第四周物理实验报告空气比热容比的测量

空气比热容比的测量实验报告一、实验目的1、了解绝热膨胀法测量空气比热容比的原理和方法。

2、学习使用绝热膨胀法测量空气比热容比的实验仪器。

3、掌握数据处理和误差分析的方法，提高实验技能和科学素养。

二、实验原理比热容比γ定义为气体的定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝ Cp ／ Cv。

对于理想气体，γ是一个常数。

在本实验中，采用绝热膨胀法测量空气的比热容比。

实验装置主要由贮气瓶、U 形管压强计、打气球、阀门等组成。

首先，向贮气瓶内打入一定量的气体，使其压强达到一个较高的值P1。

然后迅速打开阀门，让气体绝热膨胀，此时瓶内气体的温度迅速降低，压强也随之下降到 P2。

由于过程绝热，满足绝热方程：P1V1^γ ＝P2V2^γ ①同时，根据波义耳定律，在等温过程中有：P1V1 ＝ P2V2 ②由①②两式可得：γ ＝ ln(P1 ／ P2) ／ ln(V2 ／ V1)在实验中，通过测量贮气瓶内气体压强的变化 P1 和 P2，以及相应的体积变化 V1 和 V2，就可以计算出空气的比热容比γ。

三、实验仪器1、贮气瓶：用于储存实验气体。

2、 U 形管压强计：测量贮气瓶内气体的压强。

3、打气球：向贮气瓶内打气。

4、阀门：控制气体的进出。

四、实验步骤1、实验前准备检查实验仪器是否完好，U 形管压强计中的液面是否平衡。

用打气球向贮气瓶内缓慢打气，使 U 形管压强计中的液面高度差达到一定值（例如 50cm 左右），记录此时的压强 P1。

2、绝热膨胀过程迅速打开阀门，让气体绝热膨胀，观察 U 形管压强计中液面的变化，待液面稳定后，记录此时的压强 P2。

3、重复实验重复上述步骤 5 6 次，以减小测量误差。

4、数据处理根据测量得到的 P1、P2 值，计算出每次实验的比热容比γ。

求平均值，并计算相对误差。

五、实验数据记录与处理｜实验次数｜ P1（cmHg）｜ P2（cmHg）｜γ ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜ 525 ｜ 382 ｜ 142 ｜｜ 2 ｜ 518 ｜ 375 ｜ 143 ｜｜ 3 ｜ 532 ｜ 388 ｜ 141 ｜｜ 4 ｜ 520 ｜ 378 ｜ 142 ｜｜ 5 ｜ 528 ｜ 385 ｜ 141 ｜｜ 6 ｜ 530 ｜ 386 ｜ 142 ｜平均值：γ ＝（142 ＋ 143 ＋ 141 ＋ 142 ＋ 141 ＋ 142）／ 6 ＝ 142理论值：空气的比热容比γ约为 140相对误差：E ＝（142 140）／ 140 × 100% ＝ 143%六、误差分析1、实验过程中，气体并非完全绝热，存在一定的热交换，导致测量结果偏大。

实验4-4 空气比热容比的测量气体的比热容比γ(又称绝热指数)是一个重要的热力学参量，经常出现在热力学方程中。

测量γ的方法有多种，绝热膨胀测量是一种重要的方法。

传统的比热容比实验大多是利用开口U 型水银压力计或水压力计测量气体的压强，用水银温度计测量温度，测量结果较为粗略，实验误差大。

本实验采用的是高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度传感器分别测量气体的压强和温度，克服了原有实验的不足，实验时能更明显地观察分析热力学现象，实验结果较为准确。

【实验目的】1．学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比γ；2．观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法； 3．了解硅压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法。

【实验原理】1．测量比热容比的原理气体受热过程不同，比热容也不同。

气体等容及等压过程的比热容分别称为定容比热容V C 和定压比热容p C 。

定容比热容是将kg 1气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高C 1︒时所需的热量；而定压比热容则是将kg 1气体在保持压强不变的情况下加热，当其温度升高C 1︒时所需的热量。

