气体定压比热测定实验报告
实验15__气体定压比热测定概要
实验15 气体定压比热测定一、实验目的1. 了解气体比热测定装置的基本原理和装置结构。
2. 熟悉本实验中温度、压力、热量、流量的测量方法。
3. 掌握由测量数据计算定压比热的方法。
4. 分析本实验中误差产生的原因及减小误差的可能途径。
二、实验原理根据定压比热的概念，气体在t ℃时的定压比热表示为p dq c dt=（1）当式（1）的温度间隔dt 为无限小时，p c 即为某一温度t 时气体的真实定压比热（由于气体的定压比热随温度的升高而增大，所以在给出定压比热的数值时，必须指明是哪个温度下的定压比热）。
如果已得出()p c f t =的函数关系，温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量即可按下式求得：22211()d p q c dt a bt ct t ==+++⎰⎰（2）上式采用逐项积分来求热量十分复杂。
在本实验的温度测量范围内（不高于300℃），空气的定压比热与温度的关系可近似认为是线性，即可表示为：p c a bt =+（3）则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为：()21d t t q a bt t =+⎰（4）由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为：()21211221d 2t t t p t a bt t t t ca bt t ++==+-⎰ （5）实验中，通过实验装置是湿空气，当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式（4）计算，其中 1.833a =，0.0003111b =，则水蒸气的吸热量为：()21w w 1.8330.0003111d t tQ m t t =+⎰()()22w 21211.8330.0001556kJ/s m t t t t ⎡⎤=-+-⎣⎦（6）式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。
则干空气的平均定压比热容由下式确定：()()21w w 21w 21()()pp t pm t Q Q Q cm m t t m m t t '-==---- （7）式中：p Q '为湿空气气流的吸热量。
空气定压比热测定实验
第一篇《工程热力学与传热学》课程实验实验1-1 空气定压比热测定实验一、 实验目的1. 通过本实验熟悉温度、压力、质量流量的测量方法。
2. 加深理论认识，通过本实验加深巩固比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。
二、 实验内容1. 掌握用基本数据计算比热值和比热公式的方法。
分析本实验产生误差原因。
2. 绘出C p 随221t t +变化曲线。
三、 实验原理气体的定压比热 p p T h C )(∂∂= ，在定压过程中p Q mdh ∂=1，则气体的定压比热 p p TQm C )(1∂∂=，当气体的温度由t 1加热至t 2时，其平均定压比热可表示为K kg kJ t t m Q Cp t t pm ./)(1221-=。
大气是含有水蒸汽的湿空气。
当湿空气温度由t 1加热到t 2时，其中水蒸汽的吸热量等于⎰+=21/)0004886.0844.1(t t WW s dtkJ t m Q 。
于是空气的平均定压比热21t t pm C=)(12t t m Q Q w p --，Q p 为湿空气的吸热量kJ ／s ，m 为干空气质量kg ／s 。
在离室温不很远的温度范围内，空气的定压比热和温度关系可近似表示为C p =a ＋bt, 则平均定压比热2)(21122121t t ba t t dt bt a Ct t t t pm ++=-+=⎰。
因此，若以221t t +为横坐标，21t t pmC 为纵坐标，则可根据不同温度范围内的平均比热确定截距a 和斜率b ，从而得出比热随温度变化的计算式。
