物理仿真实验气体比热容比的测定

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1、西安交通大学物理仿真试验报告班级:医电13班姓名:杨康2111201066二0一二年六月空气比热容比测定仿真实验一.实验目的:1.用绝热膨胀法测定空气的比热容比.2.观测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.实验原理:对理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv之关系由下式表示：Cp—Cv=R（1）（1）   式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为：r=Cp/Cv(2)气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。测量r值的仪器如图〈一〉所示。

2、实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ0的空气从活塞C1，处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压强增大。温度升高。关闭活塞C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P0，θ0，V1），V1为贮气瓶容积。然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II（P1，θ0，V1）后，迅速关闭活塞C2，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应满足方程：（3）在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态III（P2，θ0，V2），应满足：（4）

3、由（3）式和（4）式可得到：（5）利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比r值。三.实验仪器及操作方法图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C1，2为放气活塞C2，3为电流型集成温度传感器AD590，它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1μA/℃，若串接5KΩ电阻后，可产生5mv/℃的信号电压，接0～2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02℃温度变化。4为气体压力传感器探头，由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三

4、位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P0时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P0+10.00KPa时，数字电压表显示为200mv；仪器测量气体压强灵敏度为20mv/KPa，测量精度为5Pa。 1.按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。用Forton式气压计测定大气压强P0，用水银温度计测环境室温θ0。开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表表示值调到0。2.把活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶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，

5、记录瓶内压强均匀稳定时，压强P1和温度θ0值（室温为θ0）。3.突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2。4.当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P2。5.用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。五.实验及数据处理实验截图：计算时：P1=p0+p1’/2000,p2=p0+p2’/2000200mv读数相当于1.000±104Pa由公式：r=(log(p1)-log(p0))/(log(p2)-log(p1))=log(p1/p0)/log(p1/p2)可解得每组值对应的

6、空气比热容比P0(10^5pa)P’1(mv)V’1(mv)P’2(mv)T’2(mv)P1(10^5pa)P0(10^5pa)r1.02481116.51432.533.21432.51.08321.04161.412110.11428.230.21428.21.07691.04031.405117.61436.233.71436.21.08321.04161.365117.81438.231.51438.21.08361.04051.382r=1/4(1.412+1.405+1.365+1.382)=1.391理论值为1.402（1.402-1.3

7、91）/1.402*100%=0.78%实验误差比较小六。结论及误差分析结论：由实验测得空气比热熔比大约为1.391，误差分析：1开关c1与c2开关时由于是网上操作不能很及时；2实验数据偏少，数据记录时不能确定已经稳定3装置在实验前没有验证不漏气。