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：
1 / 5
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 表示（即
Cp CV
CP 和定容比热容 CV 之比称为气体的比热容比，用符号
），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 p0 、室温为 T 0 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( p1 , V 1 , T 0 ) ，其中 V1 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 p0 ，瓶内温度下降到 T1 （ T 1 ( p0 , V 2 , T 1 ) 。 2 / 5 由于瓶内气体温度 T1 低于室温 T 0 ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达 ( p2 , 到室温 T 0 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为 p1 。稳定后的气体状态为 V 2 , T 0 ) ，从状态 到状态 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。 是绝热过程，由泊松公式得： 总之，气体从状态 I 到状态 p1 1 p0 T1 1 T0 (1) 从状态 到状态 是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得 p0 T1 p2 T0 1 （2） 由以上两式子可以得到 p1 P0 p2 P0 （3） 两边取对数，化简得 ???? -????? γ= ???? -????? = 1 2 1 0 ???? ?? ???? ?? 1 1 0 （ 4） 2 利用（ 4）式，通过测量 p0 、 p1 和 p2 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 p0 ，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 p1 和 温度 T 0 （室温为 T 0 ）（ p1 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 +50?? 1 0 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 p0 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 T 0 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 p2 ′ = p0 +50??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： × 5 = 768.35 ?????????= 1.0241 10 ???? 0 ??= ?? × ′ ?? 0 + 50 测量值 / ???? 测量次 状态Ⅰ 状态Ⅲ ′′′?? ?? ?? 数 ′ ?? 计算值 ??/ ?????? ???? 1 2 / ????????/ ?????? ?? 1 1 2 2 1 2 3 4 5 111.8 111.0 103.4 103.8 106.3 109.1 35.0 42.2 38.6 39.1 40.7 35.6 25.5 26.0 24.4 24.7 24.1 25.2 64.3 73.5 66.3 66.9 69.1 70.4 108.000 107.960 107.580 107.600 107.725 107.865 103.685 103.710 103.630 103.645 103.615 103.670 1.3035 1.3141 1.3166 1.3201 1.3007 6 1.3083 ??= 1.3107 ( 理论 ??= 1.402) 标准差 ?? ?? （ ??- ?? ） ?? 2 = (??- 1) = 0.007646 百分误差： 0.5834% 4 / 5 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： 5 / 5 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容