空氣比熱容比測定制作人：劉蘭君河南工程學(xué)院-大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)省公開課一等獎全國示范課微課金獎

空氣比熱容比測定制作人：劉蘭君河南工程學(xué)院大學(xué)物理試驗(yàn)示范中心第1頁試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

1.用絕熱膨脹法測定空氣比熱容比。2.觀察熱力學(xué)過程中空氣狀態(tài)改變及基本物理規(guī)律。3.學(xué)習(xí)用壓力傳感器和溫度傳感器準(zhǔn)確測量氣體壓強(qiáng)和溫度原理和方法。第2頁理想氣體壓強(qiáng)P、體積V和溫度T在準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程中，恪守絕熱過程方程：等于恒量，其中是氣體定壓比熱容和定容比熱容之比，通常稱為該氣體比熱容比（亦稱絕熱指數(shù)）。我們以貯氣瓶內(nèi)空氣（近似為理想氣體）作為研究熱學(xué)系統(tǒng)，試進(jìn)行以下試驗(yàn)過程：充氣后等體過程（狀態(tài)I）→放氣時(shí)絕熱過程（狀態(tài)II）→放氣后等體過程(狀態(tài)III).

試驗(yàn)原理第3頁第4頁I→II是絕熱過程，由絕熱過程方程得狀態(tài)I和狀態(tài)III溫度均為室溫T0，由氣體狀態(tài)方程得合并式上兩式，消去V1、V2得由上式能夠看出，只要測得就可求得空氣絕熱指數(shù)。第5頁試驗(yàn)儀器THQBR-1型空氣比熱容比測定儀本儀器主要由三部分組成：（1）儲氣瓶：包含玻璃瓶、進(jìn)氣活塞、放氣活塞、打氣球、橡皮塞。（2）傳感器：擴(kuò)散硅壓力傳感器、電流型集成溫度傳感器AD590。（3）數(shù)字電壓表第6頁1、進(jìn)氣活塞C12、放氣活塞C23、AD590溫度傳感器4、氣體壓力傳感器5、704膠粘劑6、傳感器導(dǎo)線第7頁3為溫度傳感器AD590,它是新型半導(dǎo)體溫度傳感器，溫度測量靈敏度高，線性好，測量范圍為-50℃至150℃。AD590接6V直流電源后組成一個穩(wěn)流源，它靈敏度為1uA/℃,若串接5KΩ電阻后，可產(chǎn)生5mV/℃信號電壓，接0-2V量程數(shù)字電壓表，可檢測到最小0.02℃溫度改變。溫度傳感器

第8頁擴(kuò)散硅壓力傳感器

4為擴(kuò)散硅壓力傳感器，是把壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電信號，最終由同軸電纜線輸出信號，與儀器內(nèi)放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。它顯示是容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于容器外環(huán)境大氣壓壓強(qiáng)差值。當(dāng)待測氣體壓強(qiáng)為環(huán)境大氣壓P0時(shí)，數(shù)字電壓表顯示為0，所以使用前需要調(diào)零。當(dāng)待測氣體壓強(qiáng)為P0+10.00KPa時(shí)，數(shù)字電壓表顯示為200mV，儀器測量氣體壓強(qiáng)靈敏度為20mV/KPa，測量精度為5Pa?？傻脺y量公式：其中電壓U單位為mV，P’為數(shù)字電壓表顯示。

第9頁試驗(yàn)內(nèi)容1、接好儀器電路，AD590正負(fù)極請勿接錯。用Forton式氣壓計(jì)測定大氣壓強(qiáng)，用溫度計(jì)測環(huán)境室溫T0。開啟電源，預(yù)熱20分鐘，然后用調(diào)零電位器調(diào)整零點(diǎn)，把三位半數(shù)字電壓表示值調(diào)到0。2、把C2關(guān)閉，C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地漸漸進(jìn)入貯氣瓶內(nèi)，關(guān)閉活塞C1。此時(shí)瓶內(nèi)溫度和壓強(qiáng)會增加，等溫度與壓強(qiáng)穩(wěn)定后，用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測量空氣壓強(qiáng)和溫度，統(tǒng)計(jì)瓶內(nèi)壓強(qiáng)均勻穩(wěn)定時(shí)壓強(qiáng)，和溫度(此時(shí)瓶內(nèi)全部氣體并不是我們研究對象)。第10頁3、突然打開活塞C2，當(dāng)貯氣瓶空氣壓強(qiáng)降低至環(huán)境大氣壓強(qiáng)時(shí)(這時(shí)放氣聲消失)，快速關(guān)閉活塞C2（現(xiàn)在瓶內(nèi)剩下氣體是我們要研究），因?yàn)榇诉^程進(jìn)行地快速，能夠認(rèn)為是絕熱，此時(shí)瓶內(nèi)溫度會有所下降。4、當(dāng)貯氣瓶內(nèi)空氣溫度上升至?xí)r記下貯氣瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng),要求和盡可能相同。5、進(jìn)行計(jì)算，求得空氣比熱容比值。第11頁數(shù)據(jù)處理用下面公式計(jì)算壓力傳感器對應(yīng)壓強(qiáng)