气体比热容比的测定实验报告及数据

实验气体比热容比测量气体的比热容比又称气体的绝热指数，是一个重要的热力学常数，气体比热容比的测量是物理学的基本测量之一，它属于量热学的范围。

本实验根据热力学原理，分别用扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器测量空气的压强和温度，从而测量空气的绝热指数。

[实验目的]1. 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；从而测量空气的绝热指数;2、观测热力学现象掌握空气的绝热指数的一种测量方法;3．了解压力传感器和温度传感器精确测量气体压强和温度的原理和方法。

[实验仪器]压力传感器和温度传感器、储气瓶、数字电压表、稳压电源等。

[实验原理]一、压力传感器与温度传感器传感器是利用某种效应将一被测量变换成易于测量的量（通常为电学量）的器件。

其种类繁多，应用广泛。

按能量变换的功能可分为：物理传感器（包括温度传感器、压力传感器、光电传感器、磁传感器、压电传感器等）和化学传感器（包括气体传感器、湿度传感器、离子传感器）。

根据传感器的工作原理不同，一般又分为物性型传感器（利用一些材料的物理特性的变化来实现检测）和结构型传感器（利用弹性管、双金属片、电感、电容器等结构元件进行测量）两种。

1、扩散硅压力传感器半导体材料（如单晶硅）因受力而产生应变时，由于载流子的浓度和迁移率的变化而导致电阻率发生变化的现象称为压阻效应。

压力传感器就是利用半导体压阻效应制成的。

图1 扩散硅压力传感器在硅膜片表面扩散一个四端元件，由于硅是各向异性材料，十字形四端应变片应设置在剪切应力最大的位置和剪切压阻系数最大的方向上。

在四端应变片的一个方向上加电流源或电压源，当有剪切应力作用时，将会产生一个垂直电流方向的电场变化，引起该方向的电位分布发生变化，从而在该方向的两端可以得到由被测压力引起的输出电压（见图1）。

扩散硅压力传感器具有体积小、灵敏度高、稳定性好等优点。

2、电流型集成温度传感器温度传感器是利用金属、半导体材料（硅、砷化镓等）的热敏特性及ＰＮ结的正向压降随温度变化的特性而制成的。

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。

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。

气体比热容比实验报告实验目的，通过实验测量不同气体的比热容比，探究气体的热力学性质。

实验仪器，气体比热容比实验装置、温度计、压力计、气体罐、热水浴等。

实验原理，根据热力学定律，我们知道气体的比热容比是一个重要的物理量，它可以反映出气体分子内部的运动方式。

在本实验中，我们将利用气体比热容比实验装置，通过测量不同气体在等压下的热容量和温度变化，来计算出不同气体的比热容比。

实验步骤：1. 将实验装置连接好，确保气体可以在等压下进行加热和冷却。

2. 用压力计测量气体的压强，并记录下来。

3. 将气体罐放入热水浴中，使气体温度升高。

4. 用温度计测量气体的温度，并记录下来。

5. 将气体罐从热水浴中取出，使气体温度降低。

6. 再次用温度计测量气体的温度，并记录下来。

实验数据处理：根据实验步骤中所得到的数据，我们可以利用热力学公式来计算出不同气体的比热容比。

首先，我们可以利用等压热容量公式来计算出气体在等压下的热容量，然后再根据温度变化来计算出气体的比热容比。

实验结果：通过实验测量和数据处理，我们得到了不同气体的比热容比。

在本次实验中，我们测量了氢气、氧气和二氧化碳的比热容比，结果分别为1.41、1.40和1.30。

这些结果与理论值相比较，误差在合理范围内，说明实验结果较为准确。

实验结论：通过本次实验，我们成功测量了不同气体的比热容比，并得到了较为准确的结果。

这些数据对于研究气体的热力学性质具有重要意义，也为相关领域的研究提供了参考。

同时，本实验也展示了实验方法的可行性和准确性，为今后的研究工作提供了基础。

总结：通过本次实验，我们深入了解了气体的比热容比，掌握了相关的实验方法和数据处理技巧。

同时，我们也认识到了实验中可能存在的误差和不确定性，这对于今后的实验设计和数据分析具有重要的指导意义。

希望通过今后的学习和实践，能够进一步提高实验技能，为科学研究做出更大的贡献。

实验二 气体比热容比C P /C V 的测定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。

如热机的效率、声波在气体中的传播特性都与气体的比热容比有关，气体比热容比是指气体的定压比热容与定容比热容的比值。

本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容比的方法。

【实验目的】1．了解气体比热容比的测量原理；2．学习用振动法测定空气的定压比热容与定容比热容之比。

【实验仪器】1.DH4602气体比热容比测定仪2.螺旋测微计3.物理天平4.气泵【实验原理】气体的定压比热容CP 与定容比热容C V 之比V P C /C =γ。

在描述理想气体的绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种。

本实验采用振动法来测量，即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C ，通过气泵上的一根细管相接，可以把气体注入到烧瓶中。

小钢球A 的质量为m ，半径为r （直径为d ），当瓶子内压力P 满足下面条件时小钢球A 处于力平衡状态。

这时20r mg P P π+=，式中P 0为大气压力。

为了补偿由于空气阻尼引起振动小刚球A 振幅的衰减，通过气体注入口C 不间断通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。

当振动小刚球A 处于小孔下方的半个振动周期时，通入气体使容器的内压力增大，引起小刚球A 向上移动，而当小刚球A 处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的膨胀气体将通过小孔流出，使小刚球下沉。

以后重复上述过程，只要适当控制注入气体的流量，小刚球A 能在玻璃管B 小孔的上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。

若小刚球偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化dP 、体积变化x r dV 2π=，由牛顿第二运动定律小刚球的运动方程为：)(222r S S d P dtx d m π== （1） 因小刚球振动过程相当快，故可以将其看作是绝热过程，绝热方程)(为常数C C PV =γ（2） 由（2）式求导得： Vx r P dP 2γπ-= （3） 将（3）式代入（1）式得小钢球做简谐振动方程04222=+x mV P r dtx d γπ 则角频率为：TmV P r πγπω242== （4） 由（4）式得： 424264Pr 4Pd T mV T mV ==γ (5) 式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。

空气比热容比的实验报告空气比热容比的实验报告一、实验目的本实验主要探究不同温度下空气的比热容比，通过对比实验数据，加深对比热容这一概念的理解，并掌握实验方法和实验数据处理能力。

二、实验原理比热容比（Specific Heat Capacity Ratio）是定压比热容与定容比热容的比值，通常用符号γ表示。

其数学定义为：γ=cp/cv其中，cp和cv分别表示定压比热容和定容比热容。

对于理想气体，根据气体状态方程，其定压比热容和定容比热容可以表示为：cp=1.00+1.08T+0.45T^2+0.0036T^3 (1)cv=cp-Rg (2)其中，T表示绝对温度（K），Rg表示气体常数。

对于实际气体，由于分子间相互作用力的存在，上述公式会有一定误差。

但实际应用中，在温度变化不大且压力不高的情况下，我们仍然可以使用这两个公式近似计算比热容比。

三、实验步骤1.准备实验器材：恒温水槽、温度计、压力计、已知容积的空气囊、加热器和绝热手套。

2.将恒温水槽设定在不同温度（如0℃、25℃、50℃、75℃和100℃），并确保恒温精度在±0.1℃之间。

3.用温度计和压力计测量空气囊内的初始温度和压力。

4.将空气囊放入恒温水槽中，保持水温略高于室温。

然后关闭水槽，等待空气囊内的气体达到热平衡。

5.使用加热器加热空气囊，使其内气体温度升高。

在加热过程中，使用绝热手套保护自己，避免热量外泄。

6.当空气囊内的气体达到预定温度时，迅速取出温度计和压力计，测量气体温度和压力。

7.根据测量数据计算定压比热容和定容比热容，并求得比热容比。

8.重复步骤3至7，在不同温度下进行多次实验，得到多组数据。

9.对实验数据进行整理和分析，得出空气比热容比的平均值和误差范围。

四、实验结果与数据分析据进行整理和分析，我们可以得出以下结论：1.随着温度的升高，空气的比热容比逐渐增大。

这可能是因为随着温度的升高，分子运动加剧，导致气体比热容增大。

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 。

气体比热容比的测定实验报告及数据一、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、掌握相关实验仪器的使用方法。

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，比热容比γ只与气体分子的自由度有关。

对于单原子分子气体（如氦气、氩气等），γ ＝ 5/3；对于双原子分子气体（如氧气、氮气等），γ ≈ 7/5；对于多原子分子气体，γ 值更大。

本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

实验装置主要由储气瓶、打气球、U 形压强计、阀门等组成。

当储气瓶内的气体被绝热压缩时，气体温度升高，压强增大；当气体绝热膨胀时，温度降低，压强减小。

通过测量气体绝热膨胀前后的压强和温度变化，可以计算出气体的比热容比。

根据绝热过程方程：＄P_1^｛1 ＼gamma}T_1^｛＼gamma} ＝ P_2^｛1 ＼gamma}T_2^｛＼gamma}＄其中，＄P_1$、＄T_1$为绝热压缩前气体的压强和温度，＄P_2$、＄T_2$为绝热膨胀后气体的压强和温度。

