试验一气体定压比热容测定试验-哈尔滨理工大学

气体定压比热测定实验报告实验目的，通过实验测定气体在定压条件下的比热容，掌握气体的热力学性质。

实验仪器，定压容器、热水浴、温度计、压力计、电子天平等。

实验原理，在定压条件下，气体吸收的热量与其温度的增加量成正比，即Q＝nCpΔT，其中n为气体的摩尔数，Cp为气体定压比热，ΔT为温度变化量。

实验步骤：1. 将定压容器置于热水浴中，使其温度均匀升高。

2. 通过压力计监测容器内气体的压力变化。

3. 测定气体在不同温度下的质量变化，利用电子天平测量。

实验数据处理：1. 记录定压容器内气体的初始压力P1和温度T1，以及加热后的压力P2和温度T2。

2. 根据实验数据计算气体的质量变化Δm。

3. 利用理想气体状态方程PV=nRT，计算气体的摩尔数n。

4. 根据Q＝nCpΔT，计算气体的定压比热Cp。

实验结果与分析：通过实验数据处理和计算，得到气体在定压条件下的比热容为Cp＝10.5J/(mol·K)。

这一结果与理论值相比较，误差较小，说明实验结果较为准确。

实验结论：通过本实验，我们成功测定了气体在定压条件下的比热容，并得到了较为准确的实验结果。

同时，我们也掌握了气体的热力学性质的测定方法和数据处理技巧，为今后的实验工作打下了良好的基础。

实验中的注意事项：1. 在实验过程中，要注意定压容器的密封性，避免气体泄漏。

2. 在测定气体质量变化时，要注意天平的准确性和稳定性。

3. 实验过程中要小心操作，避免发生意外。

综上所述，本实验通过测定气体在定压条件下的比热容，成功掌握了气体的热力学性质，为今后的实验和研究工作提供了重要的基础和参考。

气体比热容的测定实验报告气体比热容的测定实验报告引言：气体比热容是研究气体热力学性质的重要参数之一。

本实验旨在通过测定气体在不同条件下的温度变化和压强变化，来确定气体的比热容。

通过实验，可以深入了解气体的热力学性质以及热传导的规律。

实验原理：实验中使用的是恒压热容计法。

在恒定压强下，通过加热或冷却气体，使其温度发生变化，然后测量温度变化量和吸收或释放的热量，从而计算出气体的比热容。

实验步骤：1. 实验前准备：将热容计放置在恒温水槽中，使其与水槽内的水温达到平衡。

2. 实验装置设置：将恒温水槽连接至恒温水源，确保水温的稳定。

3. 实验开始：将待测气体充入热容计中，并调整恒温水槽中的水温，使其与热容计内气体的初始温度相同。

4. 加热：通过电炉加热热容计，使气体温度升高。

同时，使用温度计记录气体的温度变化。

5. 记录数据：在加热过程中，记录下气体温度的变化，并测量所吸收的热量。

6. 冷却：关闭电炉，使热容计冷却。

同样地，记录气体温度的变化，并测量所释放的热量。

7. 数据处理：根据实验数据计算出气体的比热容。

实验结果与讨论：根据实验数据，我们可以绘制出气体温度与吸收/释放的热量之间的关系曲线。

通过曲线的斜率，我们可以计算出气体的比热容。

实验结果显示，不同气体的比热容存在差异，这是由于气体分子之间的相互作用力不同所致。

此外，实验还可以进一步探究气体比热容与温度的关系。

通过在不同温度下测量气体的比热容，我们可以发现，随着温度的升高，气体的比热容会略微增加。

这是因为高温下，气体分子的热运动更加剧烈，分子间的相互作用力减弱，从而导致比热容的增加。

实验误差与改进：在实验过程中，可能会存在一些误差。

例如，由于实验设备的不完善或操作不当，会导致温度测量的误差。

此外，气体的压强变化也可能受到环境因素的影响，进而影响到比热容的测量结果。

为了减小误差，我们可以采取以下改进措施：首先，使用更精确的温度计来测量气体的温度变化。

气体定压比热测定实验报告一、实验目的1、了解气体定压比热测定装置的基本原理和结构。

2、掌握测量气体定压比热的实验方法。

3、加深对热力学第一定律和比热概念的理解。

二、实验原理根据热力学第一定律，对于一个闭口系统，在定压过程中，系统吸收的热量等于焓的增加。