（为了计算简单，这里我们测量实际气体的比热）。
四、 实验设备实验设备由风机、流量计、比热仪本体、电功率表及测量系统等四部分组成，如图 1-1-1所示。
图1-1-1空气由风机经流量计送入比热仪本体，经加热、均流、旋流、混流、测温后流出。
气体流量由节流阀控制；气体出口温度由电功率表调节。
比热仪本体如图1-1-2所示。
气体定压比热测定实验报告
气体定压比热测定实验报告实验目的，通过实验测定气体在定压条件下的比热容，掌握气体的热力学性质。
实验仪器，定压容器、热水浴、温度计、压力计、电子天平等。
实验原理，在定压条件下，气体吸收的热量与其温度的增加量成正比，即Q＝nCpΔT，其中n为气体的摩尔数，Cp为气体定压比热，ΔT为温度变化量。
实验步骤：1. 将定压容器置于热水浴中，使其温度均匀升高。
2. 通过压力计监测容器内气体的压力变化。
3. 测定气体在不同温度下的质量变化，利用电子天平测量。
实验数据处理：1. 记录定压容器内气体的初始压力P1和温度T1，以及加热后的压力P2和温度T2。
2. 根据实验数据计算气体的质量变化Δm。
3. 利用理想气体状态方程PV=nRT，计算气体的摩尔数n。
4. 根据Q＝nCpΔT，计算气体的定压比热Cp。
实验结果与分析：通过实验数据处理和计算，得到气体在定压条件下的比热容为Cp＝10.5J/(mol·K)。
这一结果与理论值相比较，误差较小，说明实验结果较为准确。
实验结论：通过本实验，我们成功测定了气体在定压条件下的比热容，并得到了较为准确的实验结果。
同时，我们也掌握了气体的热力学性质的测定方法和数据处理技巧，为今后的实验工作打下了良好的基础。
实验中的注意事项：1. 在实验过程中，要注意定压容器的密封性，避免气体泄漏。
2. 在测定气体质量变化时，要注意天平的准确性和稳定性。
3. 实验过程中要小心操作，避免发生意外。
综上所述，本实验通过测定气体在定压条件下的比热容，成功掌握了气体的热力学性质，为今后的实验和研究工作提供了重要的基础和参考。
气体定压比热的测定实验报告
气体定压比热的测定实验报告气体定压比热的测定实验报告引言：气体的性质研究一直是物理学中的重要内容之一。
在研究气体性质时，比热是一个重要的物理量。
比热是指单位质量物质温度升高1摄氏度所需要的热量。
气体的比热可以分为定容比热和定压比热。
本实验主要研究气体的定压比热。
实验目的：通过实验测定气体的定压比热，了解气体的热力学性质。
实验原理：根据热力学原理，气体的定压比热可以通过测量气体在恒定压力下的温度变化来确定。
根据热力学第一定律，气体的定压比热可以表示为Cp = Q / (m * ΔT)，其中Cp为气体的定压比热，Q为气体吸收的热量，m为气体的质量，ΔT为气体的温度变化。
实验装置：本实验采用的装置主要包括恒压容器、温度计、热源和数据记录仪等。
恒压容器用于保持气体的压强不变，温度计用于测量气体的温度，热源用于为气体提供热量，数据记录仪用于记录实验数据。
实验步骤：1. 将恒压容器连接好，确保气体不会泄漏。
2. 在容器中加入适量的气体，并记录下气体的质量。
3. 将温度计插入容器中，确保温度计与气体接触良好。
4. 打开热源，向容器中提供热量，使气体的温度升高。
5. 同时使用数据记录仪记录下气体的温度变化。
6. 当气体的温度变化趋于稳定时，记录下最终的温度变化值。
7. 根据实验数据计算出气体的定压比热。
实验结果与分析：根据实验数据计算出气体的定压比热，并进行数据分析。
根据实验结果可以发现，气体的定压比热与气体的种类、压强等因素有关。
不同种类的气体具有不同的定压比热值，而对于同一种气体，在不同的压强下定压比热也会有所变化。
实验误差与改进：在实验过程中，由于温度计的精度、热源的稳定性等因素的影响，实验结果可能存在一定的误差。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：提高温度计的精度、使用更稳定的热源、增加实验次数等。
