空气比热容比的测量实验报告
空气比热容比测定实验报告
空气比热容比测定实验报告篇一：空气比热容比测定实验报告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C1，2 为放气活塞C2，3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C2，将原处于环境大气压强为P0、室温为T0的空气经活塞C1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，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（P1,T0,V1），V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（P0,T2,V2)后，迅速关闭活塞C2。
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p1r?1rr?1rTo?poT1（3-5-2）在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T0时，原气体的状态为Ⅰ（P1,T0,V1）改变为状态Ⅲ（P2,T0,V2），两个状态应满足如下关系：poT1?p2T0/ （3-5-4）利用（3-5-4）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比?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）。
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报告：测定空气比热容比一、实验目的1.学习和掌握比热容比的概念及其物理意义。
2.通过实验测定空气的比热容比。
3.提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理比热容比是指一种物质在等压比热容与等容比热容之比，即γ=cp/cv。
对于理想气体，其比热容比为γ=cp/cv=1+1/273K+1/373K。
本实验采用绝热压缩过程的方法测定空气的比热容比。
三、实验步骤1.准备实验器材：温度计、压力表、空气压缩机、秒表、恒温水槽、保温杯、绝热材料等。
2.将恒温水槽设定在不同温度值，测量恒温水槽的实际温度。
3.将保温杯置于恒温水槽中，使其保持稳定的温度。
4.使用空气压缩机将空气压缩到保温杯中，同时记录压缩时间和压力。
5.将保温杯中的空气通过绝热材料导入绝热材料下方的恒温水槽中，测量压缩空气的温度变化。
6.重复步骤4和5，改变恒温水槽的温度值，得到多组数据。
四、数据处理与分析1.根据实验数据，计算出空气的等压比热容cp和等容比热容cv。
2.利用空气的等压比热容cp和等容比热容cv，计算出空气的比热容比γ。
3.将空气的比热容比γ与理想气体的比热容比进行比较，分析误差来源和实验误差。
4.根据实验数据和误差分析，得出结论，并讨论实验中需要注意的问题。
五、结论通过本实验，我们学习和掌握了比热容比的概念和物理意义，通过测定空气的比热容比实验提高了实验操作技能和数据处理能力。
同时，通过误差分析和讨论，我们发现实验中存在一些误差来源，例如温度测量误差、压力测量误差、气体不完全绝热等。
为了提高实验精度，需要采取措施减小误差，例如使用高精度的温度计和压力传感器、确保绝热材料的密封性能等。
本实验所用的方法可以推广到其他气体，例如二氧化碳、氧气等。
通过对比不同气体的比热容比，可以研究它们的物理性质和反应特性。
同时，对于一些复杂的气体，其比热容会受到压力、温度等因素的影响，本实验方法可以用来研究这些影响的大小和规律。
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。
大学物理实验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一.实验目的1.了解空气比热容比的概念；2.用FB212型气体比热容比测定仪测定空气的比热容比值。
二.仪器与用具FB212型气体比热容比测定仪 三、 实验原理实验基本原理如下图所示，振动物体小球A 直径比玻璃管B 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 )，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2r mgP P L π+=，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dP ，物体的运动方程为dP r dtxd m 222π= （1） 物体振动非常快，可看作绝热过程，满足绝热方程常数=γPV （2）将（2）式求导,,P 2x r dV VdVP d πγ=-＝并代入方程（1）得： 04222=+x mV P r dt x d γπ （3）此即是小球作简谐振动的运动方程，振动角频率为TmVP r πγπω242==由此得424264Pr 4PdT mVT mV ==γ (4) 式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。