两边取对数可得：＄＼ln{P_1} ＋＼gamma\ln{T_1} ＝＼ln{P_2} ＋＼gamma\ln{T_2}＄整理可得：＄＼gamma ＝＼frac{＼ln{P_1} ＼ln{P_2}｝｛＼ln{T_2} ＼ln{T_1}｝＄三、实验仪器1、储气瓶：储存实验气体。

2、打气球：用于向储气瓶内充气。

3、 U 形压强计：测量储气瓶内气体的压强。

4、温度计：测量气体的温度。

5、阀门：控制气体的进出。

四、实验步骤1、实验前，检查仪器是否完好，U 形压强计是否调零，温度计是否准确。

2、打开阀门，用打气球向储气瓶内缓慢充气，直至 U 形压强计的示数达到一定值（例如 150 mmHg）。

关闭阀门，记录此时的压强$P_1$和温度$T_1$。

3、迅速打开阀门，使储气瓶内的气体绝热膨胀，当 U 形压强计的示数稳定后，关闭阀门，记录此时的压强$P_2$和温度$T_2$。

气体比热容比v p c c /的测定(振动法)实验目的：1．理解热力学过程中状态变化及基本物理规律；2. 学会用振动法测定空气的比热容比。

实验原理：基本原理如图1所示：图1 实验基本原理气体的定压比热容p c 与定容比热容v c 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，测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。

振动物体小钢球A 的直径比玻璃管B 的直径仅小0.01-0.02mm ，所以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C ，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。

为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A 振幅的衰减，因此通过C 管一直注入一个小气压的气流。

在精密玻璃管B 中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，注入气体使容器内压力增大，引起物体A 上下振动，而当物体A 处于小孔上方的半个周期时，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。

只要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。

设钢球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，刚球A 处于力平衡状态，2rmg p p l π+= 式中l p 为大气压力。

若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化dp物体的运动方程为： dp r dldx m 222π= （1） 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γpV =常数 （2）将（２）式求导数得出 Vdv p dp γ-=2r dV π= （3）将（３）代入（２）式得 ： 04222=⋅+x mV p r dtx d γπ 此式即为熟知得简谐振动方程，它得解为 ：TmV p r πγπω242== 即： 464Tpd mV =γ式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。

由气体运动论可以知道，γ值与气体分子的自由度数有关。

一、实验目的1. 通过实验测定室温下空气的比热容比。

2. 深入理解理想气体在绝热膨胀过程中的热力学规律。

3. 掌握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、实验原理空气的比热容比（γ）是指空气的定压比热容（Cp）与定容比热容（Cv）的比值，即γ = Cp / Cv。

对于理想气体，根据热力学定律，有γ = (Cp - Cv) / Cv。

本实验通过测量气体在绝热膨胀过程中的压强和温度变化，计算出空气的比热容比。

三、实验器材1. 储气瓶一套2. 气体压力传感器3. 电流型集成温度传感器4. 测空气压强的三位半数字电压表5. 测空气温度的四位半数字电压表6. 连接电缆及电阻7. 打气球8. 计时器四、实验步骤1. 将储气瓶充满与周围空气同压强同温度的气体，关闭活塞C2。

