同济大学工程热力学实验指导之气体定压比热的测定
(整理)气体定压比热的测定之实验报告
气体定压比热的测定之实验报告一、实验题目：气体定压比热的测定 二、 实验目的了解气体比热测定装置的基本原理和构思熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径 三、实验步骤1、接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。
2、摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。
测出流量计出口空气的干球温度（o t ）和湿球温度（w t ）。
3、将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。
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：τtW ∆≈12。
式中，W 为电热器输入电功率（瓦）；t ∆为进出口温度差（℃）；τ为每流过10升空气所需时间（秒）]。
4、待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据：每10升气体通过流量计所需时间（τ，秒）；比热仪进口温度（1t ，℃）-即流量计的出口温度；出口温度（2t ，℃）；当时相应的大气压力（B ，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（h ∆，毫米水柱）；电热器的输入功率（W ，瓦）。
四、数据记录和处理流量计出口空气：干球温度 o t =19.00℃otot 湿球温度 w t =13.80℃根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的干湿图查出含湿量（d ，克/公斤干空气），d=9.3克/公斤干空气并根据下式计算出水蒸汽的容积成分：/6229.3/6220.014731/62219.3/622w d r d ===++根据电热器消耗的电功率，可算得电热器单位时间放出的热量：Q W ∙==UI=30.7V*0.04A=1.228W=1. 228 *10-3KJ/s干空气流量（质量流量）为：()()()15.27327.291000/1056.735/106.1314+⨯⨯⨯∆+-==∙∙o w o t h B r T R V P G τθθθ()()()15.2736.131106447.43+∆+-⨯⨯=-o w t h B r τ =1. 783 *10-4公斤/秒水蒸汽流量为：()()15.27306.471000/1056.735/106.134+⨯⨯⨯∆+==∙∙o w o w w w t h B r T R V P G τ()()15.2736.13108889.23+∆+⨯⨯=-o w t h B r τ =1.658 *10-6 公斤/秒水蒸汽吸收的热量为：()⎰+=∙∙210001167.04404.0t t ww dtt G Q()()[]21221200005835.04404.0t t t t G w -+-= =7.595 *10-6 KJ/秒干空气的定压比热为：()()121221t t G Q Q t t G Q C wtt pm --=-=∙∙∙∙∙θθθ=0.6618 KJ/（公斤﹒℃）五、误差分析从C p 的表达式可以看出，影响C p 的因素为(Q-Q w )，G g 和(t 2-t 1)。
工程热力学实验指导书
热能与动力工程专业工程热力学实验指导书编写教师：商福民能源动力学院热工实验室实验一 空气定压比热的测定一、实验目的比热是理想气体十分重要的热力性质。
气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量。
本实验将通过流通量热法使学生掌握测定空气平均定压质量比热的基本方法，以加深对比热理论的理解，增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理让空气连续而稳定地（即所谓稳定流动）流经一个特制的加热器，在加热器中空气被加热，温度升高，比容变大，流速加快，而压力只有一小部分消耗在摩阻上，当流动阻力相对工质压力而言很小时，若加热器入口压力恒定，则我们就可以近似地认为空气是定压流动。
当空气流速和温度都达到稳定后，若加热器对外热损失很小而忽略不计，则加热器内热源的放热全部被空气吸收（注意：必须是当达到稳定流动时才如此，因为温度等不稳定，说明有一部分热量储存在加热器本体内）。
此热平衡关系可用下式表示：)(1221t t mc Q tt p -=式中：t 1、t 2 —加热器入、出口空气温度，℃；m —空气的质量流量，kg/s ；21tt p c —空气在t 1、t 2范围内的平均定压质量比热，J/(kg·K)；Q —加热器内热源单位时间内的放热，W 。
如上所述21tt p c 待求，而Q 、t 1、t 2、m 大小均可在实验中测出，方法如下：1．t 1、t 2大小由温度计直接读得。
2．111RT V p m =，式中T 1、p 1为加热器入口空气温度T 1=t 1+273.15和绝对压力p 1=p g +p b （Pa ），p g 和p b 大小由U 型管压力计和大气压力计读得（注意单位的统一）。
空气的容积流量V （m 3/s ）大小由流量计上直接读取（m 3/h ）（注意单位的换算）。
3．本实验用的是电加热器，电热源是一只电热丝，因而其放热量Q＝IU（W）。
工程热力学试验
实验一、气体定压比热容测定气体定压比热的测定是《工程热力学》的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。
本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，以利于培养分析问题和解决问题的能力。
