空气密度与气体普适常数测量

3 .8 空气密度与气体普适常数测量 实验目的 1. 学习真空泵的工作原理，用抽真空法测量环境空气的密度，并换算成干燥空气在标准状态下（0℃、1 标准大气压）的数值，与标准状态下的理论值比较。 2. 从理想气体状态方程出发，推导出变压强下气体普适常数的表达式，利用逐次降压的方法测出气体压强ip 与总质量im 的关系并作图，由直线拟合求得气体普适常数R，与理论值比较。 仪器用具 FD-UGC-A 型空气密度与气体普适常数测量仪、电子物理天平、水银温度计。 实验装置 图 3.8-1 FD-UGC-A 型空气密度与气体普适常数测量仪 仪器装置如图 3.8-1 所示， FD-UGC-A 型空气密度与气体普适常数测量仪主要由 XZ-1型旋片式真空泵、真空表、真空阀门、真空管、比重瓶等组成。 实验原理 1 . 真空 气压低于一个大气压)10(5 Pa约的空间，统称为真空。其中，按气压的高低，通常又可分为粗真空)10~10(35Pa 、低真空)10~10(-13Pa、高真空)10~10(-61Pa、超高真空)10~10(-126Pa和极高真空)10(-12 Pa低于五部分。其中在物理实验和研究工作中经常用到的是低真空、高真空和超高真空三部分。 用以获得真空的装置统称真空系统。获得低真空的常用设备是机械泵；用以测量低真空 的常用器件是热偶规、真空表等。 2 . 真空表 大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。 差压（压差）：两个压力之间的相对差值。 绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。 负压（真空表压力）：如果绝对压力和大气压的差值是一个负值，那么这个负值就是负压力，即负压力=绝对压力-大气压＜0。 3 . 旋片式机械泵工作原理 旋片式真空泵主要部件为圆筒形定子、偏心转子和旋片等。偏心转子绕自己中心轴逆时针转动，转动中定子、转子在B处保持接触、旋片靠弹簧作用始终与定子接触。两旋片将转子与定子间的空间分隔成两部分。进气口C与被抽容器相连通。出气口装有单向阀。当转子由图(a)状态转向图(b)状态时，空间S不断扩大，气体通过进气口被吸入；转子转到图(c)位置，空间S和进气口隔开；转到图(d)位置以后，气体受到压缩，压强升高，直到冲开出气口的单向阀，把气体排出泵外。转子连续转动，这些过程就不断重复，从而把与进气口相连通的容器内气体不断抽出，达到真空状态。 图 3.8-2 旋片式真空泵结构图 1.滤网 2.挡油板 3.真空泵泵油 4.旋片 5.旋片弹簧 6.空腔 7.转子 8.油...