1/5南昌大学物理实验报告课程名称:普通物理实验(2)实验名称:空气比热容比的测量学院:专业班级:学生姓名:学号:实验地点:座位号:实验时间:2/5一、实验目的:1.学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。2.观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。3.学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。二、实验仪器:气压计、FD-TX-NCD空气比热容测定仪。三、实验原理:遵循两条基本原则:其一是保持系统为孤立系统;其二是测量一个系统的状态参量时,应保证系统处于平衡态。气体的定压比热容PC和定容比热容VC之比称为气体的比热容比,用符号表示(即pVCC),又称气体的绝热系数。如图所示,实验开始时,首先打开活塞C2,储气瓶与大气相通,当瓶内充满与周围空气同压强同温度的气体后,再关闭活塞C2。打开充气活塞C1,将原处于环境大气压强为0p、室温为0T的空气,用打气球从活塞C1处向瓶内打气,充入一定量的气体,然后关闭充气活塞C1。此时瓶内空气被压缩而压强增大,温度升高,等待瓶内气体温度稳定,即达到与周围温度平衡。此时的气体处于状态I(1p,1V,0T),其中1V为储气瓶容积。然后迅速打开放气阀门C2,使瓶内空气与周围大气相通,瓶内气体做绝热膨胀,将有一部分体积为V的气体喷泻出储气瓶。当听不见气体冲出的声音,即瓶内压强为大气压强0p,瓶内温度下降到1T(1T<0T),此时,立即关闭放气阀门C2,。由于放气过程较快,瓶内保留的气体由状态I(1p,1V,0T)转变为状态(0p,2V,1T)。由于瓶内气体温度1T低于室温0T,所以瓶内气体慢慢从外界吸热,直至达到室温0T为止,此时瓶内气体压强也随之增大为1p。稳定后的气体状态为(2p,2V,0T),从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。总之,气体从状态I到状态是绝热过程,由泊松公式得:110101ppTT(1)从状态到状态是等容过程,对同一系统,由盖吕萨克定律得0210ppTT(2)由以上两式子可以得到11200ppPP(3)两边取对数,化简得γ=??????1-??????0??????1-??????2=??????1??0??????1??2(4)利用(4)式,通过测量0p、1p和2p的值就可求得空气的比热容比的值。四、实验内容:1、按图接好仪器的电路,注意AD590的正负极不要接错。用Forton式气压计测定大气压强0p,用水银温度计测量环境温度。2、开启电源,将电子仪器部分预热20min,然后用调零电位器调节零点,把三位半数字电压表示值调到0。3、将活塞C2关闭,活塞C1打开,用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶B内,用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度,记录瓶内压强均匀稳定时压强1p和温度0T(室温为0T)(1p取值范围4/5控制在130~150mV之间。由于仪器只显示大于大气压强的部分,实际计算时式(4)中的压强(??1=0p+50??1′)。4、突然打开活塞C2,当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强0p时(即放气声消失),迅速关闭活塞C2。5、当储气瓶内空气的气压稳定,温度上升至室温0T时,记下储气瓶内气体的压强p(由于仪器只显示大于大气压强的部分,实际计算时式(4)中的压强2p=0p+50??2′)。6、记录完毕后,打开C2放气,当压强显示降低到“0”时关闭C2.7、重复步骤2~6。8、用测量公式(4)进行计算,求得空气比热容比值。五、实验数据及数据分析处理:??0=768.35?????????=1.0241×105??????=??0+50×??′测量次数测量值/????计算值状态Ⅰ状态Ⅲ??/??????????1′??1′??2′??2′??1/????????2/??????1111.835.025.564.3108.000103.6851.30352111.042.226.073.5107.960103.7101.31413103.438.624.466.3107.580103.6301.31664103.839.124.766.9107.600103.6451.32015106.340.724.169.1107.725103.6151.30076109.135.625.270.4107.865103.6701.3083??=1.3107(理论??=1.402)标准差????=(??-????)2(??-1)=0.007646百分误差:0.5834%5/5六、思考题:1、本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体?答:指放气后贮气瓶内剩余的气体。2、本实验为什么要用集成温度传感器?有何优点?可否用水银温度计来替代?答:数据更准确,不能用水银温度计替代。3、如果用抽气的方法测量是否可幸福?公式是否适用?答:不可行,不适用。七、原始数据: