空气比热容比测定实验报告(实验数据及其处理)
测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告测定空气比热容比实验报告引言：热力学是物理学的一个重要分支，研究能量转化和传递的规律。
而空气作为我们日常生活中常接触的物质之一，其热力学性质的研究对于我们理解自然界的能量转化过程具有重要意义。
本实验旨在通过测定空气的比热容比，探究空气在不同条件下的热力学特性，并对实验结果进行分析和讨论。
实验装置和步骤：实验装置主要包括恒温水槽、热容器、温度计、电磁阀和压力计等。
实验步骤如下：1. 将空气容器放入恒温水槽中，使其与水槽内的水达到相同温度。
2. 打开电磁阀，使空气容器与外界相通，并记录初始状态下的压力和温度。
3. 关闭电磁阀，将空气容器与外界隔绝。
4. 通过加热或冷却水槽中的水，使水槽内的温度发生变化。
5. 当水槽内的温度稳定后，再次记录空气容器内的压力和温度。
实验结果和数据处理：根据实验记录的压力和温度数据，可以计算出空气的比热容比。
比热容比是指在恒定容积下，单位质量的气体温度升高1度所需要的热量与单位质量的气体温度升高1度所需要的热量之比。
计算公式为：γ = Cp / Cv其中，γ为比热容比，Cp为定压比热容，Cv为定容比热容。
根据实验数据和计算公式，我们可以绘制出比热容比γ随温度的变化曲线。
通过曲线的形状和趋势，我们可以分析空气的热力学性质。
讨论与分析：根据实验结果，我们可以看出比热容比γ随温度的变化呈现一定的规律。
在低温下，γ的值较小，随着温度的升高，γ逐渐增大，直至达到一个稳定的值。
这说明在低温下，空气的热力学性质与高温下有所不同。
这一结果可以用分子动理论来解释。
在低温下，气体分子的平均动能较小，分子间的相互作用力较大，因此气体的比热容比较小。
而随着温度的升高，气体分子的平均动能增大，分子间的相互作用力减小，导致比热容比增大。
此外，实验结果还与空气的成分有关。
空气主要由氮气和氧气组成，而这两种气体的比热容比不同，因此空气的比热容比也会受到其成分的影响。
实验中可能存在的误差主要包括温度测量误差、压力测量误差以及实验装置的热量损失等。
测定空气比热容比实验报告
测定空气比热容比实验报告
此次实验是为了探究空气比热容比的性质并进一步了解它的应用。
我们首先利用复合
型热容器获取初温度和加热后的最终温度，然后计算出物质所吸收的热量。
接着我们用传
热经典公式计算出热量的值。
最终比较热量的变化来确定空气比热。
实验设备和材料：
1. 复合式加热流量计
2. 温度计
3. 水
4. 空气
实验步骤：
1.将复合式加热流量计去除，并使用温度计记录水的初温度
2.将流量计重新安装并打开，让空气进入其中，接着关闭流量计
3.将加热器插入流量计中并开始加热
4.记录好空气加热后的最终温度，并关掉加热器
5.使用传热公式计算空气吸收的热量
6.如上述步骤所示，进行一些补充测量并计算。
实验结果：
在整个实验过程中，我们总共进行了三次实验，并计算出了两个热量方程数值。
结果
表明，三次实验下热量的变化非常小，并且方程数值的变化也不大。
而根据实验得出的数据，根据传热公式推算出空气比热容比的平均值为1.03J/g.K，这是因为我们的实验数据
并不是非常准确，而且在实验过程中，一些小的误差也会对实验结果造成干扰。
结论：
空气比热容为1.03 J/g.K，这是由于我们的实验数据并不是非常的灵敏，而且一些误差也会对实验结果造成一定的干扰。
此外，在空气加热过程中的温度变化仅仅超过了1℃，也非常的小。
根据数据，我们可以得知空气比热容比在未来还有很多的应用，例如在空气
加热和冷却方面非常有用。
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。
空气比热容比测定实验报告
空气比热容比测定实验报告一、实验目的通过测量空气比热容比，掌握气体的热力学性质，了解气体的热膨胀特性，从而深入理解物理学中的热力学基础知识。
二、实验原理空气比热容比测定实验主要利用了两个方面的知识，一个是气体的状态方程，另一个是热力学第一定律。
对于理想气体来说，其状态方程可以表示为PV = nRT，其中P表示气体压强，V表示气体体积，n表示气体摩尔数，R表示气体普适气体常数，T表示气体温度。
对于气体在绝热条件下的变化，根据热力学第一定律可以得出：ΔU = Q - W，其中，ΔU表示气体内能的变化量，Q表示热量，W表示功。
在绝热条件下，Q = 0，所以ΔU = -W。
气体的内能是由分子的内部能量和分子运动所带来的动能组成的，比热容则是热量增加单位温度所需要的比率，所以等于内能和温度的比率，可以表示为Cp = ΔU/ΔT。
对于压缩气体来说，功是负值，所以ΔU也是负值。
得到如下公式：Cp - Cv = R，其中Cv表示气体的等密比热容。
三、实验内容1. 实验器材1) 绝热容器2) 气压计3) 温度计4) 手摇式风扇5) 水壶6) 水槽2. 实验步骤实验步骤如下：1) 在绝热容器中加入适量的干燥空气，并使用气压计记录其初始压强和初始温度。
2) 手摇风扇使其在绝热条件下进行气体的压缩。
3) 当气体温度上升一定温度时，暂停手摇风扇。
4) 记录停止手摇风扇后的气体压强和温度。
5) 将停止手摇风扇后的绝热容器放入水壶中的水中，并记录水的温度。
6) 将绝热容器中的气体放入水槽中，与水进行热交换直至稳定。
7) 测量气体最终的压强和温度。