一、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、测压力、测热量、测流量的方法3、掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法4、分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径二、实验原理可将本实验装置的本体部分简化为一开口稳定流动系统，本体部分保温良好，可认为绝热，系统对外无功的输出。
当系统达到平衡时流经系统的焓变等于电热器的放热量。
即：q m C p （12-t 1）=QC p= Q/[ q m （t2-t l）]式中：q m是空气的质量流量，kg/sC p是空气的定压比热容，kj/ （kg. C）t2是空气在本体部分的出口温度，Ct i是空气在本体部分的出口温度，CQ为电加热器的放热量，kw如要测定干空气的比热容，须额外测定湿空气的参数。
将水蒸汽的吸热量从总量中除去，则利用上式可计算干空气比热容。
实验过程中要求测定至少三个不同温度下的定压比热容值。
三、实验设备1、整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节及测量系统共四部分组成，如图一所示。
2、比热仪本体如图二所示。
其中1-进口温度计；2-多层杜瓦瓶；3-电热器；4-均流网；5-绝缘体；6-旋流片；7-混流网；8-出口温度计。
3、空气（也可以是其它气体）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；气体出口温度由输入电热器的电压调节。
4、该比热仪可测300 C以下气体的定压比热。
「d/6221 d/622公式i-i7、干空气流量为:P g V -0.001 R mA I 2) 10』kw公式1-210 4(1 - r w)( B + 735 5613 .6 735 .5610四、测量与计算1、接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。
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。
2气体定压比热测定实验指导书共5页word资料
气体定压比热测定实验指导书气体定压比热容的测定实验是工程热力学基本实验之一，实验中涉及温度、压力、热量（电功率）、流量等基本量的测量，计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。
本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，有利于培养分析问题和解决问题的能力。
.一、实验要求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比热公式的方法。
4． 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验装置介绍1、实验所用的设备和仪器仪表由风机、流量计，比热仪本体、电功率调节测量系统共四部分组成，实验装置系统如图1所示。
2、装置中采用湿式流量计测定气流流量，流量计出口的恒温槽用以控制测定仪器出口气流的温度。
装置可以采用小型单级压缩机或其它设备作为气源设备，并用钟罩型气罐维持供气压力稳定。
气流流量用调节阀1调整。
3、比热容测定仪本体（图2）由内壁镀银的多层杜瓦瓶2，进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。
4、气体自进口管引入，进口温度计4测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。
5、该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。
三、实验方法及数据处理实验中需要测定干空气的质量流量g m 、水蒸气的质量流量w m 、电加热器的加热量（即气流吸热量）'p Q 和气流温度等数据，测定方法如下：1.干空气的质量流量g m 和水蒸气的质量流量w m电加热器不投入，摘下流量计出口与恒温槽连接的橡皮管，把气流流量调节到实验流量值附近，测定流量计出口的气流干球温度0t 和湿球温度w t 温度（或由流量计上的温度计测量和相对湿度ϕ），根据0t 与w t （或0t 与ϕ值）由湿空气的焓-湿图确定含湿量d (g /k g )，并计算出水蒸气的容积成分水蒸气的容积成分计算式：622/1622/d d y w += （1） d --- 克水蒸汽/千克干空气. 图1测定空气定压比热容的实验装置系统1-节流阀；2-流量计；3-比热仪本体；4-温控仪；5功率表；6开关；7-风机。
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。
工程热力学实验指导书讲解
实验一 空气定压比热容测定一、实验目的1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。
2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。
3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。
二、实验原理由热力学可知，气体定压比热容的定义式为()p p hc T∂=∂ （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M=, 此时气体的定压比热容可表示为p p TQM c )(1∂∂=（2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定)(1221t t M Q c p t t pm-=(kJ/kg ℃) (3)式中，M —气体的质量流量，kg/s;Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。