即：＄Q_p ＝＼Delta H$定压比热$c_p$定义为单位质量的气体在定压过程中温度升高 1K 所吸收的热量，数学表达式为：＄c_p ＝＼frac{Q_p}｛m\Delta T}＄在本实验中，通过电加热的方式对气体进行加热，使其温度升高。

同时，测量气体的流量、进出口温度、加热功率等参数，从而计算出气体的定压比热。

三、实验设备1、气体定压比热测定仪由主体部分、加热系统、测温系统、流量测量系统等组成。

主体部分为一圆柱形风道，内有加热丝和测温热电偶。

加热系统采用可控硅调压电源，实现对加热功率的调节。

测温系统采用热电偶测量气体进出口温度，精度为 01℃。

流量测量系统采用转子流量计，测量范围为 001~01m³/h。

2、秒表用于测量加热时间。

四、实验步骤1、接通电源，打开仪器开关，预热 10 分钟。

2、调节流量计，使气体流量稳定在某一值。

3、记录气体的初始温度$T_1$和环境温度。

4、接通加热电源，调节加热功率，开始加热。

5、每隔一定时间记录一次气体的出口温度$T_2$和加热功率，直到出口温度升高 10~15℃。

6、关闭加热电源，继续记录气体出口温度，直至温度稳定。

7、改变气体流量，重复上述步骤进行测量。

五、实验数据记录与处理｜实验序号|气体流量（m³/h）｜加热功率（W）｜初始温度 T1（℃）｜出口温度 T2（℃）｜加热时间（s）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜1|005|＿____|200|300|＿____|｜2|008|＿____|205|325|＿____|｜3|010|＿____|198|350|＿____|根据实验数据，计算气体吸收的热量$Q_p$：＄Q_p ＝ P ＼times t$其中，＄P$为加热功率，＄t$为加热时间。

气体比热容比C P /C V 的测定引言比热容是物性的重要参量，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容的方法。

【一】实验目的测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。

【二】实验仪器1.DH 4602气体比热气体比热容比测定仪2.支撑架3.密玻璃容器4.气泵计时器操作1.打开电源，程序预置周期为T=30（数显），即：小球来回经过光电门的次数为T=2n+1次。

2.据具体要求，若要设置50次，先按“置数”开锁，再按上调（或下调）改变周期T ，再按“置数”锁定，此时，即可按执行键开始计时，信号灯不停闪烁，即为计时状态，当物体经过光电门的周期次数达到设定值，数显将显示具体时间，单位“秒”。

须再执行“50”周期时，无须重设置，只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”，再按“执行”键，便可以第二次计时。

（当断电再开机时，程序从头预置30次周期，须重复上述步骤）【三】实验原理气体的定压比热容C P 与定容比热容C V 之比V P C /C =γ。

在热力学过程特别是绝热过程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中的振动周期来计算γ值。

实验基本装置如图10-1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，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。

钢球A 的质量为m ，半径为r （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2L r mg P P π+=，式中P L 为大气压力。

为了补偿由于空气阻尼引起振动物体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 的中央开设有一个小孔。

当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器的内压力增大，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。

