1空气定压比热的测定

空气定压比热测定实验报告实验目的：1. 理解热容量的概念；2. 熟悉空气定压比热的测定实验方法；3. 掌握不同物质的空气定压比热的测定方法。

实验原理：在常压条件下，气体的温度升高 1 K 时，流经气体的热量为 Q，气体的空气定压比热容量定义为：$C_p=\frac{Q}{m\Delta T}$，其中，m 为气体的质量，$\Delta T$ 为气体温度的变化量。

实验仪器及材料：1. 恒温水槽2. 数字温度计3. 外径不同的玻璃管和橡胶管4. 热水5. 实验气瓶6. 大气压计7. 线性规8. 秤盘实验步骤：1. 将玻璃管垂直地插入坩埚中，用粘土将其封住；2. 将实验气瓶接在玻璃管上，用橡胶管连接管子和气瓶；3. 用热水调节恒温水槽的温度为30℃，将玻璃管浸入水槽中，调节玻璃管内的空气温度；4. 记录恒温水槽的温度和大气压力；5. 制备一个称重纸，将其置于秤盘上；6. 打开气瓶上的活门，用线性规的一端钳紧玻璃管口，用另一端在称重纸上挂重物，拉起玻璃管口使活门关闭；7. 记录下线性规的测量读数，用数码温度计测量水槽中的温度，记录大气压力；8. 将秤盘放入水槽中，用数码温度计测量秤盘的温度；9. 将水槽中的温度升高十度左右，重复上述操作直到气体温度升高十度左右；10. 记录实验数据。

实验数据记录：空气气瓶重量：m1 = 51.23g瓶子和气瓶的总重量：m2 = 255.70g秤盘重量：m3 = 2.56g线性规示值：L1 = 0.931cm恒温水槽温度：t1 = 30℃水槽中的温度：t2 = 42.3℃秤盘的温度：t3 = 41.8℃大气压力：P = 100.3kpa数据计算：1. 空气瓶质量：m = m2 - m1 = 204.47g2. 称重纸上的重物质量：m' = L1 * S，其中，S 为重物的比重，这里取 S = 8.96，得到 m' = 8.33g；3. 空气瓶内空气质量：m_air = m' - m3 = 5.77g；4. 空气定压比热容量：$C_p=\frac{Q}{m_{air}\Delta T}$，其中，$\Delta T=t2-t1=12.3℃$，$Q=\frac{g \cdotT_1}{S}=\frac{(m2+m){C_p}(t2-t3)}{S}$；5. 计算空气定压比热容量，得到 $C_p=1.01J/g·K$。

空气定压比热测定实验报告一、实验原理及过程简述实验原理：气体的定压比热定义为：在没有对外界作出功的气体的等压流动过程中，，则气体的定压比热可表示为： 式中 —气体的质量流量，—气体在定压流动过程中的吸热量，低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示，例如空气的定压比热容的实验关系式：在与室温相近的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似看为线性的，可近似表示为：由T 1加热到T 2的平均比热容大气是含水蒸气的湿空气，当湿空气气流由T 1加热到T 2时，其中水蒸气的吸热量可用下式计算： 式中，为气流中的水蒸气质量，。

于是，干空气的平均定压比热容由下式确定：为湿空气气流的吸热量。

实验过程：1、用温湿度计表测量空气的干球温度及相对温度，由湿空气的焓-湿图确定含湿量，并计算出水蒸气的容积成分。

2、调节加热器功率，使出口温度升高至一定温度，当实验工况稳定后测定每10升气体通过流量计所需时间；比热仪进口温度和出口温度；当地大气压力和流量计出口处的表压；电热器的功率W 。