四、实验结果通过实验，我们得到的数据如下表所示：| | 初始气压（Pa） | 初始温度（℃） | 停止风扇后气压（Pa） | 停止风扇后气温（℃） | 热交换后气压（Pa） | 热交换后气温（℃） | 水的温度（℃） || --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- ||1 | 98683 | 21.5 | 128340 | 40.0 | 100092 | 21.5 | 25.0||2 | 98703 | 21.5 | 130330 | 44.0 | 101325 | 21.5 | 25.0||3 | 98703 | 21.5 | 131320 | 46.0 | 101325 | 21.5 | 25.0|根据热力学第一定律，得到：ΔU = -W绝热容器中压缩气体所做的功可以表示为：W = P1V1 - P2V2其中，P1和V1表示气体的初始压强和体积，P2和V2表示气体的压强和体积。
实验报告空气比热容比的测定
1. 实验名称空气比热容比的测定 2. 实验目的（1）了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程. (2）测定空气的比热容比。
3. 实验原理：主要原理公式及简要说明、原理图（1）热力学第一定律及定容比热容和定压比热容 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。
考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为PdV dA =，所以热力学第一定律的微分形式为PdV dE dA dE dQ +=+= (1）定容比热容C v 是指1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。
由于体积不变,那么由（1)式可知,这吸收的热量也就是内能的增加(d Q ＝d E )，所以dTdE dT dQ C v v =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(2） 由于理想气体的内能只是温度的函数,所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际上任何过程中内能的变化都可以写成d E ＝C v dT定压比热容是指1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。
即pp dT dQ C ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(3） 由热力学第一定律（3）式,考虑在定压过,就有dT dV pdT dE dT dQ pp +⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛(4) 由理想气体的状态方程PV ＝RT 可知，在定压过程中P R dT dV =，又利用v C dTdE=代入(4）式，就得到定压比热容与定容比热容的关系R C C v p +=（5)R 是气体普适常数，为8。
31 J / mol· K ，引入比热容比γ为v p C C /=γ（6)在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。
气体运动理论告诉我们，γ与气体分子的自由度f 有关ff 2+=γ(7) 例如，对单原子气体（Ar 、He),3=f 67.1=γ对双原子气体（N 2、H 2、O 2）5=f40.1=γ，对多原子气体（CO 2、CH 4）,6=f 33.1=γ（2）绝热过程系统如果与外界没有热交换,这种过程称为绝热过程，因此,在绝热过程中，d Q ＝0。
实验报告-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：理想气体的定压摩尔热容为pC ，定容摩尔热容为vC ，气体的比热容比γ值为：v pC C =γ，γ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，Ⅰ−−−→−绝热膨胀),,(011T V P Ⅱ−−−→−定容升温),,(20x T V P Ⅲ），，（022T V P由于气体处于状态Ⅰ和状态Ⅲ时，气体的量不变，温度相同时应有2211V P V P =，另外状态Ⅰ至状态Ⅲ是绝热过程，应有γγ2011V P V P =，此二式联立解得1210lg lg lg lg P P P P --=γ（3-5-3）所以只要测出环境大气压强0P 和瓶内气体初末态的压强1P 、2P ，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 式气压计测定大气压强，P 用水银温度计测环境温度T 。
（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。
（3）将2C 关闭，与打气手球相连的活塞1C 打开，用打气球把空气稳定地徐徐输入贮气瓶内，关闭活塞1C ，稳定后测量并记录此时温度（该温度即为瓶内气体的温度，也为室温T0（℃），此温度在电压表上显示为0T '，再测量并记录瓶内压强1P ' (电压表示数)。
（4）突然打开活塞2C ，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强0P 时(这时放气声消失)，迅速关闭2C 。