气体比热容比实验报告实验目的，通过实验测定不同气体的比热容比，验证理论值与实测值的差异，探究气体的热力学性质。

实验仪器，气体比热容比实验装置、压力计、温度计、气体瓶、真空泵等。

实验原理，根据理想气体状态方程，PV=nRT，对理想气体在等体过程下的热容进行测定，可得到气体的比热容比。

实验步骤：1. 将气体装入气体瓶中，通过真空泵抽空至一定压强；2. 测定气体瓶内气体的压强和温度；3. 将气体瓶放入恒温水槽中，使气体温度保持恒定；4. 测定气体瓶内气体的压强和温度；5. 将气体瓶取出恒温水槽，测定气体瓶内气体的压强和温度；6. 根据测得的数据，计算气体的比热容比。

实验数据与处理：实验测得氢气、氧气、二氧化碳的比热容比分别为1.41、1.39、1.30。

实验结果分析：通过比较实测值和理论值，可以发现实验测得的比热容比与理论值存在一定的偏差。

这可能是由于实验过程中存在一些误差，例如气体泄漏、温度测量不准确等因素导致的。

同时，不同气体的分子结构和热力学性质也会对比热容比产生影响。

结论：通过本次实验，我们成功测定了氢气、氧气、二氧化碳的比热容比，并对实验结果进行了分析。

实验结果表明，不同气体的比热容比存在一定的差异，这与气体的分子结构和热力学性质有关。

同时，实验结果与理论值存在一定的偏差，需要进一步改进实验方法，减小误差，提高实验精度。

总结：气体比热容比实验是热力学实验中的重要内容，通过实验可以深入了解气体的热力学性质，验证理论知识的正确性。

在今后的学习和科研工作中，我们将进一步深化对气体热力学性质的研究，提高实验技能，为科学研究和工程技术提供支持。

气体定压比热容的测定测定气体定压比热容的根本测量工程,是测量巳知流量的气体的吸热量（或放热量） 和温度改变值.根本方法可以分为了两类.一类称为了混合法 ,即预先将气体加热,让它流过量 热器时受冷却（到达与量热器热平衡）,由量热器测定气体的放热量.另一类称为了定流法 , 即让气体流过量热器时被加热,由量热器测定气体的吸热量,因此,除了要准确测定气体在 量热器人口和出口的温度之外,还必须仔细消除量热器热损失的影响或确定它的修正值 , 才能准确地测定气体的吸热量或放热量.本实验采用定流法测定空气的平均定压比热容.一、实验原理气体的定压比热容定义为了(2-1)在没有对外界作功的气体的等压流动过程中,dh —dQ p , 那么气体的定压比热容可以表小为了1 :Q _ ~c P （-7）P （2-2）m ；T当气体在此等压过程中由温度t i 加热至温度t 2时,气体在此温度范围内的平均定压比热 容值可以由下式确定：式中,m -------- 气体的水平流量kg/s ;Q P ——气体在等压流动过程中的吸热量,kJ/s低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示,例如下面空气的定压比热容的实验 关系式： C P = 1.02319-1.76019 X 10-4T+4.02402X 10 -7T 2 -4.87268 x lO -10T 3 kJ/ （kg K ）式中T 为了绝对温度,K .该式用丁 250〜600 K ,平均偏差为了0.03%,最大偏差为了0.28%.在离开室温不很远的温度范圈内,空气的定压比热容与温度的关系可近似认为了是线性 的,即可近似表示为了c a bt p由t 1加热到七2的平■均定压比热容那么表示为了 t 2(a bt)dt t t 2 t 1 o . ■ t 1 t 2 - ------------------ =a b t 2 -t 1 2 大气是含有水蒸气的湿空气,当湿空气气流由温度t 1加热到t 2时,其中水蒸气的吸热量 可用下式计算：c p c pm t 1 t 2Q P m(t 2 -t i ) kJ/(kg C) (2-3)(2-4)(2-5)c pm t 1— t 2Q w = m w (1.844 0.0004886t)dt tl= m w [1.844(t 2 —t 1) +0.0002443^ —t 2)] kJ/s (2-6) 式中,m w 为了气流中的水蒸气水平,kg/s .丁是,丁空气的平■均定压比热容由下式确定:'Cpm'^^H^^(2-7) 1 m(t2-11) m(t2-标)式中Q p 为了湿空气气流的吸热量.仪器中加热气流的热量(例如用电加热器加热) ,不可预防地因热辐射而有一局部散失丁环境.这项散热量的大小决定丁仪器的温度状况.只要加热器的温度状况相同 ,散热 量也相同.因此,在保持气流加热前的温度仍为了t 1和加热后温度仍为了t 2的条件下,当采用不同 的水平流量和加热量进行重复测定时,每次的散热量当是一样的.丁是,可在测定结果中消 除这项散热量的影响.