，T0)，记 ( P2 , T 2 ) 下 。（注：因实验过程中室温可能有变化，
（4）由于瓶内气体温度低于室温，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 压强也随之增大为 p 2,气体状态变为Ⅲ ( P ,V , T ）。
2 2 0
空气比热容比
热学实验
（5）、从状态II至状态III的过程可以看作是一个等容 吸热的过程。
由状态I→状态II →状态III的过程如图2(a)、(b)所示。
空气比热容比的测定
实验5—2 空气比热容比的测定理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。
【实验目的】⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。
⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。
【实验原理】把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。
关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。
打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。
关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。
随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。
迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。
此过程进行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。
随后，瓶内空气通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸热过程。
O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 )② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 )③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 )④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 )其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。
对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。
测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告实验目的：1.测定空气的比热容比；2.掌握热平衡的方法和实验技巧；3.掌握冷热水混合的热平衡方法。
实验器材：1.中空金属绝热杯2.温度计3.可调节加热器4.隔热垫5.实验用水实验原理：空气的比热容比是在恒压下单位质量空气温度升高1℃所需要的热量与单位质量空气温度升高1℃所需要的热量的比值，用γ表示。
热平衡指两个物体达到相同温度的状态。
根据热平衡原理及能量守恒定律，可得到热平衡的关系式：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2，其中m为质量，c为比热容，ΔT为温度变化。
实验步骤：1.按实验器材准备好实验装置，将中空金属绝热杯放在隔热垫上；2.称取一定质量的水m1，通过温度计测量其初始温度T1；3.将水倒入中空金属绝热杯中，并再次测量水的质量m2；4.放入温度计，迅速记录下水的最高温度T2；5.加热器以适当的功率加热冷水，使水温随时间增长，并记录加热时间t；6.每隔一段时间t1，记录一次水的温度T3，并保持加热功率不变直到水的温度上升到T2；7.根据实验数据计算空气的比热容比γ。
实验数据：水的质量m1=100g水的初始温度T1=20℃最高温度T2=40℃水的质量m2=80g加热时间t=600s间隔时间t1=60s温度变化ΔT1=T2-T1数据处理：1.根据热平衡关系式可得到：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2m1c1(T2-T1)=m2c2(T2-T3)根据上式可计算出c2：c2=c1(T2-T1)/(T2-T3)2.根据给定数据计算结果。
实验结果：根据实验数据和计算公式，可以得到计算出的空气比热容比γ的数值。
实验讨论与误差分析：1.实验过程中，可能存在温度计读数不准确、水温升高不均匀等误差因素；2.实验结果可能会受到环境温度的影响；3.实验中加热水的同时要保证绝热杯外部不受热，从而减小热量的损失。
实验结论：通过本实验测定得到空气的比热容比为γ。
实验结果可与已知的理论值进行比较。
如果两者相差较大，可能是由于实验误差及实验装置等因素造成的，需要进一步排除误差源，并改进实验方法和装置。
空气比热容比的测定
本用实福验 廷3中式.突我气们压然研计究测打的定是大开哪气一压活部强分p0塞气，体用C？水银2温，度计当测环贮境室气温t瓶0。 内空气压强降低至环境大气压强 本按实图验 3p接中0好我时仪们器研(的究这电的路是时，哪集一放成部温分气度气传体声感？器消的正失负极)请，勿接迅错。速关闭活塞C2，这时瓶内气体温度
重复5次求平均值.
测量与数据处理要求
1.充气后瓶内压强均匀稳定时，记录压强p1和温度 值t0。
2.突然打开活塞C2,当贮气瓶内空气压强降低至环境 大气压强 时(这时放气声消失)，贮气瓶内空气的温 度上升至温度 时，记下贮气瓶内气体压强p2.
3. 把测得的瓶内压强值p1、p2和p0(以mV为单位) 换算成kPa或Pa，并代入测量公式，求得空气的绝 热指数γ。
Hale Waihona Puke AD590测6V
5KΩ
量
端
图3 温度测量电路
2.把活塞C2关闭，活塞C1打开，用充气球把空气稳定地徐徐压
重复5入次求贮平均气值. 瓶内，然后关闭活塞C1用压力传感器和AD590温度传感 所研有究的 放器测气量后测一瓶定中量要的在剩空稳余态的气时气方体的可。进压行读强数测和量。温度，记录瓶内压强均匀稳定时，压强p1 和温度值t0。 开启电源，让电子仪器部分预热20min，然后用调零电位器调节零点，把用于测量空气压强的三位半数字电压表指示值调到0。
III).
