空气比热容比的实验报告

空气比热容比的测量实验目的：1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。2．观测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。实验原理：对理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv之关系由下式表示：Cp—Cv=R（1）（1）式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为：r=Cp/Cv(2)气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。测量r值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ0的空气从活塞C1，处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压强增大。温度升高。关闭活塞C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P0，θ0，V1），V1为贮气瓶容积。然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II（P1，θ0，V1）后，迅速关闭活塞C2，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应满足方程：P1V1’=P0V2’（3）在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态III（P2，θ0，V2），应满足：P1V1=P0V2（4）由（3）式和（4）式可得到：r=（logP0-logP1）/（logP2-logP1）利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比r值。实验装置：图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C1，2为放气活塞C2，3为电流型集成温度传感器AD590，它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为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。4为气体压力传感器探头，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+10.00KPa时，数字电压表显示为200mv；仪器测量气体压强灵敏度为20mv/KPa，测量精度为5Pa。实验内容：1．按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。用Forton式气压计测定大气压强P0，用水银温度计测环境室温θ0。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表示值调到0。2．把活塞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θ0值（室温为θ0）。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θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P2。5．用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。实验数据处理：（200mv读数相当于1.000±104Pa）r=1.400，理论值r=1.402，百分差很小实验总结：1.这次物理仿真实验，因为读数总是来跳转的变换，难以稳定到一个绝得的值。所以在以后的实验过程中一定要熟练的掌握各种仪器的用法，这样就能保证在一个相对准确的时间内得到可靠的数据、2.数据处理比较复杂，需要细心耐心的读数并计算。3.对于实验，可以预先练习1次，然后再正式进行测量计算，得到数据可靠，不然由于手生容易浪费时间使得实验结果又误差。P0(105Pa）P’1(mv)T’1(mv)P’2(mv)T’2(mv)P1(±105Pa）P2(±105Pa)r1.01114.22410.690.72410.31.0671.0551.405119.72411.1102.12410.51.0691.0611.399105.22410.675.92410.51.0631.0481.40979.72410.541.82410.41.0501.0311.387