显然，后者由于要对外作功而大于前者，即V p C C >。

气体的比热容比γ定义为定压比热容p C 和定容比热容V C 之比，即Vp C C =γ (4-4-1)测量γ的实验装置如图4-4-1所示。

我们以贮气瓶内空气作为研究的热力学系统，进行如下实验过程。

(1) 首先打开放气活塞2，贮气瓶与大气相通，再关闭放气活塞2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。

(2) 打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭进气活塞1。

此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。

等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度(室温)平衡，此时的气体处于状态Ⅰ),,(011T V p 。

1-进气活塞；2-放气活塞；3-AD590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂图4-4-1 实验装置简图数字电压表(3) 迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内气体压强降到0p 时，立即关闭放气活塞2，将有体积为V ∆的气体喷泻出贮气瓶。

1. 实验名称空气比热容比的测定 2. 实验目的(1)了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。

(2)测定空气的比热容比。

3. 实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图(1)热力学第一定律及定容比热容和定压比热容 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。

考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为PdV dA =，所以热力学第一定律的微分形式为PdV dE dA dE dQ +=+= (1)定容比热容C v 是指1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。

由于体积不变，那么由(1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(d Q ＝d E )，所以dTdE dT dQ C v v =⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(2) 由于理想气体的内能只是温度的函数，所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际上任何过程中内能的变化都可以写成d E ＝C v dT定压比热容是指1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K 所吸收的热量。

即pp dT dQ C ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=(3) 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有dT dV pdT dE dT dQ pp +⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛(4) 由理想气体的状态方程PV ＝RT 可知，在定压过程中P R dT dV =，又利用v C dTdE=代入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系R C C v p +=(5)R 是气体普适常数，为8.31 J / mol· K ，引入比热容比γ为v p C C /=γ(6)在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。

气体运动理论告诉我们，γ与气体分子的自由度f 有关ff 2+=γ(7) 例如，对单原子气体(Ar 、He),3=f 67.1=γ对双原子气体(N 2、H 2、O 2)5=f40.1=γ，对多原子气体(CO 2、CH 4),6=f 33.1=γ(2)绝热过程系统如果与外界没有热交换，这种过程称为绝热过程，因此，在绝热过程中，d Q ＝0。

空气比热容比的测量摘要：理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之间满足关系：P v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比P V k C C =称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用。

本实验利用振幅极值法（共振干涉法）、相位比较法（李萨如图形法），这两种方法测量声速，然后利用声速与空气比热容比的关系，进而可以得到其值。

为了观察实验的准确性，我们在利用直接测量计算空气比热容比的方法，测出其值，然后进行比较。

关键词：振幅极值法 ; 相位比较法 ; 声速 ; 空气比热容比一、声速和空气比热容比的测量 1.实验目的了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解。

掌握声速测量的基本原理及方法。

2.实验仪器信号发生器，示波器、声速测量仪等。

3.实验难点实验原理 、仪器调节。

4.实验原理机械波的产生有两个条件：首先要有作机械振动的物体（波源），其次要有能够传播这种机械振动的介质，只有通过介质质点间的相互作用，才能够使机械振动由近及远地在介质中向外传播。

发生器是波源，空气是传播声波的介质。

故声波是一种在弹性介质中传播的机械纵波。

声速是声波在介质中的传播速度。

如果声波在时间t 内传播的距离为s ，则声速为s v t= ，由于声波在时间T （周期）内传播的距离为λ（波长），则v f t λλ==。

可见，只要测出频率和波长，便可以求出声速v 。

本实验使用交流电信号控制发生器，故声波频率即电信号的频率，它可用频率计测量或信号发生器直接显示。

而波长的测量常用相位比较法和振幅极值法（共振干涉法）。

（1）振幅极值法（共振干涉法）声源产生的一定频率的平面声波，经过空气介质的传播，到达接收器。

声波在发射面和接受面之间被多次反射，故声场是往返声波多次叠加的结果，入射波和反射波相干涉而形成驻波。

在发射面和接受面之间某点的合振动方程为1222cos()cos()y y y A x t πωλ=+= （1）最大振幅（2A ）处被称为驻波的“波腹点”，最小振幅（0）处被称为“波节点”。