实验中需要计算干空气的质量流量、水蒸气的质量流量，电加热器的放热量，水蒸气吸收热量等数据并记录。

pT h Cp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=mQ d dh g=)(1221T T mQ CpmgT T -=m s kg gQ s kJ 263101658.01006791.09705.0T T C p --⨯+⨯-=K kg kJ ⋅bT a Cp +=2)(12122121T T ba T T dtbT a C T T T Tpm ++=-+=⎰Kkg kJ ⋅dT m Q T T w w⎰-⨯+=21)105345.06878.1(3 )](102672.0)(6878.1[2122312T T T T mw -⨯+-=- s kJ w ms kg )()(121221T T m Q Q T T m Q Cpm g wg g T T --=-= K kg kJ ⋅wQ),(0K T ϕw r ),(s τ),(1K T ),(2K T ),(Pa B ),(2O mmH h ∆g m w m图二4.根据上式计算得到的实验结果以如下形式表示出：(1)列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定常数a和b值，用方程式表示空气的定压比热容与温度的关系。

实验一 气体定压比热容的测定一、 实验目的1. 掌握气体定压比热测定装置的基本原理。

2. 熟悉本实验中的温度、压力、热量（加热功率）、湿空气流量的测量方法。

3. 掌握由基本数据计算出定压比热值和求得定压比热公式的方法。

4. 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。

二、实验原理根据定压比热的定义：c p =δqdT (1) δq =c p ·dT (2) Q =q m ∫c p ·dt t2t 1(3)气体定压比热容的积分平均值：c p |t 1t2=Qqm (t 2−t 1)=Qq m △t(4)式中,Q ——气体在定压流动过程中由温度t 1被加热到t 2时所吸收的热量，W ； q m ——气体的质量流量, kg/s ；△t ——气体定压流动受热的温升，℃。

因此，准确的测出气体的定压温升△t ，质量流量q m 和加热量Q ，就可以求得气体由温度t 1被加热到t 2时的平均定压比热容c p |t 1t2（J /(kg ·℃）。

在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即c p =a +bt (5)温度t 1至t 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度t m =t 1+t 22下气体的真实比热容，即c p |t 1t2=a +bt m (6) 改变t 1和t 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。

三、实验装置实验装置由风机、湿式气体流量计、比热仪主体、电功率调节器和温度测量系统等组成（如图1所示）。

图1 实验装置示意图1.电箱2.离心式鼓风机3.湿式气体流量计4.比热仪主体5.干球温度6.进口温度7.出口温度8.外热式电烙铁芯9.铜闸阀10.湿球温度11.U型压力计图2 比热仪主体实验时，被测空气（也可以是其它气体）由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。

在此过程中，分别测定：空气在流量计出口处的湿球温度t w（℃）和干球温度t0（℃）；气体经比热仪主体的进出口温度t1、t2（℃、℃）；电加热器的输入电压U（V）和输入电流I（A）；气体的体积流量q v（m3/s）以及实验时相应的大气压p b（Pa）和流量计出口处的表压p e（Pa）。

空气比定压热容的测定气比定压热容的测定一、实验目的(1)了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法。

(2)掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。

(3)掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容。

(4)列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。

二、实验原理实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容，即根据()()[]K kg /kJ 1221•-=t t m Q c p t t p 确定，式中：m 为气体的质量流量，kg/s ；p Q 为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s 。

在距室温不很远的温度范围内，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似表示为bt a c p +=，由1t 加热到2t 的平均比热容为2)(21122121t t ba t t bt a c t t t t p ++=-+=⎰，因此，若以221t t +为横坐标，p c 为纵坐标，则可根据不同温度范围内的平均比热容确定截距a 和斜率b ，从而得出比热容随温度变化的近似关系式。

（1）空气中水蒸气容积成分iv ϕ的确定。

大气是含有水蒸气的湿空气，当湿空气的温度由1t 加热到2t 时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t 、w t ，从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度ϕ，再由ϕ和干球温度t 从湿空气的焓湿图查出含湿量d ，则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分（也称为体积分数） %100622/1622/iv ⨯+=d d ϕ式中：d 为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。

（2）湿空气的吸热量p Q 的确定。

当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸收的热量即为电热器消耗的电功率。

功率的测定方法有两种，一种是根据测量的电压和电流计算；另一种由功率表直接测量。

吸热量的单位为kJ/s 。

（3）干空气质量流量m 的确定）（15.27305.287/1000/10)1()8.9(iv 0+⨯⨯-⨯∆+==t h p T R V p m a a a a τϕ 式中：0p 为当地的大气压力，Pa ；a p 为干空气的压力，Pa ；a V 为干空气的体积，m 3；a R 为干空气的气体常数，）（K kg J/•；h ∆为流量计出口处的表压力，mmH 2O ；t 为流量计出口处的温度，℃；τ为每10L 气体通过流量计所需的时间，s 。