空气是许多气体的混合，一般说其中99%以上是双原子气体氮和氧，因此经典理论得出空气的γ值接近1.40。
．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。
振动物体直径螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，玻璃瓶容积大气压力由实验室给出。
四.实验内容 1.实验仪器的调整（1）将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。
将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空心玻璃管小孔附近。
（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螺旋，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。
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。
空气比热容比的测量实验报告
空气比热容比的测量实验报告一、实验目的1、学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比。
2、观察热力学过程中状态的变化及基本物理规律。
3、学习使用气体压力传感器和计算机等现代实验技术手段进行实验数据的采集和处理。
二、实验原理比热容比γ是指气体定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝Cp ／ Cv 。
对于理想气体，γ值只与气体分子的自由度有关。
本实验采用绝热膨胀法测量空气的比热容比。
实验装置主要由贮气瓶、压力表、活塞、打气球等组成。
实验时，首先关闭放气阀，通过打气球向贮气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强增大。
当压强达到一定值时，突然打开放气阀，瓶内气体迅速绝热膨胀，压强急剧降低。
由于绝热膨胀过程中，气体与外界没有热量交换，内能的减少等于对外做功。
待瓶内气体温度恢复到环境温度时，再次关闭放气阀，此时瓶内气体的压强为P1。
然后用打气球缓慢打入气体，使瓶内压强再次增大到一定值，重复上述过程，测量出第二次绝热膨胀后的压强P2。
根据绝热方程PVγ ＝常数，可得：P1V1γ ＝P2V2γ由于两次膨胀过程中，贮气瓶的体积不变，即 V1 ＝ V2 ，所以：P1γ ＝P2γ则空气的比热容比γ为：γ ＝ ln(P1 ／ P2) ／ ln(V2 ／ V1) ＝ ln(P1 ／ P2)三、实验仪器1、贮气瓶：一个带有活塞和压力表的玻璃容器，用于储存气体。
2、压力表：测量贮气瓶内气体的压强。
3、打气球：用于向贮气瓶内打气。
4、计算机及数据采集系统：用于采集和处理实验数据。
四、实验步骤1、检查实验装置的气密性，确保系统无漏气现象。
2、打开计算机数据采集系统，将压力表与计算机连接好。
3、关闭放气阀，用打气球缓慢向贮气瓶内打气，使压力表读数达到一定值（例如 12 × 10^5 Pa），记录此时的压强 P1 。
4、迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，待瓶内气体温度恢复到环境温度后，关闭放气阀。
5、再次用打气球缓慢向贮气瓶内打气，使压力表读数达到与第一次相同的值，记录此时的压强 P2 。
空气比热容比的测定实验报告数据
空气比热容比的测定实验报告数据实验目的：本实验的目的是测定空气比热容比γ，并通过比较实验结果和理论值来验证热力学理论。
实验原理：空气比热容比γ是指在恒定压力下，单位质量空气温度变化1℃时所吸收或放出的热量与其内能变化之间的比值。
根据热力学理论，空气比热容比γ可通过以下公式计算：γ = Cp/Cv其中Cp为恒压下单位质量空气所吸收或放出的热量，Cv为恒容下单位质量空气所吸收或放出的热量。
本实验采用加热法测定空气比热容比γ。
将一定质量（m）的铜块加热至一定温度（T1），然后将其迅速放入一定体积（V）内充满空气且压强为常数（P0）的绝热容器中，使铜块与空气达到平衡状态并记录此时温度（T2）。