大气是含有水蒸汽的湿空气。
当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。
如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。
低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为3162741087268.41002402.41076019.102319.1T T T c p ---⨯-⨯+⨯-=(kJ/kgK)式中T 为绝对温度，单位为K 。
该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。
在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为Bt A c p += （4）由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为m t t t t pm Bt A tt B A dt t t Bt A c+=++=-+=⎰221122121(5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。
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实验一气体定压比热测定
一、实验目的
气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中需要对温度、压力、热量（电功）及流量等热工参数的测量；计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。
本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性知识，熟悉温度、压力、热量及流量的测量方法，促进理论联系实际，以利于培养分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理
二、实验装置简介
整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节及测量系统共四部分组成，如图1所示。
比热仪本体如图2所示。
空气（或其他气体）由风机经节流阀，流量计送入比热仪本体，经加热、均流、旋流、混流。
测温后流出。
气体由节流阀控制；气体出口温度由输入电热器的电压调节。
该比热仪可测量300℃以下气体的定压比热。
出口温度计有三支，其标尺范
功率（瓦）；△t 为进出口温度差（℃）]。
4．待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小变化，即可视为稳定），读出下列数据：
每分钟通过流量计的流量V （升/分）； 比热仪进口温度（t 1，℃）； 比热仪出口温度（t 2，℃）； 流量计进口处压表（△P ，Pa ）；
电流器的电压（U ，伏）和电流（I ，A ）； 当时的大气压（B ，kPa ）。
5．根据环境的干球温度和相对湿度，从湿空气的含湿图上查出含湿量（d ，g/kg 干）， 并由下式计算水蒸气分压力：
()622622w d d
P P B P d d
==+∆++ (Pa)
6．电热器消耗的功率可由电压和电流的乘积来计算，则可得电热器单位时间放出的热量为：
Q UI = (W)
7．干空气流量为：
0()601000 (kg/s)287(273.15)
g Tg g w P V G R T V
P P t =
-⨯
⨯=
⨯+
8．水蒸气的流量为：
(kg/s) )15.273(46210006000
+⨯⨯⨯
=
=
t V
P T R V p G w w w w
9．水蒸气吸收热量为：
图2
()()()2
1
22
2121184180000488184180000244 (kW)
t w w t w Q G ..t dt
G .t t .t t =+⎡⎤=-+-⎣⎦⎰
10．干空气的定压比热为：
()
()
2
1
2121 [kJ/(kg K)]g t w
pm
t g g Q Q Q C G t t G t t -=
=
∙--
11．比热随温度的变化关系：
假定在0~300 ℃之间，空气的真实定压比热与温度之间近似地有线性关系：
p C a bt =+
则由到的平均比热为：
()2
1
2
1
1
2
21
2
t t t pm t a bt dt t t C
a b
t t ++==+-⎰ 因此，若以
12
2
t t +为横坐标，21t pm t C 为纵坐标，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关系式，见下图所示。
损坏比热仪本体。
2．输入电热器的电压不得超过220V ，气体出口温度不得超过300℃。
3．加热或冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而断
裂。
4．停止试验时，应先切断电热器，让风机继续运行10分钟左右（温度较低时可缩短运行时间）。
五、实验记录及报告
每个同学在实验前必须认真预习本实验指导书，并拟订记录数据表（要求测出8—10点的参数），对计算公式中各项物理意义必须清楚，掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法，以同意纸张腾写实验报告，并分析本实验产生误差原因及减小误差的可能途径。
六、预习思考题
1．气体比热测定装置的基本原理是怎样的？
2．本实验中气体的压力是怎样来测定的？为什么要测定气体的压力？
3．均流网、旋流片、混流网的作用是什么？
4．流量计出口气体压力与比热仪本体中气体压力不完全相同，这样是否会影响气体定压比热的计算？
5．在对流量计，U型管压力计，温度计读数时应注意什么问题？
图1。