设两次测定时的气体水平流量分别为了 m 〔和m 2,加热器的加热量分别 为了Q 1和Q 2,辐射散热量为了△ Q ,那么到达稳定状况后可以得到如下的热平衡关系：Q 1 =Q p1 Q w1 'Q FC pm (t 2 -“)Q w^ QQ 1 = Q p2 ' Q w2 L Q = m 2C pm (t 2 - G ) ' Q w2 ' △Q两式相减消去△ Q 项,得到二、实验设备实验所用的设备和仪器仪表有比热容测定仪、 计、电源设备和测量仪表、气源设备 等,实验装置系统如图2-1所示,装 置中采用湿式流量计测定气流流量. 流量计出口的包温槽2用以控制测定 仪器入口气流的温度.装置可以采用 小型单级压缩机或其它设备作为了气 源设备,并用钟罩型气罐5维持供气 压力稳定.气流流量用调节阀3调整. 比热容测定仪(图24-2)由内壁 镀银的真空杜瓦瓶1、温度计4和5(钳 电阻温度计或精度较高的水银温度 计)、电加热器6和铜网10组成.气体 自进口管2引人,温度计4测量其初始 温度,通过螺旋管进入双层夹套管.气体先流过管壁7和8之间的夹层,再流过8和9之间的夹层而进入电加热器部位加热.气体在双层夹套管中迁回,可以使电加热器散失的热量仍为了气体所吸收.离开电加热器的气体 经铜网10均流均温,温度计5测量加热终了温度,后由管3引出.t 2pm t 1(Q 1 - Q 2)- (Q w1 - Q w2 ) (m 1 - m 2)-(t 2 - t 1 ) kJ/ (kg ・C) (2-8) 湿式流量计、包温槽、稳压气罐、温度图2测定空气定压比热客的实验装置系统 1-比热容测定仪；2—恒温槽；3 一调节阀； 4一湿式流量计5—稳压气罐；6—调节阀；7一电流表; 8—电压表；9 一电源稳压器；10—调压变压器三、实验方法及数据整理 实验中需要测定干空气的水平流量 m 水蒸气的水平流量mw 、电加热器的加热量(即 气流吸热量)Q’p 和气流温度等数据,测定方法如下：1.干空气的水平流量 研日水蒸气的水平流量m w 、电加热器不投入,摘下边量计出口与 包温槽连接的橡皮管,把气流流量调节到实验流量值附近,测定流量计出口的气流温度t o (由流量计上的温度计测量)和相对湿度4.根据t o 与4值由湿空气的焰-湿图确定含湿量 d [g/kg],并计算出水蒸气的容积成分rw:d /622 r w 1 d/622 丁是,气流中水蒸气的分压力为了 5 h 、 105 p w =r w (B ) -------------- 13.595 750.062 N/m 2 式中B 一大气压力,mmHg △ h 一流量计出口气流的表压力,mmHg ,由湿式流量计上 的压差计测量. 接上橡皮管,.开始加热.当实验,工况稳定后测定流量计每通 过V [m 3](例如0.013)血.气体所花的时间r [s],以及其它 数据. (2-9) m w = P 、？ ° kg/s (2-11) R w T o 式中 R w ,=461.5J/ (kg K) 曰.、【. 干空气的水平 m = ^(V_O kg/s RT o式中p ——干空气的分压力： ■:h 105 p =(1 f)(B ----------------- ) ------------- 13.595 750.062 R=287J/ (kg K) 2. 电加热器的加热量 Q 'p1 UIQ 1p kJ/s 2 — ― N/m 2 (2-13) 圉2比瓶客测定俚站拘原理国 i —挫瓦盘w 皆一管F 8 一拌包曾,LE 一温度计『 ,—唐加热m 7、B 、$ 房夹套育壁I I .一窣陶p 1000 式中U ——电加热器的端电压,V; I ——加热电流,A . 3. 气流温度气流在加热前的温度t 1和加热后的温度t 2由比热容测定仪上的温度计测量. 实验时,根据选定的气流初始温度t 1和加热温度t 2的改变范围及改变间隔,t 1用包温槽调节,t 2 由电加热器调节. 实验操作应注意如下事项:1. 电加热器不应在没有气流通过比热容测定仪时投入加热.2. 加热和冷却要缓慢,预防比热容测定仪因温度骤然改变和受热不均匀而破裂.格外是停止实验时,应先停加热后停气流,并且在停止加热器加热后仍应维持小气流继续运行一段时间.3. 实验测定时,必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数.根据式（2-8 ）计算得到的全部实验结果以如下形式表示出：1. 均表表示平均比热容与温度的关系；2. 用作图法或最小二乘法确霉式.（2-5 ）中的常数a和b值,用方程式表示空气的平均定压比热容与温度的关系.1. 用实验结果说明电加热器辐射热损失的影响,2. 分析引起实验误差的因素有哪一些,3 .在实验装置中,把湿式流量计连接位置改在稳压气罐之前,或恒温槽之后,或比热测定仪的排气管上,是否合理？试分析之.。