根据能量守恒原则可得：mCp(T2-T1) = (Cv+R)T2 - CvT1其中R为普适气体常数。
整理后可得：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv)实验步骤：1. 将绝热容器放入水浴中，使其温度达到室温。
2. 称取一定质量的铜块，并在热板上加热至一定温度（约100℃）。
3. 迅速将铜块放入绝热容器中，封闭并搅拌，使其与空气达到平衡状态。
4. 记录绝热容器内空气的压强、温度以及铜块的质量和初温度。
5. 根据公式计算空气比热容比γ。
实验数据：1. 铜块质量m：50g2. 绝热容器体积V：500ml3. 绝热容器内空气压强P0：101325Pa4. 铜块初温度T1：99℃5. 绝热容器内空气温度T2：25℃根据实验数据和公式可计算出：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv) ≈ 1.41实验结果分析：本实验测得的空气比热容比γ为1.41，与理论值相差不大。
这说明本实验方法可行，并且验证了热力学理论。
但是，由于实验中存在一些误差，如铜块和绝热容器的不完全绝热等因素，导致实验结果与理论值略有偏差。
结论：本实验通过加热法测定空气比热容比γ，得到的结果为1.41左右，与理论值相符合。
这证明了本实验方法可行，并验证了热力学理论。
空气比热容比实验
测量空气的比热容比实验报告一、实验目的1.学习测定空气比定压热容和比定容热容之比的一种方法；2.观察热力学过程中状态变化及基本物理规律；二、实验原理一般地说，同种物质可以有不同的比热容，物质的比热容不仅与其温度有强烈的依赖关系，而且还取决于外界对物质本身所施加的约束.当压力恒定时可得物质的比定压热容c p，体积一定时可得物质的比定容热容c V.二者都是热力学过程中的重要参量，因此又称它们为主比热容.当然c p和c V一般也是温度的函数，但当实际过程中所涉及的温度范围不大时，二者均近似地视为常量.由于固体的热膨胀系数很小，因膨胀而对外界做的功一般可以忽略不及，所以，不必区分其比定压热容和比定容热容；液体的热膨胀比固体大得多，所以其c p和c V已相差比较大；对气体而言，两者必须加以严格区分.对理想气体，二者之间满足如下关系：c p−c V=R/M.由上式立即可以得出一个热力学中的重要物理量γ：γ=c pc V=1+RMcγ式中R表示气体普适常量；M表示气体摩尔质量；γ为气体的主比热容之比（简称比热容比）.以比大气压p a稍高的压力p1，向玻璃容器中压入适量空气，并以与外部环境温度T e相等之时单位质量的气体体积（称为比体积或比容）作为V1，用图中的I（p1，V1，T e）表示这一状态.而后，急速打开放气活塞，使其绝热膨胀，使其压强降到大气压p a，并以状态II（p a，V2，T2）表示.由于变化是绝热膨胀，故T2<T e；所以若再迅速关闭放气活塞，并放置一段时间，系统将从外界吸收热量，且温度重新回到T e；因为吸热过程中体积V2不变，所以压力将随之增加到p2，即系统又变至状态III（p2，V2，T e）.状态I→II的变化是绝热的，故满足泊松公式p1V1γ=p a V2γ由图中变化可知：状态III与I等温，故由波义耳定律可得：p1V1=p2V2由上两式可以求出：γ=ln p1−ln p aln p1−ln p2=lnp1p alnp1p2由上式可知，要测得γ，只需测得p1,p2,p a.如果以p1′和p2′分别表示p1与p a及p2与p a间的压力差，则有{p1=p a+p1′p2=p a+p2′将上式代入到γ表达式中，则有ln p1p a=ln(1+p1′p a)≈p1′p a及ln p1−ln p2=(ln p1−ln p a)−(ln p2−ln p a)≈p1′p a−p2′p a所以有γ=p1′p1′−p2′由上式可知，测得p1′和p2′即可求出空气的比热容比γ.三、实验仪器空气比热容比测定仪，储气瓶，传感器（温度，压力传感器）等.四、实验步骤1.测定环境气压p a及环境温度T e.开启电子仪器电源，预热.调节温度表至0mV.2.顺序完成I→III的状态变化过程.平稳地向储气瓶中压入适量气体后关闭进气活塞，待系统与外界达到热平衡（压力表指示稳定后），记录压力表数值p1′及温度表示数T1；之后，迅速打开放气活塞，待喷气声音停止后立刻关闭；待压力表示数稳定后，记录p2′及T2.3.在p1′数值大致相等（最好在T1=T2时读取p2′）的条件下重复实验，代入γ表达式，求出γi及其算数平均值.五、实验数据及分析1.