空⽓⽐热容⽐的测定空⽓⽐热容⽐的测定⽓体的定压⽐热容与定容⽐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；要求观察热⼒学现象，掌握测量空⽓绝热指数的⼀种⽅法，并了解压⼒传感器和电流型集成温度传感器的使⽤⽅法及特性。

【预习重点】1．了解理想⽓体物态⽅程，知道理想⽓体的等温及绝热过程特征和过程⽅程。

2．预习定压⽐热容与定容⽐热容的定义，进⽽明确⼆者之⽐即绝热指数的定义。

3．认真预习实验原理及测量公式。

【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．了解压⼒传感器和电流型集成温度传感器的使⽤⽅法及特性。

【实验原理】理想⽓体的压强P 、体积V 和温度T 在准静态绝热过程中，遵守绝热过程⽅程：PV γ等于恒量，其中γ是⽓体的定压⽐热容P C 和定容⽐热容V C 之⽐，通常称γ=V P C C /为该⽓体的⽐热容⽐（亦称绝热指数）。

如图1所⽰，我们以贮⽓瓶内空⽓（近似为理想⽓体）作为研究的热学系统，试进⾏如下实验过程。

（1）⾸先打开放⽓阀A ，贮⽓瓶与⼤⽓相通，再关闭A ，瓶内充满与周围空⽓同温（设为0T ）同压（设为0P ）的⽓体。

（2）打开充⽓阀B ，⽤充⽓球向瓶内打⽓，充⼊⼀定量的⽓体，然后关闭充⽓阀B 。

此时瓶内空⽓被压缩，压强增⼤，温度升⾼。

等待内部⽓体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时的⽓体处于状态I （1P ,1V ,0T ）。

（3）迅速打开放⽓阀A ，使瓶内⽓体与⼤⽓相通，当瓶内压强降⾄0P 时，⽴刻关闭放⽓阀A ，将有体积为ΔV 的⽓体喷泻出贮⽓瓶。

由于放⽓过程较快，瓶内保留的⽓体来不及与外界进⾏热交换，可以认为是⼀个绝热膨胀的过程。

在此过程后瓶中的⽓体由状态I （1P ,1V,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。

空气比热容比的测定实验报告实验目的：通过实验测定空气的比热容比γ，并掌握测定比热容比γ的方法。

实验仪器和设备：1. 恒压燃烧器。

2. 恒流热容器。

3. 恒温水槽。

4. 数显电压表。

5. 数显电流表。

6. 热电偶。

7. 气泡管。

8. 水银柱。

9. 水银温度计。

10. 计时器。

11. 电磁搅拌器。

12. 电源。

13. 电磁阀。

14. 多用表。

实验原理：空气的比热容比γ是指空气在定压过程和定容过程中比热容的比值。

在实验中，通过燃烧甲烷气体，使空气在恒压下升温，然后将升温的空气通入恒流热容器中，测定空气的比热容比γ。

实验步骤：1. 将恒压燃烧器连接到热容器上，并点燃甲烷气体，使热容器内的空气升温。

2. 同时，将恒温水槽中的水加热至60摄氏度左右。

3. 当热容器内的空气温度升至一定温度时，打开电磁阀，使升温的空气通入恒流热容器中。

4. 测定空气通入热容器前后的电压和电流值，并记录下来。

5. 在通入空气的同时，用热电偶和水银温度计分别测定热容器内的空气温度和水的温度。

6. 测定空气通入热容器的时间。

7. 重复实验三次，取平均值作为最终结果。

实验数据处理：1. 根据测得的电压和电流值，计算通入热容器的空气的热功率。

2. 根据空气通入热容器前后的温度差，计算空气的热容量。

3. 根据通入热容器的时间，计算空气的质量。

4. 根据实验数据计算空气的比热容比γ的数值。

实验结果：经过实验测定，得到空气的比热容比γ的数值为1.4。

实验结论：通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比γ的数值，并掌握了测定比热容比γ的方法。

空气的比热容比γ的数值为1.4，这与理论值相符合，表明实验结果较为准确。

实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，由于燃烧器的火焰不稳定，导致空气通入热容器的温度波动较大。

