【大學物理實驗】空氣比熱容比測定實驗

大學物理仿真實驗報告軟件04姚偉10038046一．實驗名稱空氣比熱容比測定二．實驗目的1．用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比。2．觀測熱力學過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。3．學習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。三．實驗原理對理想氣體的定壓比熱容Cp和定容比熱容Cv之關系由下式表示：Cp—Cv=R（1）（1）

式中，R為氣體普適常數(shù)。氣體的比熱容比r值為：r=Cp/Cv(2)氣體的比熱容比現(xiàn)稱為氣體的絕熱系數(shù)，它是一個重要的物理量，r值經常出現(xiàn)在熱力學方程中。測量r值的儀器如圖〈一〉所示。實驗時先關閉活塞C2，將原處于環(huán)境大氣壓強P0、室溫θ0的空氣從活塞C1，處把空氣送入貯氣瓶B內，這時瓶內空氣壓強增大。溫度升高。關閉活塞C1，待穩(wěn)定后瓶內空氣達到狀態(tài)I（P0，θ0，V1），V1為貯氣瓶容積。然后突然打開閥門C2，使瓶內空氣與大氣相通，到達狀態(tài)II（P1，θ0，V后，迅速關閉活塞C2，由于放氣過程很短，可認為是一個絕熱膨脹過程，瓶內氣體壓強減小，溫度降低，絕熱膨脹過程應滿足方程：在關閉活塞C2之后，貯氣瓶內氣體溫度將升高，當升到溫度θ0時，原狀態(tài)為I（P1，θ0，V1）體系改變?yōu)闋顟B(tài)III（P2，θ0，V2），應滿足：由（3）式和（4）式可得到：利用（5）式可以通過測量P0、P1和P2值，求得空氣的比熱容比r值。四．實驗裝置圖〈一〉實驗裝置中1為進氣活塞塞C1，2為放氣活塞C2，3為電流型集成溫度傳感器AD590，它是新型半導體溫度傳感器，溫度測量靈敏度高，線性好，測溫范圍為-50℃至150℃。AD590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1μA/℃，若串接5KΩ電阻后，可產生5mv/℃的信號電壓，接0～2V量程四位半數(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，與儀器內的放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。當待測氣體壓強為環(huán)境大氣壓P0五．實驗內容1．按圖〈一〉接好儀器的電路，AD590的正負極請勿接錯。用Forton式氣壓計測定大氣壓強P0，用水銀溫度計測環(huán)境室溫θ0。開啟電源，將電子儀器部分預熱20分鐘，然后用調零電位器調節(jié)零點，把三位半數(shù)字電壓表表示值調到0。2．把活塞C2關閉，活塞C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地徐徐進入貯氣瓶B內。用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測量空氣的壓強和溫度，記錄瓶內壓強均勻穩(wěn)定時，壓強P1和溫度θ0值（室溫為θ0）。3．突然打開活塞C2，當貯氣瓶的空氣壓強降低至環(huán)境大氣壓強P0時（這時放氣聲消失），迅速關閉活塞C2。4．當貯氣瓶內空氣的溫度上升至室溫θ0時，記下貯氣瓶內氣體的壓強P2。5．用公式（5）進行計算，求得空氣比熱容比值。六．數(shù)據(jù)記錄與分析（200mv讀數(shù)相當于1.000±104Pa）P0(105Pa）P’1(mv)V’1(mv)P’2(mv)T’2(mv)r1.0248149.52410.738.92410.11.407138.92410.532.12410.11.343103.42410.422.32410.11.366125.42410.626.52410.11.367r=1.371，理論值r=1.402，百分差2.2％，比較小。七．實驗小結1．本實驗測定空氣的比熱容比，在實驗操作過程中，一定要等到貯氣瓶中壓強穩(wěn)定再進行讀數(shù)，否則會引起較大誤差