实验2气体比热容比的测定

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1、气体比热容比的测定实验讲义（FB212型气体比热容比测定仪）杭州精科仪器冇限公司FB212型气体比热容比测定仪装箱清单型号规格单位数量备注FB213型数显计时计数毫秒仪台1测试架台1含光电门总成储气瓶固定杆总成圆柱形储气瓶只1含橡皮塞1只空芯钢管2支球形储气瓶只1含长玻璃管，内装弹簧、不锈钢珠皮竹根2内径6mm,L=50cmACO一9602气泵只1橡胶垫块2电源线根1实验讲义（说明书）本1比热容是物质的重要参量，在研究物质结构、确定相变、鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热

2、容的方法。【实验目的】测定空气分了的定压比热容与定容比热容Z比Y值。【实验原理】气体的定压比热容Cp与定容比热容Cv之比Y=Cp/Cv,在热力学过程特别是绝热过程玻璃管B气体注入口C小孔钢球A中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种。这里介绍一种较新颖的方法，通过测定物体在特定容器屮的振动周期来计算Y值。实验基本装置如图1所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01〜0.02mm,它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶了的壁上冇一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到储气瓶II中。钢球A的质量为m

3、,半径为I•（直径为d）,当瓶子内压力P满足下面条件时，钢球A处于力平衡状态，这时777*gP=P,+—，式中Pl为大气压强。为了补偿由于空气龙*厂阻尼引起振动物体A振幅的衰减，通过C管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管B的中央开设冇一个小孔。当振动物体A处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使储气瓶II的内压力增大，引起物体A向上移动，而当物体A处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉。以后重复上述过程，只耍适当控制注入气体的流量，物体A能在玻璃管B的小孔上下作简谐振动，振

4、动周期可利用光电计时装置来测得。若物体偏离平衡位宜一个较小距离x,则容器内的压力变化dp,物体的运动方程为：•dp(i)d2xm•―—=兀•fdt2因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程尸•厂二常数将⑵式求导数得出:dPlndV_tx尸V将⑶式代入⑴式得：d2x兀2•尸°•p.y八+•x=0dtm^V此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为：Jn2er4•72兀=—64”？•V式中各量均可方便测得，因而可算岀X值。由气体运动论可以知道，Y值与气体分子的自由度有关，对单原了气体(如氛气)只有三个平

5、均自由度，双原了气体(如氢气)除上述3个平均自由度外还冇2个转动自由度。对多原了气体，则具冇3个转动自由度，比热容比Y与自由度f的关系为7二节2。根据理论公式可以得到下面的结论，该数据与测试环境温度无关。单原子气体(Ar,He)f=3r=1.67双原子气体(N2,H2,02)f=5r=1.40多原子气体(C02,CH4)f=6r=1.33本实验装置主要由玻璃制成，而H•对玻璃悸(钢球简谐振动腔)的要求特别高，振动物体不锈钢球的直径为14.00mm,仅比玻璃管内径小0.01mm左右，玻璃管内壁有灰尘微粒都可能

6、引起不锈钢球不能正常振动，因此振动物体（不锈钢球）表面不允许擦伤，竹内必须保持洁净。不锈钢球静止时停留在玻璃管的下方（用弹簧托住）。若要将其取出，只需在它振动时,用手指将玻璃管壁上的小孔堵住，稍稍加大气体流量不锈钢球便会上浮到管子上方开口处，用手对以方便地取出，也可以将玻璃管从储气瓶II上取F,将不锈钢球倒出来。振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪，采用重复多次测暈。振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，储气瓶II容积由实验室给出，人气压力由气压表H行读出，并换算成国际单位制Pa（N/加I注

7、：（760mmHg=l.013X105A^/m2）o【实验仪器】FB212型气体比热容比测定仪一套。其缔构和连接方式见图2：图2FR2I2型气体比热容比测定仪实物朋片说明:1.周期数设置；2.周期数显示；3.复位及执行键；4.计时显示；5.空压机;6.储气瓶I；7.光电门；8.钢球简谐振动腔;9.不锈钢球:10.小弹簧；11.储气瓶II；12.仪器底座；13・气圧调节器：【实验内容】一、实验仪器的调整1.将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。将光电接收装置利用方形连接块同定在立杆上，

8、固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。当气泵的压力足够人时，为避免气压太大把钢球冲出，气泵出口的三通可何时不用，采用单通道供气。2.接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃管中的钢球浮起离开弹簧，向管了上方移动，此时适当调节进气的大小，使钢球在玻璃管屮以小孔为屮心上下振动，即维持简谐振动状态。二.振动周期测量接通FB213型数显计数计时毫秒仪的电源，把光电接收装置与毫秒仪连