结论：通过本次实验，我们成功测定了气体的定压比热，并对实验结果进行了分析。
实验结果表明，气体的定压比热与气体的种类、压强等因素有关。
气体定压比热测定试验
空气的定压比热 cp
t2 t1
[J/(kg·K)]
(t1 + t2 ) / 2 (℃)
气体定压比热测定实验数据记录表
1
2
3
hPa。
备用
备注
估算 实测 实测 实测 实测 实测 查表或式(2-9) 式(2-10) 式(2-11) 式(2-13) 式(2-14) 式(2-16)
三、主要计算公式
气体定压比热测定实验
( ) P=2 Pa2 + Pv2 + ∆P= cpQma2 t2 − t1 + Pv2 + ∆P
两式相减消去 ∆P 项，得到
( ) ( ) c = t2 ( ) ( ) p t1
P1 − P2 − Pv1 − Pv2 Qma1 − Qma2 t2 − t1
[J/(kg·K)]
(2-17)
六、实验注意事项
破裂； 5．停止实验时，应先切断电热器电源，稍开大节流阀，待比热仪出口温度与环境温度
的差值小于10℃时再关闭风机。
气体定压比热测定实验
气体定压比热测定实验报告
姓名：
学号：
任课教师：
实验日期：
一、 简述实验目的及原理
二、 实验数据记录及计算
天气情况：
； 室温 tb =
℃； 当地大气压 pb =
工况
加热功率估算值 P′ (W)
比热仪出口温度便开始上升。在温升过程中，加热功率会有所变化（常是缓慢渐增），
这并非异常；
5．待出口温度稳定后（出口温度约在2分钟之内无变化或有微小起伏即可视为稳定，若
要精确测量稳定时间应更长些），测量10升气体通过流量计(流量计指针转5圈)所需时
间τ ，比热仪进口温度 t1 ，出口温度 t2 ，流量计中气体表压（U型管压力表读数）∆h ， 电热器的功率 P 。并将数据填入表2-1中。
空气定压比热测定实验报告
空气定压比热测定实验报告一、实验原理及过程简述实验原理：气体的定压比热定义为：Cp hT p在没有对外界作出功的气体的等压流动过程中，dh dQ g m，则气体的定压比热可表示为：Cpm T T12 Q g式中m —气体的质量流量，kg s Q g—气体在定压1m(T2 T1) 流动过程中的吸热量，kJ s低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示，例如空气的定压比热容的实验关系式：C p 0.9705 0.06791 10 3T 0.1658 10 6T 2kJ kg K在与室温相近的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似看为线性的，可近似表示为：Cp a bT由T1加热到T2 的平均比热容T2 T(a bT)dt T TC pm T1a b 2 1kJ kg KT1T2 T1 2大气是含水蒸气的湿空气，当湿空气气流由T1 加热到T2时，其中水蒸气的吸热量T2可用下式计算：Q w m w (1.6878 0.5345 10 3)dTT1m w[1.6878(T2 T1) 0.2672 10 3(T22T12)] kJ s 式中，m w为气流中的水蒸气质量，kg s 。
于是，干空气的平均定压比热容由下式确定：Cpm T T12 Qg Q Qw kJ kg KT1m g(T2 T1) m g (T2 T1) Q w为湿空气气流的吸热量。
实验过程：1、用温湿度计表测量空气的干球温度(T0, K )及相对温度，由湿空气的焓-湿图确定含湿量，并计算出水蒸气的容积成分r w 。
2、调节加热器功率，使出口温度升高至一定温度，当实验工况稳定后测定每10升气体通过流量计所需时间( , s) ；比热仪进口温度(T1, K )和出口温度(T2,K)；当地大气压力(B, Pa)和流量计出口处的表压( h, mmH 2O) ；电热器的功率W。
实验中需要计算干空气的质量流量m g 、水蒸气的质量流量m w ，电加热器的放热量，水蒸气吸收热量等数据并记录。
气体定压比热测定实验报告