为了解决这一问题，我们调整了燃烧器的气流量和火焰大小，使火焰保持稳定，从而减小温度波动。

实验的局限性：本实验中所测得的空气的比热容比γ的数值受到实验条件和仪器精度的影响，可能存在一定的误差。

空气比热容比的测量实验报告一、实验目的1、学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比。

2、观察热力学过程中状态的变化及基本物理规律。

3、学习使用气体压力传感器和计算机等现代实验技术手段进行实验数据的采集和处理。

二、实验原理比热容比γ是指气体定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝Cp ／ Cv 。

对于理想气体，γ值只与气体分子的自由度有关。

本实验采用绝热膨胀法测量空气的比热容比。

实验装置主要由贮气瓶、压力表、活塞、打气球等组成。

实验时，首先关闭放气阀，通过打气球向贮气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强增大。

当压强达到一定值时，突然打开放气阀，瓶内气体迅速绝热膨胀，压强急剧降低。

由于绝热膨胀过程中，气体与外界没有热量交换，内能的减少等于对外做功。

待瓶内气体温度恢复到环境温度时，再次关闭放气阀，此时瓶内气体的压强为P1。

然后用打气球缓慢打入气体，使瓶内压强再次增大到一定值，重复上述过程，测量出第二次绝热膨胀后的压强P2。

根据绝热方程PVγ ＝常数，可得：P1V1γ ＝P2V2γ由于两次膨胀过程中，贮气瓶的体积不变，即 V1 ＝ V2 ，所以：P1γ ＝P2γ则空气的比热容比γ为：γ ＝ ln(P1 ／ P2) ／ ln(V2 ／ V1) ＝ ln(P1 ／ P2)三、实验仪器1、贮气瓶：一个带有活塞和压力表的玻璃容器，用于储存气体。

2、压力表：测量贮气瓶内气体的压强。

3、打气球：用于向贮气瓶内打气。

4、计算机及数据采集系统：用于采集和处理实验数据。

四、实验步骤1、检查实验装置的气密性，确保系统无漏气现象。

2、打开计算机数据采集系统，将压力表与计算机连接好。

3、关闭放气阀，用打气球缓慢向贮气瓶内打气，使压力表读数达到一定值（例如 12 × 10^5 Pa），记录此时的压强 P1 。

4、迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，待瓶内气体温度恢复到环境温度后，关闭放气阀。

5、再次用打气球缓慢向贮气瓶内打气，使压力表读数达到与第一次相同的值，记录此时的压强 P2 。

大学物理仿真实验报告软件 04姚伟10038046一．实验名称空气比热容比测定二．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。

三．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。

实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ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（P，θ，V 1），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，θ，V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：在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ时，原状态为I（P1，θ，V1）体系改变为状态 III（P2，θ，V2），应满足：由（3）式和（4）式可得到：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。

四．实验装置图〈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位半数字电压表相接。

当待测气体压强为环境大气压P时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P+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。

一、实验名称： 空气比热容比的测量二、实验目的：测量室温下的空气比热容比；学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比；观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。

三、实验器材：储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、打气球）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆及电阻。

四、实验原理：遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；其二是测量一个系统的状态参量时，应保证系统处于平衡态。

气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比，用符号P C V C 表示（即），又称气体的绝热系数。

γpVC C γ=如图所示，实验开始时，首先打开活塞C2，储气瓶与大气相通，当瓶内充满与周围空气同压强同温度的气体后，再关闭活塞C2。

打开充气活塞C1，将原处于环境大气压强为、室温为的空气，0p 0T 用打气球从活塞C1处向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气活塞C1。

此时瓶内空气被压缩而压强增大，温度升高，等待瓶内气体温度稳定，即达到与周围温度平衡。

此时的气体处于状态I(,,)，1p 1V 0T 其中为储气瓶容积。

1V 然后迅速打开放气阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，瓶内气体做绝热膨胀，将有一部分体积为的气V ∆体喷泻出储气瓶。

当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强，瓶内0p 温度下降到（<）,此时，立即关闭放气阀门C2,。

由于放气过程较快，1T 1T 0T 瓶内保留的气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。

1p 1V 0T II 0p 2V 1T由于瓶内气体温度低于室温，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达1T 0T 到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。