所有这些过程后的平衡温度均为室温。
空气绝热指数的测量表达式为 ：
lgp1 lgp0
空气比热容比的测定实验报告
一、实验目的1. 通过实验测定室温下空气的比热容比。
2. 深入理解理想气体在绝热膨胀过程中的热力学规律。
3. 掌握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。
二、实验原理空气的比热容比（γ）是指空气的定压比热容（Cp）与定容比热容（Cv）的比值，即γ = Cp / Cv。
对于理想气体，根据热力学定律，有γ = (Cp - Cv) / Cv。
本实验通过测量气体在绝热膨胀过程中的压强和温度变化，计算出空气的比热容比。
三、实验器材1. 储气瓶一套2. 气体压力传感器3. 电流型集成温度传感器4. 测空气压强的三位半数字电压表5. 测空气温度的四位半数字电压表6. 连接电缆及电阻7. 打气球8. 计时器四、实验步骤1. 将储气瓶充满与周围空气同压强同温度的气体，关闭活塞C2。
2. 将打气球连接到充气活塞C1，向储气瓶内充入一定量的气体，使瓶内压强增大，温度升高。
3. 关闭充气活塞C1，等待瓶内气体温度稳定，达到与周围温度平衡。
4. 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。
5. 使用气体压力传感器和电流型集成温度传感器实时测量瓶内气体的压强和温度变化。
6. 记录气体膨胀过程中的关键数据，如初始压强P0、初始温度T0、膨胀后压强P1、膨胀后温度T1等。
五、实验结果及数据处理1. 根据实验数据，绘制气体膨胀过程中的压强-温度图。
2. 利用理想气体状态方程 P0V0 = P1V1 和理想气体绝热方程P0^γ = P1^γ，求解空气的比热容比γ。
3. 对实验数据进行误差分析，包括系统误差和随机误差。
六、实验结果分析1. 通过实验，测量得到室温下空气的比热容比γ ≈ 1.4。
2. 分析实验结果，发现实验值与理论值基本吻合，说明本实验方法可靠。
3. 通过实验，加深了对理想气体绝热膨胀过程中热力学规律的理解。
七、实验总结1. 本实验通过测定室温下空气的比热容比，验证了理想气体绝热膨胀过程中的热力学规律。
空气比热容比的测定-李萍
将⑷式代入⑶式，并考虑到Pa〉〉Δ P1，Pa〉〉Δ P3，则
同理
P P P 1 1 ln P ln Pa ln ln(1 ) 1 1 Pa Pa Pa
P P3 ln P ln P3 ln P ln Pa） ln P3 ln Pa） （ 1 （ 1 1 Pa Pa
阀放气时，当听到放气声将结束时，应迅速关闭出气阀。)
6. 根据式， 即可求出空气的比热容比。
7. 重复以上步骤，进行5次测量，求平均值。
2、振动法测定空气的比热容比
1. 拔掉打气球连接好微型气泵，将光电门置于细管的小孔附近 2. 打开进气阀出气阀，接通气泵电源，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，振幅约为10cm左右。 3. 接通毫秒计的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。打开毫 秒计，反复按“功能”键至“周期”指示灯亮，按压“转换” 键预置测量次数为50次，然后按“功能”键开始计时，显示数 字逐一减少至0，显示屏显示的数字为振动50次所需的时间t， 重复测量5次，计算振动周期T（T=t/50） 4. 用游标卡尺和物理天平分别测出细管的内径d和小球的质量m。 （细管的直径d=9.80 mm；m=3.548 g；r=9.500 mm） 3 5. 测量容器的容积为V（V=0.00884 m ）.求P=Pa+mg/A 5 -5 2 （Pa=1.013*10 Pa，A=8.16*10 m ） 6. 求空气比热容比
3、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。
Ⅰ→Ⅱ绝热过程，满足泊松公式：P1V1γ =PaV2γ III→I等温过程，满足玻意耳定律： P1V1=P3V2 由⑴及⑵式消去V1、V2可解得