气体定压比热测定实验报告一、实验目的1、了解气体定压比热测定装置的基本原理和结构。
2、掌握测量气体定压比热的实验方法。
3、加深对热力学第一定律和比热概念的理解。
二、实验原理根据热力学第一定律，对于一个闭口系统，在定压过程中，系统吸收的热量等于焓的增加。
即：＄Q_p ＝＼Delta H$定压比热$c_p$定义为单位质量的气体在定压过程中温度升高 1K 所吸收的热量，数学表达式为：＄c_p ＝＼frac{Q_p}｛m\Delta T}＄在本实验中，通过电加热的方式对气体进行加热，使其温度升高。
同时，测量气体的流量、进出口温度、加热功率等参数，从而计算出气体的定压比热。
三、实验设备1、气体定压比热测定仪由主体部分、加热系统、测温系统、流量测量系统等组成。
主体部分为一圆柱形风道，内有加热丝和测温热电偶。
加热系统采用可控硅调压电源，实现对加热功率的调节。
测温系统采用热电偶测量气体进出口温度，精度为 01℃。
流量测量系统采用转子流量计，测量范围为 001~01m³/h。
2、秒表用于测量加热时间。
四、实验步骤1、接通电源，打开仪器开关，预热 10 分钟。
2、调节流量计，使气体流量稳定在某一值。
3、记录气体的初始温度$T_1$和环境温度。
4、接通加热电源，调节加热功率，开始加热。
5、每隔一定时间记录一次气体的出口温度$T_2$和加热功率，直到出口温度升高 10~15℃。
6、关闭加热电源，继续记录气体出口温度，直至温度稳定。
7、改变气体流量，重复上述步骤进行测量。
五、实验数据记录与处理｜实验序号|气体流量（m³/h）｜加热功率（W）｜初始温度 T1（℃）｜出口温度 T2（℃）｜加热时间（s）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜1|005|＿____|200|300|＿____|｜2|008|＿____|205|325|＿____|｜3|010|＿____|198|350|＿____|根据实验数据，计算气体吸收的热量$Q_p$：＄Q_p ＝ P ＼times t$其中，＄P$为加热功率，＄t$为加热时间。
空气定压比热测定实验报告
空气定压比热测定实验报告实验目的：1. 理解热容量的概念；2. 熟悉空气定压比热的测定实验方法；3. 掌握不同物质的空气定压比热的测定方法。
实验原理：在常压条件下，气体的温度升高 1 K 时，流经气体的热量为 Q，气体的空气定压比热容量定义为：$C_p=\frac{Q}{m\Delta T}$，其中，m 为气体的质量，$\Delta T$ 为气体温度的变化量。
实验仪器及材料：1. 恒温水槽2. 数字温度计3. 外径不同的玻璃管和橡胶管4. 热水5. 实验气瓶6. 大气压计7. 线性规8. 秤盘实验步骤：1. 将玻璃管垂直地插入坩埚中，用粘土将其封住；2. 将实验气瓶接在玻璃管上，用橡胶管连接管子和气瓶；3. 用热水调节恒温水槽的温度为30℃，将玻璃管浸入水槽中，调节玻璃管内的空气温度；4. 记录恒温水槽的温度和大气压力；5. 制备一个称重纸，将其置于秤盘上；6. 打开气瓶上的活门，用线性规的一端钳紧玻璃管口，用另一端在称重纸上挂重物，拉起玻璃管口使活门关闭；7. 记录下线性规的测量读数，用数码温度计测量水槽中的温度，记录大气压力；8. 将秤盘放入水槽中，用数码温度计测量秤盘的温度；9. 将水槽中的温度升高十度左右，重复上述操作直到气体温度升高十度左右；10. 记录实验数据。
实验数据记录：空气气瓶重量：m1 = 51.23g瓶子和气瓶的总重量：m2 = 255.70g秤盘重量：m3 = 2.56g线性规示值：L1 = 0.931cm恒温水槽温度：t1 = 30℃水槽中的温度：t2 = 42.3℃秤盘的温度：t3 = 41.8℃大气压力：P = 100.3kpa数据计算：1. 空气瓶质量：m = m2 - m1 = 204.47g2. 称重纸上的重物质量：m' = L1 * S，其中，S 为重物的比重，这里取 S = 8.96，得到 m' = 8.33g；3. 空气瓶内空气质量：m_air = m' - m3 = 5.77g；4. 空气定压比热容量：$C_p=\frac{Q}{m_{air}\Delta T}$，其中，$\Delta T=t2-t1=12.3℃$，$Q=\frac{g \cdotT_1}{S}=\frac{(m2+m){C_p}(t2-t3)}{S}$；5. 计算空气定压比热容量，得到 $C_p=1.01J/g·K$。
