空氣比熱容比測定制作人：劉蘭君河南工程學院-大學物理實驗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：劉蘭君河南工程學院大學物理試驗示范中心第1頁試驗目標

1.用絕熱膨脹法測定空氣比熱容比。2.觀察熱力學過程中空氣狀態(tài)改變及基本物理規(guī)律。3.學習用壓力傳感器和溫度傳感器準確測量氣體壓強和溫度原理和方法。第2頁理想氣體壓強P、體積V和溫度T在準靜態(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)）。我們以貯氣瓶內空氣（近似為理想氣體）作為研究熱學系統(tǒng)，試進行以下試驗過程：充氣后等體過程（狀態(tài)I）→放氣時絕熱過程（狀態(tài)II）→放氣后等體過程(狀態(tài)III).

試驗原理第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、進氣活塞、放氣活塞、打氣球、橡皮塞。（2）傳感器：擴散硅壓力傳感器、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、傳感器導線第7頁3為溫度傳感器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頁擴散硅壓力傳感器

4為擴散硅壓力傳感器，是把壓強轉化為電信號，最終由同軸電纜線輸出信號，與儀器內放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。它顯示是容器內氣體壓強大于容器外環(huán)境大氣壓壓強差值。當待測氣體壓強為環(huán)境大氣壓P0時，數(shù)字電壓表顯示為0，所以使用前需要調零。當待測氣體壓強為P0+10.00KPa時，數(shù)字電壓表顯示為200mV，儀器測量氣體壓強靈敏度為20mV/KPa，測量精度為5Pa。可得測量公式：其中電壓U單位為mV，P’為數(shù)字電壓表顯示。

第9頁試驗內容1、接好儀器電路，AD590正負極請勿接錯。用Forton式氣壓計測定大氣壓強，用溫度計測環(huán)境室溫T0。開啟電源，預熱20分鐘，然后用調零電位器調整零點，把三位半數(shù)字電壓表示值調到0。2、把C2關閉，C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地漸漸進入貯氣瓶內，關閉活塞C1。此時瓶內溫度和壓強會增加，等溫度與壓強穩(wěn)定后，用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測量空氣壓強和溫度，統(tǒng)計瓶內壓強均勻穩(wěn)定時壓強，和溫度(此時瓶內全部氣體并不是我們研究對象)。第10頁3、突然打開活塞C2，當貯氣瓶空氣壓強降低至環(huán)境大氣壓強時(這時放氣聲消失)，快速關閉活塞C2（現(xiàn)在瓶內剩下氣體是我們要研究），因為此過程進行地快速，能夠認為是絕熱，此時瓶內溫度會有所下降。4、當貯氣瓶內空氣溫度上升至時記下貯氣瓶內氣體壓強,要求和盡可能相同。5、進行計算，求得空氣比熱容比值。第11頁數(shù)據(jù)處理用下面公式計算壓力傳感器對應壓強