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空气绝热指数的测定

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1 实验一 空气绝热指数的测定

一、实验目的

1.熟悉用绝热膨胀、定容加热基本热力过程与工作原理测量空气绝热指数k的实验方法。

2.通过实验，培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力。

3.通过实验，进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识。

二、实验原理

在热力学中，气体的定压比热容pc和定容比热容vc之比被定义为该气体的绝热指数，并以k表示，即/pvkcc。

本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律测定空气绝热指数k，该实验过程的pv图，如图1所示。

图1

图中AB为绝热膨胀过程；BC为定容加热过程。因为AB为绝热过程，所以

kkAABBpVpV （1）

BC为定容过程，所以BCVV。

假设状态A与C所处的温度相同，对于状态A、 C可得：

AACCpVpV （2）

将（2）式两边k次方得

()()kkAACCpVpV

（3）

比较（1）、（3）两式可得

kkCAABpppp kAABCpppp

将上式两边取对数，可得

2 ln/ln/ABACppkpp （4）

因此，只要测出A、B、C三个状态下的压力Ap、Bp、Cp，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数 k。

三、实验设备

本实验的实验设备如图2所示。实验时，通过气囊4对有机玻璃容器1进行充气至状态A，由U型管压力计3测得状态A的表压Ah(mmH2O)，如图３状态A。选取容器内的气体作为研究对象，其体积为AV，压力为Ap，温度为AT。压力稳定后，通过放气阀门5突然放气并迅速关闭，使其压力与大气压力相平衡，此时的气体膨胀至整个容器（体积为BV），膨胀过程结束后，aBpp（大气压力）。由于此过程进行得十分迅速，忽略过程的热交换，因此可认为此过程为定量气体的绝热膨胀过程，即由状态A（Ap、AV、AT）绝热膨胀至状态B（Bp、BV、BT）（注意BV等于容器体积，AV为一小于容器体积的假象体积）。处于状态B的气体，由于其温度低于环境温度，则刚性容器内的气体通过容器壁与环境交换热量，持续约30分钟左右，当容器内的气体温度与环境温度相等时，系统处于新的平衡状态C (Cp、CV、CT)。若忽略刚性容器的体积变化，此过程可认为是定容加热过程。此时容器内气体的压力可由U形差压计测得Ch(mmH2O)。至此，被选为研究对象的气体，从A经过绝热膨胀过程至B，又经过定容加热过程至C，且状态A、 C所处的温度同为环境温度，实现了图1中所示的过程。

图2 实验设备示意图 3

图3 气体热力过程示意图

四、实验方法及步骤

1. 认真阅读实验指导书，对照实物熟悉实验设备，了解实验原理。

2. 在阀门5开启的情况下（容器与大气相通），用医用注射器将蒸馏水注入U型管压力计3至120~150mm左右的水柱高。水柱内应不含气泡，如有气泡，应设法排除。

3. 调整装置的水平位置，使U型管压力计3两水管中的水柱高在一个水平线上。

4. 关闭阀门5，把备帽拧紧。

5. 检查装置的气密性。方法是：

1）通过充气阀对刚性容器充气至状态A，使200Ah（mmH2O）左右，过几分钟后观察水柱的变化，若不变化，说明气密性满足要求，读出Ah的值。

2）若有变化，则说明装置漏气，应将放气阀门5的锥形塞拔出，抹上一些真空油，可改善密封性，抹油后安装就位，把备帽拧紧。重复步骤1）。此步骤一定要认真，否则，将给实验结果带来较大的误差，同时读出Ah的值。

6.右手突然打开放气阀门5放气，并迅速关闭（在气流流出的声音“拍”消失的同时关上排气阀，此时，恰到好处，实验操作者在实验正式开始前要多练习几次）。

7.持续30分钟左右，待容器内空气温度与大气温度一致时，即U型管差压计的读数稳定后，读出Ch。

8.重复上述步骤3次以上，将实验中采集的数据填在实验数据表格中，并求k值（取其平均值）。

注意：气囊往往要漏气，充气后必须用夹子将胶皮管加夹紧。

五、计算公式

如果将前述的（4）式直接用于实验计算的话，比较麻烦。因此，针对我们的实验条件，现将（4）式进行适当的简化。

设U型管差压计的封液（水）的重度为39.8110（N/m3），实验时大气压力为ap（mmH2O）。因此，状态A的压力可表示为AaAhpp，状态B的压力可表示为aBpp，状态C的压力可表示为CaChpp。将其代入（4）式得

4 lnln(1)lnln(1)aAAaaaAACaCaCphhppkphhhphph （5）

实验中由于刚性容器的限制。一般取200Ah(mmH2O)，且CAhh，因此有aCaphp，1/aAph，1)/()(CaCAhphh。

所以，按照近似的方法，（5）式可简化为

//AaAACaCAChphkhhphhh （6）

这即为利用本实验装置测定空气绝热指数的简化（近似）计算公式。

六、实验数据记录和整理

室温ta= ℃，大气压力ap= mmHg。

实验数据记录表

序号 Ah(mmH2O) Ch(mmH2O) AChh )/(CAAhhhk

1

2

3

4

5

5/ik

七、实验报告要求

1.书写实验报告，其内容除实验数据记录和整理外，还包括实验原理简述、实验设备简介和对实验结果的分析及讨论。

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空气的绝热系数的测量

空气的绝热系数的测量

空气的绝热系数的测量

空气的绝热系数是描述空气热传导能力的物理量，通常用来评估建筑物的保温性能。测量空气的绝热系数是非常重要的，因为这对于建筑工程设计和环境监测都具有重要意义。

为了测量空气的绝热系数，需要一台绝热仪器。这种仪器有两个相互绝缘的金属板，中间夹了一层空气。金属板之间的热传导取决于空气的热传导能力，因此可以通过测量板之间的温差和其他参数来计算空气的绝热系数。