空气比热容比的测定实验报告
空气比热容比的测定实验报告实验目的：通过实验测定空气的比热容比γ，并掌握测定比热容比γ的方法。
实验仪器和设备：1. 恒压燃烧器。
2. 恒流热容器。
3. 恒温水槽。
4. 数显电压表。
5. 数显电流表。
6. 热电偶。
7. 气泡管。
8. 水银柱。
9. 水银温度计。
10. 计时器。
11. 电磁搅拌器。
12. 电源。
13. 电磁阀。
14. 多用表。
实验原理：空气的比热容比γ是指空气在定压过程和定容过程中比热容的比值。
在实验中，通过燃烧甲烷气体，使空气在恒压下升温，然后将升温的空气通入恒流热容器中，测定空气的比热容比γ。
实验步骤：1. 将恒压燃烧器连接到热容器上，并点燃甲烷气体，使热容器内的空气升温。
2. 同时，将恒温水槽中的水加热至60摄氏度左右。
3. 当热容器内的空气温度升至一定温度时，打开电磁阀，使升温的空气通入恒流热容器中。
4. 测定空气通入热容器前后的电压和电流值，并记录下来。
5. 在通入空气的同时，用热电偶和水银温度计分别测定热容器内的空气温度和水的温度。
6. 测定空气通入热容器的时间。
7. 重复实验三次，取平均值作为最终结果。
实验数据处理：1. 根据测得的电压和电流值，计算通入热容器的空气的热功率。
2. 根据空气通入热容器前后的温度差，计算空气的热容量。
3. 根据通入热容器的时间，计算空气的质量。
4. 根据实验数据计算空气的比热容比γ的数值。
实验结果：经过实验测定，得到空气的比热容比γ的数值为1.4。
实验结论：通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比γ的数值，并掌握了测定比热容比γ的方法。
空气的比热容比γ的数值为1.4，这与理论值相符合，表明实验结果较为准确。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，由于燃烧器的火焰不稳定，导致空气通入热容器的温度波动较大。
为了解决这一问题，我们调整了燃烧器的气流量和火焰大小，使火焰保持稳定，从而减小温度波动。
实验的局限性：本实验中所测得的空气的比热容比γ的数值受到实验条件和仪器精度的影响，可能存在一定的误差。
空气比热容比的测定实验报告
13.990
13.992
13.990
= 1.398
实验结果分析
空气的比热容比约为1.398，与双原子气体（N2，H2，O2）f=5 接近。
教师评语
单原子气体（Ar，He）f=3
双原子气体（N2，H2，O2）f=5
多原子气体（CO2，CH4）f=6
且与温度无关。
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径小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。
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PL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。
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/m2 。
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小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，以免气流过大将小球冲出管外造成钢珠或瓶子损坏。
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007 实验报告 评分：
课程： ******** 学期： ***** 指导老师: ****
年级专业： ***** 学号：****** 姓名：！习惯一个人007
实验3-5空气比热容比的测定
一、实验目的
1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。
2. 观察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。
二、实验原理
测量仪器如图4-6-1所示。
1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。
实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1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C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ）
，V 1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。
由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。
绝热膨胀过程应满足下述方程
r
r o r o r T p T p 1
1
11
--= （3-5-2） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ）
，两个状态应满足如下关系： 0
21T p
T p o =
(3-5-3）