稳定后的气体状态为(0T 1p III ,,)，从状态到状态的过程可以看作是一个等容吸热的过程。

2p 2V 0T II III 总之，气体从状态I 到状态是绝热过程，由泊松公式得：II (1)110101p p T T γγγ-γ-=从状态到状态是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得II III 0210p p T T =（2）由以上两式子可以得到11200p p P P γγ-⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ （3）两边取对数，化简得 （4）()()0121lg lg /lg lg p p p p γ=--利用 （4）式，通过测量、和的值就可求得空气的比热容比的值。

大学物理实验空气比热容比的测定实验报告一、实验目的1、学习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、掌握用气体压力传感器和温度传感器测量气体的压强和温度的原理和方法。

二、实验原理气体的比热容比γ定义为气体的定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝ Cp ／ Cv。

对于理想气体，γ只与气体分子的自由度有关。

本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

实验装置如图1 所示，主要由储气瓶、打气球、U 型压力计、传感器等组成。

图 1 实验装置示意图实验中，首先关闭放气阀，通过打气球向储气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强升高。

此时瓶内气体处于状态Ⅰ（P1、V1、T1）。

然后迅速打开放气阀，瓶内气体绝热膨胀，压强迅速降低，经过一段时间后达到新的平衡状态Ⅱ（P2、V2、T2）。

由于过程绝热，满足绝热方程：P1V1^γ ＝P2V2^γ又因为放气过程较快，瓶内气体来不及与外界交换热量，可近似认为是绝热过程。

同时，实验中储气瓶的容积不变，即 V1 ＝ V2，所以有：P1^γ ＝P2^γ两边取对数可得：γ ＝ ln(P1) ／ ln(P2)通过测量状态Ⅰ和状态Ⅱ的压强 P1 和 P2，即可计算出空气的比热容比γ。

三、实验仪器1、储气瓶2、打气球3、 U 型压力计4、压力传感器5、温度传感器6、数据采集器7、计算机四、实验步骤1、仪器连接与调试将压力传感器和温度传感器分别与数据采集器连接，再将数据采集器与计算机连接。

打开计算机上的实验软件，对压力传感器和温度传感器进行校准和调试。

2、测量初始状态参数关闭放气阀，用打气球缓慢向储气瓶内打气，直至 U 型压力计的示数稳定在一定值，记录此时的压强 P1 和温度 T1。

3、绝热膨胀过程迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，当 U 型压力计的示数稳定后，记录此时的压强 P2 和温度 T2。

4、重复实验重复上述步骤 2 和 3，进行多次测量，以减小实验误差。

测定空气比热容比实验报告1. 引言本实验旨在测定空气的比热容比。

比热容比是指在等压条件下，单位质量的气体在加热过程中温度变化与吸收的热量之比。

了解空气的比热容比对于工程和科学研究中的热力学计算非常重要。

本实验采用了基于加热水的方法，通过测量水的温度变化和吸收的热量，来计算空气的比热容比。

2. 实验设备和原理2.1 实验设备•热水浴•温度计•水•容器•空气2.2 实验原理实验原理基于热力学第一定律和理想气体状态方程。

根据热力学第一定律，吸收的热量可以用来加热水和加热容器中的空气。

根据理想气体状态方程，可以得到空气的比热容比。

实验中，将一定质量的水倒入容器中，然后将容器与热水浴连接。

通过控制热水浴的温度，使得容器内空气的温度升高。

同时，使用温度计测量水的温度变化，以计算吸收的热量。

3. 实验步骤3.1 实验准备1.准备实验设备，包括热水浴、温度计、水和容器。

2.将一定质量的水倒入容器中。

3.2 实验操作1.将容器与热水浴连接，确保连接口密封。

2.打开热水浴的电源，并设置合适的温度。

3.开始记录水的初始温度，并随时间测量水的温度变化。

4.在实验过程中，保持热水浴的温度稳定，并记录吸收的热量。

3.3 数据处理1.根据实验记录的温度变化和吸收的热量，计算空气的比热容比。

2.使用所得结果对实验数据进行验证，并计算误差。

4. 实验结果与讨论根据实验数据处理，我们得到了空气的比热容比。

通过对比实验数据和理论值，可以评估实验的准确性和精确度。

5. 结论通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比。

实验结果与理论值基本吻合，验证了实验的准确性和精确度。

6. 实验改进尽管本实验取得了较好的结果，但仍可以在以下方面进行改进：1.提高实验的精确度，可以增加实验数据采集的频率。

2.扩大样本容量，增加重复实验次数，以提高数据的可靠性。

3.进一步改进实验设备和操作流程，以提高实验的稳定性和可重复性。

7. 参考文献[1] 《物理实验教程》[2] Smith, J. M., & Van Ness, H. C. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. McGraw-Hill Education.。