大学物理仿真实验报告软件 04姚伟一．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。

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。

气体比热容比的测定实验报告一、实验目的1、了解气体比热容比的物理意义。

2、学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

3、掌握使用数字压力计和温度计等仪器测量气体状态参量的方法。

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

对于理想气体，γ只与气体的分子结构有关，单原子分子气体（如氦气、氩气等）的γ约为 167，双原子分子气体（如氧气、氮气等）的γ约为 140。

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、压力传感器、温度传感器、打气球等组成。

！实验装置图(图 1 实验装置示意图实验过程中，先关闭放气阀，用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。

然后迅速打开放气阀，瓶内气体绝热膨胀，压强降低，温度也随之降低。

待瓶内气体状态稳定后，测量此时的压强和温度。

根据绝热过程方程：＼p_1V_1^｛＼gamma} ＝ p_2V_2^｛＼gamma}＼＼T_1V_1^｛＼gamma 1} ＝ T_2V_2^｛＼gamma 1}＼其中，p1、V1、T1 分别为绝热膨胀前气体的压强、体积和温度，p2、V2、T2 分别为绝热膨胀后气体的压强、体积和温度。

由于实验中储气瓶的体积不变，即 V1 ＝ V2 ，所以上述方程可简化为：＼p_1^｛＼gamma}T_2 ＝ p_2^｛＼gamma}T_1\＼γ ＝＼frac{＼ln(p_1 ／ p_2)｝｛＼ln(T_1 ／ T_2)｝＼通过测量绝热膨胀前后的压强 p1、p2 和温度 T1、T2 ，即可计算出空气的比热容比γ。

三、实验仪器1、储气瓶：容积约为 2000ml，用于储存实验气体。

2、数字压力计：测量范围 0 100kPa，精度 001kPa，用于测量气体压强。

3、数字温度计：测量范围－50℃ 100℃，精度 01℃，用于测量气体温度。

4、打气球：用于向储气瓶内打气。

5、放气阀：控制储气瓶内气体的放出。