绝热膨胀法空气比热容比的测量

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1、绝热膨胀法空气比热容比的测量一、实验目的1．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律；2．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。二、实验仪器1、YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台；2、空气比热容比实验装置；3、压力传感器连接电缆线；4、数字温度计连接电缆；5、打气球；6、导气管；7、小三芯对小三芯电缆线。图1空气的比热容比测定实验装置测定空气的比热容比实验装置如图1所示。三、绝热膨胀法测定空气的比热容比实验原理若以比大气压Pa稍高的压力P1向容器内压入适量的空气，并以与外部环境温度T1相等之单位质量的气体体积（称为比体积或比容）作

2、为V1，用图2中的Ⅰ（P1，V1，T1）表示这一状态.然后急速打开阀门，即令其绝热膨胀，降至大气压力Pa，并以Ⅱ（P2，V2，T2）表示该状态.由于是绝热膨胀，T2＜T1，所以，若再迅速关闭阀门并放置一段时间，则系统将从外界吸收热量且温度升高至T1；因为吸热过程中体积（比容）V2不变，所以，压力将随之增加为P3；即系统又变至状态Ⅲ（P3，V2，T1）.因状态Ⅰ至状态Ⅱ的变化是绝热的，故满足泊松公式：（5）Ⅰ(P1,V1,T1)Ⅲ(P3,V2,T1)Ⅱ(Pa,V2,T2)绝热等容等温图2而状态Ⅲ与状态Ⅰ是等温的，所以，玻意耳定律成立，

3、即：（6）由（5）及（6）式消去V1、V2可解得：（7）可见，只要测得P1、Pa及P3，就可求出。如果用△P1、△P3分别表示P1、P3与大气压强Pa的差值时，则有：P1=Pa+△P1;P3=Pa+△P3（8）将（8）式代入（7）式，并考虑到，则：及所以：（9）同样，只要用压力计测得实验过程中P1、P3时与Pa的压力差△P1、△P3，即可通过（9）式求出空气的比热容比。四.实验内容与步骤1）打开出气阀;调节YJ-RZT-2数字智能化热学综合实验平台仪器面板上压力“调零”钮使表压表所示压强差值为零；2）关闭出气阀，挤压打气球，向容器

4、内压入适量的空气(压强差值不应超过12KPa)，压强为P1，观察温度、压强差的变化，记录此状态Ⅰ（P1，V1，T1）的△P1、T1值；3）打开出气阀，即令其绝热膨胀，降至大气压强Pa，变为状态Ⅱ（Pa，V2，T2），由于是绝热膨胀，T2＜T1,再迅速关闭阀门并放置一段时间，则系统温度将升至T1，压强将随之增加为P3，其状态为Ⅲ（P3，V2，T1）,记录此状态时△P3、T1值；注意:打开出气阀放气时，当听到放气声将结束时应迅速关闭出气阀；4）根据（9）式，即可求出空气的比热容比；5）复重以上步骤进行多次测量（如8次）求平均值。五、注意

5、事项1.向容器内压入空气时,压强差值不应超过12KPa；2.实验内容4打开出气阀放气时，当听到放气声将结束时应迅速关闭出气阀，提早或推迟关闭出气阀，都将影响实验要求，引入误差.由于数字电压表尚有滞后显示，如用计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失很一致，而且关闭也需要零点几秒的时间，所以关闭出气阀用听声更可靠些；3、实验要求环境温度基本不变，如发生环境温度不断下降情况，可在远离实验仪适当加温，以保证实验正常进行。