一、实验目的1. 了解空气比热容比的概念和意义。

2. 掌握绝热膨胀法测定空气比热容比的方法。

3. 通过实验，验证热力学基本规律在气体状态变化过程中的应用。

二、实验原理空气的比热容比（γ）是描述气体在绝热过程中，压强与温度变化关系的物理量。

对于理想气体，比热容比定义为定压比热容（Cp）与定容比热容（Cv）的比值，即γ = Cp/Cv。

实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

根据热力学第一定律，在绝热过程中，气体对外不做功，内能的变化等于吸收的热量。

设气体初态压强为P0，温度为T0，体积为V0，末态压强为P1，温度为T1，体积为V1，则有：ΔU = Q + W由于绝热过程，Q = 0，且W = 0，因此ΔU = 0。

根据理想气体状态方程，有：P0V0/T0 = P1V1/T1联立以上两式，可得：γ = (Cp/Cv) = (P0V0/T0) / (P1V1/T1)三、实验仪器与材料1. 气体压力传感器2. 电流型集成温度传感器3. 贮气瓶4. 进气活塞5. 放气活塞6. 温度计7. 计时器8. 计算器四、实验步骤1. 将气体压力传感器、电流型集成温度传感器连接到相应的仪器上。

2. 将进气活塞和放气活塞分别安装在贮气瓶的两个端口。

3. 将贮气瓶置于室温下，等待气体温度稳定。

4. 打开进气活塞，将气体压力传感器探头伸入贮气瓶内，调整进气速度，使气体充满贮气瓶。

5. 关闭进气活塞，记录气体压强P0和温度T0。

6. 等待一段时间，使气体温度稳定。

7. 突然打开放气活塞，使气体与大气相通，迅速关闭放气活塞。

8. 观察气体温度变化，记录气体温度达到T1时对应的压强P1。

9. 重复实验步骤4-8，至少进行三次实验，取平均值。

五、数据处理与结果分析1. 根据实验数据，计算空气的比热容比γ。

2. 分析实验误差来源，如仪器精度、操作误差等。

3. 将实验结果与理论值进行比较，分析实验误差。

六、实验结果与讨论1. 实验结果：通过实验，得到空气的比热容比γ为1.40，与理论值1.4接近。

空气比热容比测定实验【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。

【实验原理】对理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之关系由下式表式：R C C v p =- （1）（1）式中，R 为气体普适常数。

气体的比热容比γ值：vp C C =γ （2）气体的比热容比γ现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，γ值经常出现在热力学方程中。

测量γ值的仪器如图1所示，以贮气瓶内空气作为研究的热学系统，进行如下实验过程。

1）先打开放气阀C2，贮气瓶与大气相通，再关闭C2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体 （020,,T V P ）（其中0P 为环境大气压强、0T 为室温，2V 表示贮气瓶体积）2） 打开充气阀C1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀C1。

此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。

等待内部气体温度稳定，且达到与环境温度相等，此时的气体处于状态（021,,T V P ）。

3） 迅速打开放气阀C2，使瓶内空气与大气相通，当瓶内压强降至0P 时，立刻关闭放气阀C2，将有体积为V ∆的气体喷泻出贮气瓶。

把瓶中保留的气体作为研究对象，由于放气过程较快，瓶内剩下的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀过程。

在此过程进行之后，瓶中剩下的气体由状态I （011,,T V P ）转变为状态II （120,,T V P ），其中1V 为瓶中保留气体在状态I （01,T P ）时所占的体积。

4） 由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为2P ，气体状态变为III （022,,T V P ）。

从状态II 至状态III 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。

总之，由状态I 至状态II 至状态III 的过程如图(a)、(b)所示。