2. 将打气球连接到充气活塞C1，向储气瓶内充入一定量的气体，使瓶内压强增大，温度升高。

3. 关闭充气活塞C1，等待瓶内气体温度稳定，达到与周围温度平衡。

4. 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。

5. 使用气体压力传感器和电流型集成温度传感器实时测量瓶内气体的压强和温度变化。

6. 记录气体膨胀过程中的关键数据，如初始压强P0、初始温度T0、膨胀后压强P1、膨胀后温度T1等。

五、实验结果及数据处理1. 根据实验数据，绘制气体膨胀过程中的压强-温度图。

2. 利用理想气体状态方程 P0V0 = P1V1 和理想气体绝热方程P0^γ = P1^γ，求解空气的比热容比γ。

3. 对实验数据进行误差分析，包括系统误差和随机误差。

六、实验结果分析1. 通过实验，测量得到室温下空气的比热容比γ ≈ 1.4。

2. 分析实验结果，发现实验值与理论值基本吻合，说明本实验方法可靠。

3. 通过实验，加深了对理想气体绝热膨胀过程中热力学规律的理解。

七、实验总结1. 本实验通过测定室温下空气的比热容比，验证了理想气体绝热膨胀过程中的热力学规律。

大学物理实验6
气体比热容比的测定
实验中用到的仪器有DH4602气体比热容比测定仪和DHTC-3A多功能计时器。

在这个实验中我们可以测定空气的定压比热容与定容比热容之比。

一、实验目的
二、实验原理（图）
三、实验设备、仪器、用具及其规范
四、实验（测定）方法
五、实验记录、数据处理
六、结果分析及问题讨论
实验中的误差主要有：
（1）系统误差（测量过程中环境时刻变化，对测量结果造成误差）；
（2）随机误差（测量过程中钢球与玻璃管存在摩擦；温度的时刻变化；测量人员感觉器官不规则变化）。

气体比热容比的测定实验报告及数据课气体比热容比的测定1、学习测定空气比热容比的方法。

题教学目2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方的法。

3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度重难 1、物理天平的调节和使用。

的计算。

点 2、各物理量不确定度的计算。

教学方讲授、演示、提问、讨论、操作相结合。

学 3学时。

法时一、前言气体的定压比热容和定体比热容的比值称为比热容比。

气体的值在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。

由气体动理论可知，理想气体的值为:(1)式中为气体分子的自由度，对于单原子分子 ;对于双原子刚性分子， ;对于多原子刚性分子，。

实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方法来测定。

本实验将采用一种比较新颖的方法，即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来计算空气的值。

二、实验仪器FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25mm 外径千分尺等。

三、实验原理如图1所示，钢球A位于精密细玻璃管B中，其直径仅仅比玻璃管直径小0.01-0.02mm，使之能在玻璃管中上下移动，瓶上有一小孔C，可以通过导管将待测气体注入到玻璃瓶中。

图1 设小球质量为m，半径为r，当瓶内气压P满足下式时，小球处于平衡位置:(2)设小球从平衡位置出发，向上产生微小正位移x，则瓶内气体的体积有一微小增量:(3)与此同时瓶内气体压强将降低一微小值，此时小球所受合外力为:(4)小球在玻璃管中运动时，瓶内气体将进行一准静态绝热过程，有绝热方程:(5)两边微分，得(6)将(3)、(4)两式代入(6)式，得:(7)由牛顿第二定律，可得小球的运动方程为:(8)可知小球在玻璃管中作简谐振动，其振动周期为:(9)最后得气体的值为:(10)(10)式中右边各量可以方便测出，故可以计算出气体的值。

实验中为了补偿由于空气阻力以及少量漏气引起的小球振幅的衰减，通过C管一直向玻璃瓶中注入一小气压的气流，在玻璃管B的中部开有一小孔，当小球处于孔下方时，注入气体压强增大，使得小球往上运动;当小球越过小孔后，容器内气体经小孔流出，气体压强减少，小球将往下运动，如此循环往复进行以上过程，只要适当控制注入气体的流量，小球就能在玻璃管中小孔附近作简谐振动，其振动周期可用光电计时装置测得。

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。

气体比热容比C p /C V 的测定气体的比热容比在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。

本实验将采用一种比较新颖的方法，即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来测定空气的比热容比。

实验仪器：气体比热容比C p /C V 的测定仪测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算4242644pd T mV pr T mV==γ (4)其中：g m 01.022.11±=，mm d 004.0000.14±=，ml V 2460=。

1．接通电源，调节橡皮塞上的针型调节阀和气泵上气量调节旋钮，使小球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。

注意，气流过大或过小会造成钢球不以玻璃管上小孔为中心作上下振动，调节时需要用手挡住玻璃管上方，以免气流过大将小球冲出管外造成钢球或瓶子损坏。

2．打开周期计时装置，次数选择50次，按下复位按钮后即可自动记录振动50次所需的时间。

3．重复以上步骤5次（本实验仪器体积约为2640cm 3）。

4．*用螺旋测微计和物理天平分别测出钢球的直径d 和质量m ，其中直径重复测5次。

注意事项：1．调节气阀时一定要用手按住容器口以免小球冲出。

2．若计时器不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢球上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，此时需适当挡光。

实验目的： 实验原理：这里采用一种较新颖的方法，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，各种气体可以通过它注入到烧瓶中。

若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化d p ，物体的运动方程为：p r tx m d πd d 222= （1） 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 常数=r pV （2）将（2）式求导数得出： VV p p d d γ-=，x r V 2πd = （3） 将（3）式代入（1）式得 0πd d 4222=+x mV p r tx γ 此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为： T mV p r π2π42==γω式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。