实验18空气比热容比的测定陕西师范大学物理实验中心
实验18 空气比热容比的测定 陕西师范大学 物理实验中心
（实验目的）1、用绝热膨胀法测空气的定压比热容与定容比热容之比：2、观察热力学过程中状态变化及基本规律3、学习用硅压力传感器精确测定气体的压强用电流型集成温度传感器测空气的温度
【实验目的】 １、用绝热膨胀法测空气的定压比热容与定容 比热容之比； ２、观察热力学过程中状态变化及基本规律。 ３、学习用硅压力传感器精确测定气体的压强， 用电流型集成温度传感器测空气的温度
（实验仪器）FD-NCD空气比热容比测定仪，6V直流稳压电源，5kQ标准电阻及环境温度计（大气压力计）等。WY6-12稳压电源ONCOFF指示灯VT-05091C18V02.70010稳压电源福廷式气压计FD-NCD空气比热容比測定仪
【实验仪器】 • FD-NCD空气比热容比测定仪，6V直流稳压电源，5kΩ 标准电阻及环境温度计(大气压力计)等。 福廷式气压计 稳压电源
（实验原理）1、比热容比（绝热系数）：同种物质可以有不同的比热容：当压力恒定时可得物质的定压比热容Cp，体积一定时可得物质的定容比热容Cv。Cp及Cv是温度的函数，但当实际过程所涉及的温度范围不大时，二者可视为常数。理想气体：CpCy=R/uR为气体普适常数；μ为气体的摩尔质量R比热容比：==1+CyLICy它在绝热或近于绝热的过程中有许多应用。例如：气体的突然膨胀或压缩以及声音在气体中的传播都与该比值有关
【实验原理】 1、比热容比（绝热系数）：同种物质可以有不同的比热容：当压 力恒定时可得物质的定压比热容 ，体积一定时可得物质的定容 比热容 。 及 是温度的函数，但当实际过程所涉及的温度范 围不大时，二者可视为常数 。 理想气体： R为气体普适常数；μ为气体的摩尔质量。 比热容比： 它在绝热或近于绝热的过程中有许多应用。例如：气体的突 然膨胀或压缩以及声音在气体中的传播都与该比值有关。 V V p c R c c = =1+ c p − cV = R / V c p c c p V c
2、热力学过程分析以比大气压Po稍高的压力p,，向玻璃容P器压入适量空气，并以与外部环境温度T。I(pi.Vi.T)相等之时单位质量的气体体积(称为比体积或比容)作为V，用图中的I(p,V,T)表III(p,.V.T.)等示这一状态。而后，急速打开放气活塞绝容热“B”，亦即使其绝热膨胀，降至大气压(Po.V,T)V强Po，并以状态(po,V2,T)表出。由于p~oV图是绝热膨胀，T<T。；所以，若再迅速关闭活塞“B”、并放置一段时间，系统则将从外界吸收热量，且温度重新升离至；因为吸热过程中体积不变，所以，压力将随之增加为，即系统又变至状态Ⅲ,V2,T
2、热力学过程分析 以比大气压 稍高的压力 ，向玻璃容 器压入适量空气，并以与外部环境温度 相等之时单位质量的气体体积(称为比体 积或比容)作为 ，用图中的Ⅰ 表 示这一状态。而后，急速打开放气活塞 “B ”，亦即使其绝热膨胀，降至大气压 强 ，并以状态Ⅱ 表出。由于 是绝热膨胀， ；所以，若再迅速 0 p 1 p T0 V1 ( p V T 1 1 0 , , ) ( p V T 0 2 1 , , ) T T 1 0 2 2 0 pVT , , 0 p T0 2 p 关闭活塞“B ”、并放置一段时间，系统则将从外界吸收热 量，且温度重新升高至 ；因为吸热过程中体积不变，所 以，压力将随之增加为 ，即系统又变至状态Ⅲ （ ）
状态川状态I状态川绝热等容(PoV2T)(P,V,To)(P2V2To)膨胀吸热p,V" = poV2I→Ⅱ:I→I:pV = PV2In(p / po)In p, - In pVIn p - n p2In(pl / p2)求本次实验测Po P1 P2
而状态Ⅲ与Ⅰ是等温的(图中由虚线表)，所以，玻意耳定律成立，即： 状态I (P1V1T0 ) 状态II (P0V2T1 ) 状态III (P2V2T0 ) 绝热 膨胀 等容 吸热 Ⅰ→Ⅱ： Ⅰ→III： p V p V 1 1 0 2 = p V p V 1 1 2 2 = ( ) ( ) 1 0 1 0 1 2 1 2 ln ln ln / ln ln ln / p p p p p p p p − = = − 本次实验测P0、 P1、 P2 求
3、实验仪器连接线路图温度传感器导线2一放气阀门C26V电源1一进气阀门C1+4一气体压力压力传感器导线传感器5k箱式电阻BAD590数字电压表温度传感器
3、实验仪器连接线路图
（实验内容）1：打开C2，接好仪器电路，AD590正负极切勿接错。开启电源，电子仪器部分预热20分钟，调三位半数字电压表示值为0，记（0，T。）AD590红+一6V5kQ黑O测温外接电路2：关闭C2，打开小活塞C1，用打气球徐徐地向贮气瓶送气用压力传感器和AD590分别测压强和温度，记（P',T）
１．打开C2，接好仪器电路，AD590正负极切勿接错。开启电 源，电子仪器部分预热20分钟，调三位半数字电压表示 值为0，记（0，T0） ２．关闭C2，打开小活塞C1，用打气球徐徐地向贮气瓶送气， 用压力传感器和AD590分别测压强和温度，记 【实验内容】 1 0 (P ,T )
3.突然打开活塞C2，放气声消失时，贮气瓶内压强为PO，此时迅速关闭C2(P2,To)4.贮气瓶内温度上升到室温TO时，记5.重复上述3步3次6.利用福廷式气压计测量压强，利用温度计测量环境温度7.计算空气比热容比?初始状态1状态川物理量次数PisPoeToeToeP2sTo123s
3.突然打开活塞C2，放气声消失时，贮气瓶内压强为P0，此 时迅速关闭C2 4.贮气瓶内温度上升到室温T0时，记 5.重复上述3步3次 6.利用福廷式气压计测量压强，利用温度计测量环境温度 7.计算空气比热容比 2 0 (P ,T )
注意：2000mv相当于105Paln(p / po)「P=P+P /2000Y=ln(p / p2)"[P = P。+ P, / 2000P。=P(1-0.000163t),P福廷式气压计读数，t室温Y 理论=1.402√理论×100%E:理论
注意：2000mv相当于105Pa