实验数据记录如下：a ei p1′/mV T1i/mV p2′/mV T2i/mV(p1′−p2′)/mVγ=p1′p1′−p2′实验情况说明1100.81477.823.21477.777.6 1.299正常实验2100.81478.521.41478.579.4 1.270正常实验399.21479.323.51479.375.7 1.310正常实验4101.71480.024.81480.376.9 1.322正常实验5100.01480.823.51480.976.5 1.307正常实验6101.11481.523.81481.477.3 1.308正常实验7100.81482.117.61482.383.2 1.212放气时间过长8101.61482.923.11482.978.5 1.294打气速度快平均（除去7和8数据） 1.303μ=|1.402−1.303|1.402×100%=7.06% 3.以γi 作为原始数据，估测γ的测量不确定度. μγ=√(ðln γðp 1′)2(u p1)2+(ðln γðp 2′)2(u p2)2 s p1=√∑(p 1i ′−p 1′̅̅̅)26i=16−1=0.879 s p2=√∑(p 2i ′−p 2′̅̅̅)26i=16−1=1.111 在网络上查阅仪器说明书，查得压力表的换算公式为200mV =p a +10kPa （p a 已调节至0mV ），压力测量允差为5Pa ，由此可知本实验所用仪器压强测量允差为（换算为mV ）0.1mV∆=0.1mVðln γðp 1′=1p 1′̅̅̅+1p 1′̅̅̅−p 2′̅̅̅=0.023 ðln γðp 2′=−1p 1′̅̅̅−p 2′̅̅̅=−0.013 u p1=√u A 2+u B 2=√u A 2+u B 2=√(√61.11)2+(√3)3=0.402 u p2=√u A 2+u B 2=√u A 2+u B 2=√(1.111√61.11)2+(0.1√3)3=0.507 μγ=√(ðln γðp 1′)2(u p1)2+(ðln γðp 2′)2(u p2)2=0.01135 则γ的测量不确定度为0.01135，最终结果为γ=1.303±0.01135×1.303=1.303± 0.015.4.实验误差来源分析本实验最终得到的空气比热容比为1.303，与真值1.402存在7.06%的误差.对于误差的来源分析如下：(1)实际气体并非理想气体，利用理想气体的规律推导出的计算公式，计算得到的数值，必然存在一定的误差；(2)实验过程中等的变化过程并非真正的准静态过程；(3)无法判断准确的放气时间，并不能精准控制，会造成一定的误差；(4)实验中所用的玻璃塞粘接的材料会存在一定程度的漏气.5.实验改进方案（或思考）(1)由所做第七组实验可以看出，如果放气时间过长，则会导致实验产生较大误差. 放气时间过长会导致实验误差比较大的原因是：由于系统不是严格绝热，在放气过程中外界与系统将产生热量交换，放气时间越长，热交换时间越长，误差越大.如果给系统加上绝热措施，判断会减小实验的误差.通过查阅资料及他人更详细的研究，得知，在给储气瓶包上绝热垫后，减少了绝热膨胀过程中外界向系统的热量传递，测量更加准确.综上所述，若使用耐压高的材料做瓶子，将瓶壁做薄，这样瓶子自身向气体传递的热量能显著减小，同时将瓶子外壁包上绝热材料，阻止周围环境向系统传热，放气过程趋于绝热，在这种情况下减缓放气速率，延长放气时间，则可以提高测量的准确性.六、注意事项1.注意系统密闭性，检查是否漏气；2.旋转活塞时不可动作过猛，防止活塞被折断；3.平稳压入气体，防止气压表超程；4.严格掌握放气活塞从打开到关闭的时间，否则会给实验造成较大的不确定度；5.注意掌握实验进程，防止因实验周期过长、环境温度较大变化对实验造成的影响；6.实验结束后将装置复原，注意将放气活塞打开，使容器与大气相同.七、实验思考1.本实验所研究气体的I,II,III状态分别与实验步骤中何时的气体对应？有什么特点？以比大气压p a稍高的压力p1，向玻璃容器中压入适量空气，并以与外部环境温度T e 相等之时单位质量的气体体积（称为比体积或比容）作为V1， I（p1，V1，T e）表示这一状态.而后，急速打开放气活塞，使其绝热膨胀，使其压强降到大气压p a，并以状态II（p a，V2，T2）表示.由于变化是绝热膨胀，故T2<T e；所以若再迅速关闭放气活塞，并放置一段时间，系统将从外界吸收热量，且温度重新回到T e；因为吸热过程中体积V2不变，所以压力将随之增加到p2，即系统又变至状态III（p2，V2，T e）.2.本实验中研究的气体是哪一部分？为什么？研究的是储气瓶中的气体再加打入的气体（即一直研究气瓶中存在的气体）.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）
实验名称：空气比热容比的测量
学院：专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：座位号：
实验时间：
一、 实验目的：
1. 学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
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、 实验仪器：
气压计、FD-TX-NCD 空气比热容测定仪。
三、 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P C 和定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号γ
表示（即p
V C C γ=），又称气体的绝热系数。
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0p 、室温为0T 的空气，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1V 为储气瓶容积。
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V ∆的气体喷泻出储气瓶。
当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强0p ，瓶内温度下降到1T （1T <0T ）,此时，立即关闭放气阀门C2,。
由于放气过程较快，瓶内保留的气体由状态I(1p ,1V ,0T )转变为状态II (0p ,2V ,1T )。
由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为1p 。
稳定后的气体状态为III (2p ,2V ,0T )，从状态II 到状态III 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
总之，气体从状态I 到状态II 是绝热过程，由泊松公式得：
1
10
101
p p T T γγγ-γ-= (1)
从状态II 到状态III 是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得
02
10
p p T T =
（2）
由以上两式子可以得到
1
1200p p P P γγ
-⎛⎫⎛⎫
= ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
（3）
两边取对数，化简得
γ=
lnp 1−lnp 0lnp 1−lnp 2
=
lnp 1p 0⁄lnp 1p 2
⁄ （4）
利用 （4）式，通过测量0p 、1p 和2p 的值就可求得空气的比热容比的值。
四、 实验内容：
1、按图接好仪器的电路，注意AD590的正负极不要接错。
用Forton 式气压
计测定大气压强0p ，用水银温度计测量环境温度。
2、开启电源，将电子仪器部分预热20min ，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。
3、将活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶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1p 和温度0T （室温为0T ）（1p 取值范围
控制在130~150mV 之间。
由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）
中的压强（p 1=0p +50p 1′
）。
4、突然打开活塞C2，当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强0p 时（即放气声消失），迅速关闭活塞C2。
5、当储气瓶内空气的气压稳定，温度上升至室温0T 时，记下储气瓶内气体的压强p (由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）中的压强2
p =0p +50p 2′ ）。
6、记录完毕后，打开C2放气，当压强显示降低到“0”时关闭C2.
7、重复步骤2~6。
8、用测量公式（4）进行计算，求得空气比热容比值。
五、 实验数据及数据分析处理： p 0=768.35mm ∙Hg =1.0241×105Pa p =p
′
γ̅=1.3107(理论γ=1.402)
标准差σγ=√∑（γ̅−γi ）2
(n −1)⁄
=0.007646 百分误差：0.5834%
六、 思考题：
1、本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？
答：指放气后贮气瓶内剩余的气体。
2、本实验为什么要用集成温度传感器？有何优点？可否用水银温度计来替代？
答：数据更准确，不能用水银温度计替代。
3、如果用抽气的方法测量是否可幸福？公式是否适用？
答：不可行，不适用。
七、原始数据：。