实验空气比热容比的测定

Shenzhen lean-sigma consultant Co., LTD 版 权 所 有 翻 版 必 究 1/41 实 验 3.4 空 气 比 热 容 比 的 测 定l实 验 目 的l实 验 仪 器 l实 验 原 理 l实 验 内 容 和 步 骤 l思 考 题 大学物理实验实 验 目 的 ：1.学 习 用 绝 热 膨 胀 法 测 定 空 气 的 比 热 容比 。2.观 察 绝 热 膨 胀 ， 等 容 升 温 等 过 程 中 的状 态 变 化 ， 进 一 步 理 解 其 中 的 物 理 规律 。 大学物理实验 空 气 比 热 容 比 测 定 仪 实 验 仪 器 ： 图 1 空 气 比 热 容 比 测 定 仪 示 意 图 S1AUC S2 C 大学物理实验实 验 原 理 ：室 内 温 度 T0保 持 不 变 ， 用 打 气 球 A， 经 S1将 少 量 空 气 打入 大 储 气 瓶 内 （ 相 当 于 虚 线 上 方 的 部 分 ） 此 时 瓶 内 气 压 为 P1,瓶 外 气 压 为 P0， 则 有 ： 1 0 1 (1)P P h 将 大 口 径 阀 门 S2旋 开 ， 因 瓶 内 压 强 大 于 瓶 外 压 强 ，故 瓶 内 一 部 分 气 体 冲 出 瓶 外 （ 虚 线 上 方 的 气 体 冲 出瓶 外 ） ， 等 温 度 与 外 界 温 度 相 等 时 ， 此 时 瓶 内 气 压为 P2， 有 2 0 2 (2)P P h 大学物理实验实 验 中 系 统 经 历 三 个 状 态 : 绝热膨胀),( 011 TVP 0 2 2( , , )P V T 定容升温），（022 TVP 气 体 由 状 态 I至 状 态 II是 绝 热 过 程 ， 应 有 ： 1 1 0 2 (3)PV PV 状 态 和 状 态 时 ， 气 体 的 量 不 变 ， 温 度 相 同 ， 由 玻意 耳 马 略 特 定 律 可 得 ：1 1 2 2 (4)PV PV 大学物理实验两 边 同 时 作 次 方 的 数 学 处 理 可 得 1 1 2 2 (5)rP V P V 由 （ 3） 式 及 （ 5） 可 得 021 1 (6)PPP P （ 6） 式 两 边 同 时 取 对 数1 1 11 11 1 2 1 2 1 1log( ) log(1 ) (7)log( ) log(1 )P h hP PP h h h hP P 大学物理实验由 于 P1接 近 一 个 大 气 压 强 ， 压 差 计 读 数 h1及 h2与 大 气 压强 相 比 甚 小 ， 故 将 （ 7） 式 展 开 为 级 数 ， 略 去 高 次 项 并无 显 著 误 差 ， 则 有 11 2 (8)hh h 我 们 利 用 压 差 传 感 器 测 量 压 强 ， 所 以 ：11 2 (9)VV V 大学物理实验实 验 内 容 及 步 骤 ：1.开 启 电 源 ， 仪 器 预 热 5分 钟 。2.开 放 充 气 阀 门 S1（ 见 图 1） ， 让 瓶 内 外 压 强 相 等 （ 压 差 应 为 零 ） ， 调 节 “ 调 零 ” 旋 钮 使 差 压 传 感 器 的 指 示 为 零 ， 然 后 向 瓶 内 打 气 ， 直 到 压 差 数 值 约 为 15.00mV左 右 ， 即 停 止 打 气 仪 。3.关 闭 S 1等 待 3 5分 钟 ， 待 差 压 表 读 数 稳 定 不 变 时 ， 读 取 差 压 表 读 数 V1（ mV） ， 同 时 观 察 温 度 表 读 数 并 记 录 之 。 大学物理实验4.然 后 按 下 放 气 按 钮 ， 电 磁 阀 打 开 ， 由 定 时 电 路 控 制 放 气 时 间 （ 约 0.3秒 左 右 ， 可 以 调 节 ） ， 电 磁 阀 自 动 关 闭 ， 此 时 瓶 内 温 度 因 绝 热 膨 胀 而 下 降 ， 几 分 钟 后 ， 又 恢 复 到 原 来 的 温 度 ， 待 差 压 表 再 次 稳 定 之 后 （ 温 度 指 示 又 回 到 放 气 前 的 温 度 ） ， 再 读 取 差 压 表 示 数 V2（ mV） 。5.重 复 2-4步 骤 5次 ， 并 求 平 均 值 。 大学物理实验数 据 处 理 ：54321 V2V1序 号 结 果 表 示 为 ： 大学物理实验注 意 事 项 ：1.差 压 传 感 器 和 温 度 传 感 器 若 未 连 接 到 测 试 仪 上 时 ， 两 数 字 表 显 示 为 随 机 状 态 。 2.根 据 差 压 传 感 器 的 有 关 参 数 及 实 际 测 量 结 果 ， 每 毫 伏 电 压 降 相 当 于 1.47cm水 柱 的 高 度 。 3.打 气 时 注 意 差 压 表 读 数 ， 一 般 毫 伏 表 读 数 在 15- 16毫 伏 即 可 ， 不 要 超 过 数 字 毫 伏 表 的 量 程 （ 20毫 伏 ） ， 否 则 压 差 过 大 会 损 坏 差 压 传 感 器 。 大学物理实验 4. 空 气 比 热 容 比 的 理 论 值 为 1.42 5.由 于 差 压 传 感 器 有 滞 后 现 象 ， 因 此 即 使 温 度 恢 复 到 放 气 前 的 温 度 ， 也 需 要 等 待 片 刻 。 6.注 意 系 统 密 封 性 ， 检 查 是 否 漏 气 。 大学物理实验思 考 题 ：1.该 实 验 的 误 差 来 源 主 要 有 哪 些 ？2.本 实 验 关 键 的 是 哪 一 个 环 节 ？3.如 何 检 查 系 统 是 否 漏 气 ？ 如 有 漏 气 ， 对 实 验 结 果有 何 影 响 ？4.活 塞 关 闭 过 快 或 过 慢 对 本 实 验 会 带 来 什 么 影 响 ？5.实 验 中 的 P-V图 是 何 种 形 式 ? 试 画 出 。 大学物理实验作 业 ：完 成 本 次 实 验 的 数 据 处 理 ， 预 习 下 一 次 实 验 内 容 。