由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得
)lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （3-5-4）
利用（3-5-4）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。
实验原理图1 实验图2
三、实验仪器
NCD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成：贮气瓶（由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成）、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。
测空气压强的数字电压表用于测量超过环境气压的那部分压强，测量范围0~10000Pa，灵敏度为20mv/Kpa（表示1000Pa的压强变化将产生20mv的电压变化，或者50Pa/mv，单位电压变化对应50Pa的压强变化）。
实验时，贮气瓶内空气压强变化范围为6000Pa。
图4-6-1实验装置中，温度传感器3是新型半导体温度传感器，其测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50~150℃，接6V直流电源后组成一个稳流源。
它的测温灵敏度单位为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。
气体压力传感器探头4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P0时，数字电压表显示为0，当待测气体压强为P0+10000Pa时，数字电压表显示为200mv，仪器测量气体压强灵敏度为20mv/ 1000Pa。
四、实验步骤
1. 按图4-6-2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P0，用水银温度计测量环境温度。
开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，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。
2. 将活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶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定时压强P1和温度T0（室温为T0）（P1取值范围控制在130mV~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（3-5-4）中的压强P1应加上周围大气压强值）。
3. 突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2．
4. 当贮气瓶内空气的温度上升至室温T0时，记下贮气瓶内气体的压强P2（由于仪器只
显示大于大气压强的部分，实际计算时式（3-5-4）中的压强P 2应加上周围大气压强值）。
5. 用公式（3-5-4）进行计算，求得空气比热容比值。
五．实验数据及其处理
周围大气压po=102.1hpa X10 由 ：mv p p p 20/101+=
mv p p p o 20/22+=得出各自压强实际值，填入上表。
根据01
21
lg lg lg lg p p p p γ-=
- 分别求出：空气比热容：
3359.1)
24.109()85.103()24.109()1.102(1=--=
g g g g l l l l r
3314
.1)85.108()74.103()85.108()1.102(2=--=g
g g g l l l l r
3171
.1)
13.109()75.103()13.109()1.102(3=--=
g g g g l l l l r
提前关闭时：
4530
.1)36.109()31.104()36.109()1.102(4=--=
g g g g l l l l r
推迟关闭时：
3120
.1)
69.108()63.103()69.108()1.102(5=--=
g g g g l l l l r
其r 平均值为r=3281
.13
3
21=++r r r
标准差为：
003032
.02
)3171.13281.1()3314.13281.1()3359.13281.1(2
)
(2
222
=-+-+-=
-=
∑i
r r S
所以比热容003032.00±=r r =1.3281±0.003032
六．思考题
1.怎样做才能在几次重复测量中保证1
p 的数值大致相同？这样做有何好处？若
1
p 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。
2.打开活塞
2
C 放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验带来什么影响？
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.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。
多测量几组数据，求平均值。