干气体定压比热测定实验干气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。

实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。

一、实验目的1. 了解实验装置的基本原理和结构。

2. 熟悉温度、压力、热量、流量等基本量的测量方法。

3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。

4. 分析产生误差的原因及减小误差的途径。

二、实验原理本实验测定的是干空气的定压质量比热，而不是定压容积比热。

时，1kg气体温度升高1K时所吸收的热量，；时，1Nm3气体温度升高1K时所吸收的热量，。

根据定义，对于1kg工质，（1）对于mkg工质，（2）在这里我们所求的就是干空气的定压质量比热，“干”用下标“g”表示，即（3）各参数值的测定如下：（1）测定：我们将一定流量的气体通入比热仪，在比热仪中队气体进行加热后气体流出。

这样，气体进入比热仪与流出比热仪就存在了温度差，只要我们在比热仪进口设置温度计和出口设置温度计，即可求出。

（2）的测定：由于干空气的质量不好测定，我们可以测定空气的质量流量kg/s，干空气符合理想气体定律：（4）分母上，为干空气的气体常数，；为干空气热力学温度，分子上，为空气中干空气的分压力，根据道尔顿分压定律，Pa （5）空气绝对压力；为大气压，可用大气压力计测出；为U型管比压计测出的压力，U型管比压计中介质为水，则Pa （6）为U型管比压计两管液面高度差，mmH2O。

为干空气的容积百分数，我们把空气分成两个部分，一部分是水蒸气，刨除水蒸气以外就是干空气，那么；（7）为含湿量，可以通过查湿空气焓湿图求得，只要在焓湿图上确定入口空气的干球温度和湿球温度，即可求出。

为干空气流过时所拥有的体积，显然，空气流过时，干空气、水蒸气同时占有整个空间，在空间中均匀分布，即流过时的容积既是干空气的溶剂量，又是水蒸气的容积量。

我们用湿式流量计进行测定：（8）10升是指流量计指针转5圈的容积量，为转5圈所用的时间。

空气定压比热测定实验报告空气定压比热测定实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过实验测量空气的定压比热，并对理论值和实测值之间的误差进行分析和探讨。

通过这个实验，可以让学生更好地理解空气的热力学特性，提高实验操作能力和科学研究能力，为今后的科研工作打下基础。

二、实验原理热力学第一定律表明，能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。

热力学第二定律表明，热量自能量高的物体流向能量低的物体。

这些定律在空气的定压下比热测定实验中是非常重要的。

定压比热的定义为物质在固定压力下单位质量热容。

对于一个容器内的气体，温度升高后，气体分子的热运动增强，分子间相互碰撞的力量也会增大，从而使气体的内能增加。

根据热力学第一定律的原理，内能的变化量等于热量和做功之和。

由于在定压下，气体的压强保持不变，因此，气体所做的功可以表示为W=PΔV，其中P为气压，ΔV为气体体积的改变量。

当气体在定压下吸收一定量的热量Q 时，内能增加ΔU=Q-W，由此可得定压比热：Cp=Q/mΔT其中m为气体质量，ΔT为气体所吸收的温度变化（Tf-Ti）。

三、实验仪器1.定容量热器2.热电偶温度计3.电子天平4.压力计四、实验流程1.将热水倒入定容量热器中，温度调至室温+3°C。

2.测试质量为m=0.3g的铜棒的质量，并记录其质量。

3.将铜棒插入设有不漏气的塞子中的热水中，使其达到热平衡。

4.测量热水温度并记录为Ti。

5.将定容量热器加热，使温度上升至90°C左右，并记录温度Tf。

6.较为精确地将铜棒从热水中移动到定容量热器内，此时间隔应尽可能短。

7.立即记录塞子内铜棒的温度，再记录等待2-3分钟后铜棒温度的变化，直到温度基本稳定。

8.根据热力学公式，计算空气的定压比热。

9.重复以上实验，取得一系列数据，并计算试验值的平均值。

五、实验结果在实验中取得了以下数据：Ti = 24°CTf = 89°Cm = 0.3gΔT = 11°C充气前和充气后气压差值为ΔP=4.4kPa通过计算得出的定压比热实验值为Cp=1.008 J/g·℃。

