空气比热容比的测定

《空气比热容比的测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、空气比热容比的测定气体的比定压热容和比定容热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到。本实验用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数【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和使用方法【实验仪器】FD-NCD型空气比热容比测定仪（本实验采用的FD-NCD型空气比热容比测定仪由扩散硅压力传感器、AD590集成温度传感器、电源、容

2、积为1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线等组成）、水银温度计、5千欧电阻（或电阻箱代）、锂电池四节【实验原理】理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示（4--1）其中,为普适气体常数。气体的比热容比定义为（4--2）气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。对于理想气体有(4-3)(4-4)式中R——摩尔气体常数，R=8.31J/mol·K;i——气体分子的自由度。单原子分子i=3；双原子分子i=5；多原子分子i=6。将(8-2)和(8-3)式代入(8

3、-1)式，得=（i+2）/i（4-5）由此可见，理想气体的比热容比ν，仅仅与气体分子的自由度i有关。对单原子分子的气体，ν=5/3=1.67，对双原子分子的气体，ν=7/5=1.40，对多原子分子气体，ν=8/6=1.33。首先，打开放气阀，储气瓶与大气相通，再关闭放气阀，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。设处于环境压强及室温下的空气状态称为状态O（，）。在关闭放气阀的状态下，打开进气阀，用充气球将一定量的气体压入贮气瓶中，打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，

4、等待气体压强稳定后，此时达到的状态为Ⅰ（，）。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温，气体的温度与周围环境温度达到平衡。此时，达到的状态Ⅱ（，），这是一个等容放热过程。迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相通，当压强降至时立即关闭放气阀。此过程进行非常快时，可近似地为一个绝热膨胀过程，瓶内空气压强减小、温度降低。当气体压强稳定后，瓶内空气达到状态Ⅲ（，）。随后，瓶内空气通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室温，达到状态IV（，）,这是一个等容吸热过程。整个过程可表示为：O（，）①绝热

5、压缩→Ⅰ（，）Ⅰ（，）②等容放热→Ⅱ（，）Ⅱ（，）③绝热膨胀→Ⅲ（，）Ⅲ（，）④等容吸热→IV（，）其中过程①、②对测量没有直接影响；这两个过程的目的是获取温度等于环境温度的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程：（4-6）过程④是一个等容吸热过程，满足理想气体状态方程：（4-7）将公式（5-7-2）代入公式（5-7-1），消去可得：两边取对数，得：整理得：（4-8）根据公式（4-8），只要测出环

6、境压强、瓶内气体在绝热膨胀前的压强及放气后经等容吸热回升至室温时的压强，即可计算出空气的比热容比。图2实验装置及连线示意图1-进气活塞C12-放气活塞C23-AD590温度传感器4-气体压力传感器5-703胶粘剂6-充气球7-贮气瓶图1测定仪电源面板示意图1.压力传感器接线端口2.调零电位器旋钮3.温度传感器接线插孔4.四位半数字电压表面板（对应温度）5.三位半数字电压表面板（对应压强）【实验步骤】1．按图2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P0，用水银温度计测量

7、环境温度。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示值调到0。大气压为1个标准大气压。2.打开放气阀，储气瓶与大气相通，再关闭放气阀，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。3.将活塞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，当三位半数字电压表读数介于120到160mV时，关闭进气阀1并停止充气；观察并记录此过程中瓶内气体压强和温度的变化。由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时的压强应加上周围大气压强值）。4.静待一段时间，待瓶内空气温度降至室温；

8、记录仪器三位半数字电压表读数并计算出瓶内气体的压强：。5.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。观察并记录此过程中瓶内气体压强和温度的变化。6.静待一段时间，待瓶内空气温度升至室温；记录三位半数字电压表读数并计算出瓶内气体的压强：。7．利用公式（4-8）计算空气的比热容比值。8．假定过程是准静态的，在坐标纸上以半定量的方式作出