在测量空气的绝热系数之前，需要先了解空气的物理性质，如密度、热容和导热系数等。这些参数可以通过实验室测量或查阅相关资料获得。另外，还需要注意测量的环境条件，如温度、湿度等，这些条件可能会影响测量结果。

在进行测量时，需要将绝热仪器放置在恒温箱内，或在恒温室中进行测量，以保证测量环境的恒定。然后在仪器中加入空气，并等待一段时间以使其达到稳态。接着，测量仪器的温度和其他参数，然后按照一定的公式计算空气的绝热系数。

需要注意的是，由于空气的绝热系数通常很小，因此需要使用高灵敏度的仪器和精确的测量方法才能得到准确的结果。而且，在测量时还需要注意排除各种干扰因素，如热辐射、湿度等，以保证测量的精度和可靠性。

总之，空气的绝热系数是评估建筑保温性能的重要参数，测量空气的绝热系数需要使用专业的仪器和科学的方法，以保证测量结果的准确性和可靠性。对于建筑工程设计和环境监测等领域，掌握空气绝热系数的测量方法和技术都具有重要意义。

(完整)气体比热容比测量

(完整)气体比热容比测量

1 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 2 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。

空气绝热指数的测定

空气绝热指数的测定

空气绝热指数的测定

一、绪论

空气绝热指数（Air Adiabatic Index）是指空气受到压缩或膨胀时温度变化的比率。该参数通常用于气体动力学和气象学中，它描述了气体在压缩或膨胀过程中所发生的温度变化。具有较高绝热指数的气体，其在压缩或膨胀时温度变化较小，反之，具有较低绝热指数的气体，在压缩或膨胀时温度变化较大。因此，绝热指数是计算气体在各种压缩或膨胀过程中得到的温度变化的重要参数。

为了测定空气的绝热指数，一种简单而又准确的方法是将空气压缩到一定压力，然后测量其温度变化。本文将介绍一种测定空气绝热指数的实验方法，并详细描述其实验步骤和测量结果。

二、实验原理

在绝热过程中，系统中没有热量的传递和交换。在理想情况下，空气在压缩或膨胀过程中是绝热的，即没有热量的传递和交换。根据理想气体定律，PV（压力与体积之积）与T（温度）成正比，即PV=kT。当气体受到压缩或膨胀时，体积和压力会发生变化，温度也会随之变化。空气绝热指数是气体压缩或膨胀时温度变化的比率，通常用γ来表示，即γ=Cp/Cv，其中Cp是气体在定压下的热容，Cv是气体在定容下的热容。对于大气中的空气，γ约等于1.4。

根据理想气体定律，对于一个定量的气体，PV=kT，其中k是气体的比例常数。当气体受到压缩时，体积和压力会发生变化，但是温度也会随之变化，同时k也会发生变化。在绝热过程中，气体的内能没有发生变化，即U=0。因此，对于绝热过程，有

PV^γ=constant

根据克拉珀龙方程，当气体受到压缩时，其温度变化为：

(T2/T1)^(γ-1)=P2/P1

其中，T1和T2分别是开始和结束时的温度，P1和P2分别是开始和结束时的压强。由此可以得出，当气体的绝热指数γ已知时，可以通过测量气体在一定压力下的温度变化来确定系统的内部能量变化。

三、实验步骤

空气绝热指数测定 同济 实验 必备

空气绝热指数测定 同济 实验 必备

空气绝热指数测定

一、 实验的目的

通过工程热力学气体的热力过程的学习可知，理想气体在可逆的绝热过程中，其过程方程可用

Cpvk （1）

表示，vpcck称为绝热指数，对于室温状态下的双原子气体，k=1.4，在本实验中，用一个十分简单的办法，去确定空气在室温状态下的k值。空气的千摩尔比热c，空气的定压比热pc。通过实验可知：

（1） 判断理论计算中所求得的k值是否与实际情况相符；

（2） 观察实验过程中所发生的现象加深对有关的热力过程的感性认识；

（3） 可逆的绝热过程往往是实际过程的一种理想的过程，是用以判断实际过程的一种标准过程，通过实验可加深对这种过程的认识；

（4） 本实验是利用很简单的设备来完成的，它有助于启发人们如何根据实验的主要目的其设计实验，如何去简化实验数据的整理。

二、实验原理

在图1中设法使一定量的空气先处于压力为10ghp（0p为大气压）温度为0T（0T为室温）的已知状态中，然后使该一定量的空气作很接近于绝热过程的膨胀，到达压力0p为已知而温度T为未知的状态2，最后再使该一定量的空气在等容加热的条件下达到压力为20ghp，温度为0T状态3，按照状态1、2、3有关的已知参数，就可确定k。

图1 测定k的原理图

因为状态1和状态3的温度相同

3311vpvp （2） 状态1和状态2处于绝热过程线上

kkvpvp2211 （3）

将式（1－2）k次方再用（1－23）式除之可得

21312311ppppppppkkk即

3121lnlnppppk （4）