实验一 气体定压比热容的测定一、实验目的1． 掌握气体比热容测定装置的基本原理，了解辐射屏蔽绝热方法的基本思路； 2． 进一步熟悉温度、压力和流量的测量方法；3． 测定空气的定压比热容，并与文献中提供的数据进行比较。

二、实验原理按定压比热容的定义， Tq c pp d δ=T c q p p d ⋅=δ⎰⋅=21d T T p p T c m Q气体定压比热容的积分平均值： Tm Q T T m Q c p p pm ∆=-=)(12 (1)式中，Q p 是气体在定压流动过程中由温度T 1被加热到T 2时所吸收的热量（W ），m 是气体的质量流量（kg/s ）,△T 是气体定压流动受热的温升（K ）。

这样，如果我们能准确的测出气体的定压温升△T ，质量流量m 和加热量Q ，就可以求得气体的定压比热容c pm 。

在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即 c p =a +bT不难证明，温度T 1至T 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度T m =( T 1+T 2)/2下气体的真实比热容，即c pm =c p [(T 1+T 2)/2]=a+b T m (2)据此，改变T 1或T 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。

三、实验设备实验所用的设备和仪器主要有风机、流量计、比热仪主体、调压变压器、温度计等。

实验时，被测气体由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。

在此过程中，分别测定：在流量计出口处的干、湿球温度T 0和T w ，气体流经比热仪主体的进出口温度T 1和T 2；气体的体积流量V ；电加热功率P 以及实验时的大气压p b 和流量计出口处的表压p e 。

气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的功率来调节。

本比热仪可测300℃以下气体的定压比热容。

前已指出，提高测量精度的关键是提高Q p 、ΔT 和m 的测量精度，设电加热器的功率为P ，则，P=Q g +Q ζ (3)其中，Q g 是气体所吸收的热量，Q ζ是损失到环境中的热量。

气体定压比热测定实验装置实验指导书气体定压比热测定实验气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。

实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中乃至比热及混合气体（混空气）方面的知识。

本实验的目的是增加热物性研究方面的感性认识，促使理论联系实际，以利于培养同学分析问题和解决问题的能力。

一、实验目的和要求1、了解气体比热测定装置的基本原理和构思。

2、熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法。

3、掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。

4、测定自实验室至150℃只见的空气的定压比热，绘制Cp-t的关系曲线。

二、实验装置和原理装置由气源、流量计、比热仪主体、温度测量仪、湿度计和电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。

图一实验装置比热仪主体如图二所示。

多层杜瓦瓶内构件：加热管、均流网、混流网实验时，被测空气（也可以是其它气体）由气泵经转子流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。

在此过程中，分别测定：空气在缓冲罐出口处的温度（t1，℃）；气体的体积流量（V ，l/h ）；气体经比热仪主体的出口温度（t2，℃）；电热器的电压（W ，瓦）；以及实验时相应的大气压力（P ，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（△h ，毫米水柱）。

有了这些数据，并查相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（Cp ）。

气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电热口器的功率来调节。

本比热仪可测300℃以下的定压比热。

图二 比热仪主体三、实验步骤1、接通电源及测量仪表。

2、开动气泵，调节气体流量，使流量保持在额定值附近。

3、逐渐提高电热器功率，使出口温度升高至预计温度。

可根据下式预先估计所需电功率。

)(360012t t VW -=式中：W 为电热器输入功率（W ）；t1为进口温度（℃）；t2为出口温度（℃）；V 为流量（l/h ）。

4、待出口温度稳定后（出口温度在几分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据，空气在缓冲罐出口处的温度（t1，℃）；气体的体积流量（V ，l/h ）；气体经比热仪主体的出口温度（t2，℃）；电热器的输入功率（由电热器的电压和电流计算）；以及实验时相应的大气压力（P ）和流量计出口处的表压（△h ，毫米水柱）。