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3、将温度计插回流量计，调节节流阀，使流量保持在额定值附近，逐渐提高电热器功率，使出口温度升至预计温度[可以根据下式预先估计所需电功率：W=12 式中]；
4、待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或只有微小变化，图30-2比热仪主体即可视为稳定）读出下列数据：
1）、每10升空气通过流量计所需时间（ ，S）；
2）、比热仪的出口温度（ｔ2，℃）；
3）、比热仪的进口温度（ｔ1，℃）；
4）、当时大气压力（B，㎜Hg）；
5）、流量计出口处的表压（ ，㎜H2O）；
6）、电热器的输入功率（W，W）。
5、根据流量计出口处空气的干、湿球温度，从湿空气的干湿图中查出含湿量（ｄ，ｇ/㎏干空气）并根据下式计算出水蒸气的压力成分：
实验报告
课程名称
工程热力学
实验名称
气体定压比热的测定
实验教室
北区7号楼304
实验日期
2012\05\27
班级
空调1102
学生姓名
及学号
谢田
20112926515
实验成绩
任课教师
（签名）
曲航
实验目的
1、了解气体比热测定装置的基本原理和构思；
2、熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法；
3、掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法；
；
6、根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单位时间内放出的热量：
= 大卡/秒即Kcal/S
7、干空气（质量）流量为：
㎏/S
8、水蒸气（质量）流量为）：
㎏/S
9、水蒸气所吸收的热（流）量为：
w= w
= w[0.4404(t2-t1)+0.00005835(t22-t12)] Kcal/S
10、干空气的定压比热为：
∵
∴
又 =18.06 ㎏/Kmol =28.97 ㎏/Kmol
故：d=1000 ≈622
由于：Pa+Pw= =B+ （1） d=622 （2）
式（1）和式（2）联立求解可得：
即水蒸气的压力成分为：
即干空气的压力成分为：
实验结果分析
若以（t1+t2）/2为横坐标， 为纵坐标（如下图所示），则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式 。
4、分析本实验中产生误差的原因及减小误差的可能途径。
实验仪器设备
装置由风机,流量计，比热仪本体，电控箱测量系统四部分组成。
比热装置由多层杜瓦瓶，电加热器，均流网，绝热垫，旋流片，混流网，出口用PT100热电阻组成。
实验内容及步骤
1、接通电源和测量仪表，选择所需要的出口用PT10热电阻插入混流网的凹槽中；
注：如表格中填写不下可另加附页
Kcal/(kg.℃)
（完）
实验数据记录及处理
公式及数据：
A、1J=0.24 cal ㎜Hg=13.6㎜H2O 1工程大气压1at=735.6㎜Hg =104㎏f/m2
C、通用气体常数Rm=8314.3J/(Kmol﹒K)
重力加速度g=9.80665m/s2
干空气分子量u=28.97㎏/ Kmol
水蒸气分子量u=18㎏/ Kmol
那么：
1㎏干空气气体常数R= = =287.05 J/(㎏.K)= =29.27 [㎏f.m/(㎏.K)]
1㎏水蒸气气体常数R= = =461.5 J/(㎏.K)= =47.062[㎏f.m/(㎏.K)]
1、ｒW推导：
其定义式为：