空氣比熱容比測定及計算方法

實驗五空氣比熱容比測定預(yù)習(xí)要求:1、撰寫預(yù)習(xí)報告，寫明實驗?zāi)康?、簡要敘述實驗原理。見本材料（實驗所用方法與教材不同）。2、參考物理理論課教材，了解氣體物態(tài)參量及理想氣體物態(tài)方程、熱量、絕熱過程等熱學(xué)概念。一.實驗?zāi)康模?、用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比。觀測熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。學(xué)習(xí)氣體壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的原理及使用方法。二實驗裝置：2255,膠粘劑1,進氣活塞。12,放氣活8C23,AD5904,氣體壓力傳感器圖（二》圖《一〉實驗裝置中3為電流型集成溫度傳感器AD590,它是新型半導(dǎo)體溫度傳感器，溫度測■靈敏度高，線性好。AD950接6V直流電源后組成一個穩(wěn)流源，見圖《二〉，它的測溫靈敏度為1uA/X,SS接5K電阻后，可產(chǎn)生5mV/X的信號電壓，接0--2V■程1位半數(shù)字電壓表，可檢測到最小0.02<€溫度變化；4為氣體壓力傳感器探頭，由同軸電纜線輸出信號月儀器內(nèi)的放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。者待測氣體壓強為P0+10.00KPa時，齡電壓表顯示為200mV，儀器測■氣體壓強靈敏度為20mV/KPa，測量精度為5Pa。三、實驗原理：單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高1K（或1X）所需^量叫做該物質(zhì)的比熱容。氣體比熱容對應(yīng)于不同的受熱過程有定壓比熱容Cp和定容比熱容Cv。其比值為比熱容比：r=Cp/Cv在熱力學(xué)過程特別是絕熱過程中是一個重要的物理量。氣體的比熱容比現(xiàn)稱為氣體的絕熱系如圖《一〉所示，以貯氣瓶內(nèi)空氣作為研究的熱學(xué)系統(tǒng)。實驗時先打開放氣閥C2，貯氣瓶與大氣相通，再關(guān)閉C2，瓶內(nèi)充滿與周圍空氣同溫同壓的氣體。打開充氣閥C1，用充氣球向瓶內(nèi)打氣，將原處于環(huán)境大氣壓強P0.室溫T0的空氣從活塞C1處送入瓶內(nèi)。關(guān)閉C1,這時瓶內(nèi)空氣被壓縮，壓強增大，溫度升高。等待內(nèi)部氣體溫度穩(wěn)定，即與周圍溫度平衡，瓶內(nèi)氣體處于狀態(tài)I（P1、T0、V1）。然后迅速打開放氣閥C2，使瓶內(nèi)空氣與大氣相通，當(dāng)瓶內(nèi)壓強降至P0時，迅速關(guān)閉C2，將有體積為ZV的氣體噴瀉出貯氣源。由于放氣過程很短，瓶內(nèi)保留的氣體來不及與外界進行熱交換，可認為是一個絕熱膨脹過程。瓶內(nèi)保留氣體壓強減小，溫度降低，到達狀態(tài)II（P0、T1、V2）。V2為貯氣瓶體積，V1為保留在瓶中這部分氣體在狀態(tài)I時的體積。絕熱膨脹過程應(yīng)滿足絕熱方程：

Pl.VPl.Vr=P0.Vr12(1)在關(guān)閉C2后，由于瓶內(nèi)氣體溫度低于室溫，將從外界吸熱，溫度升高，到室溫T0為止，瓶內(nèi)氣體壓強也隨之增大到P2，穩(wěn)定后狀態(tài)為m(P2.T0.V2)。從狀態(tài)11至狀態(tài)111的過程可看作是一個等容吸熱過程?？傊?，由狀態(tài)I至狀態(tài)II至狀態(tài)m的過程如Bl(a)(b)所示。狀態(tài)為I(P1.T0.V1)體系改變?yōu)闋顟B(tài)口1(P2.T0.V2),溫度不變，由氣體狀態(tài)方程可得：(2)P1?V1=P2?V2(2)合并(1)和(2)式，消去V1■V2可得:r=(logPo-logP1)/(logP2-logP1)(3)由(3)由(3)式可以看出，只要測?P0.?1和？2，就可求得空氣比熱容比r的值。實驗內(nèi)容：1,按圖〈一〉接好儀器的電路，AD590的正負極請勿接錯?開啟電源，將電子儀器部分預(yù)熱20分鐘，然后用調(diào)零