空气比热容比的测定

空气比热容比的测定在热学中比热容比是一个基本物理量。

过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。

现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。

本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。

一、实验目的1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。

2. 观察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。

二、实验原理理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示R C C v p =- （4-6-1）其中, R 为普适气体常数。

气体的比热容比γ定义为vp C C =γ（4-6-2）气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。

测量仪器如图4-6-1所示。

1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。

实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1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C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ），V 1为贮气瓶容积。

然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。

由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。

绝热膨胀过程应满足下述方程γγ2011V P V P =（4-6-3）在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ），两个状态应满足如下关系：2211V P V P =（4-6-4）由（4-6-3）式和（4-6-4）式，可得)lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （4-6-5）利用（4-6-5）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。

空气比热容比测定空气比热容比测定是一种重要的热学实验方法，用于测定不同物质的比热容比。

该方法是通过对物质受热时温度变化的观察和测量，计算出其比热容比，从而了解其热学特性。

下面将详细介绍空气比热容比测定的方法、原理和实验步骤。

一、原理空气是一种常见的物质，其呈现一系列特殊的物理和化学性质。

空气比热容比是指在不同温度和预设压力下，单位质量的空气和单位质量的水的比热容。

比热容是指在给定的条件下，单位质量物质升高温度的热量。

合理地选择实验条件和合适的实验方法，能够准确地测定空气的比热容比，为空气的热学特性提供重要的参考数据。

二、实验步骤1.准备实验器材：热水槽、热水器、热量计、温度计、架子、各种试管和夹子等。

2.预热热水槽：将热水器加热至100℃，把热水倒入热水槽中进行预热。

这一步是为了使热水槽的温度达到定值，从而保证实验的准确性。

3.测定水的比热容：将一定质量的水倒入试管中，放进热水槽中。

温度计插入试管中，测得水的初始温度。

然后从热水槽中取出试管，快速固定在试管架子上。

此时，将先在水中加热若干时间后再试次，使温度升高相应的数值，否则会影响实验结果。

每次加热，必须要同时搅拌水中的水，使温度分布相对均匀。

每次结束后，记录好试管内水的温度变化，并计算出水的比热容。

4.测定空气的比热容比：打开空气泵，将空气抽入试管中。

试管必须使用夹子加固好。

将被测的试管和已知水的试管放在同一温度下（即热水槽中），放置一段时间后，记录空气试管的初始温度。

与步骤3相同，烘松空气试管，在热水槽中逐渐加热，记录温度变化。

最后计算出空气的比热容比。

5.整理数据：根据测得的数据，计算出空气的比热容比。

在记录实验数据时，需要注意精度问题，保证数据的准确性。

三、注意事项1、在进行空气的比热容比测定实验时，需注意仪器的精度和敏感度，以免影响实验结果的准确性。

2、空气试管不能过满，必须保持适当的密度。

3、在实验中应该避免操作失误，尤其是要避免粗心大意和急躁情绪。

空气比热容比的测定一、实验目的1.学习测量理想气体比热容比的原理和方法。

2.测量空气的比热容比。

二、实验仪器实验台，590AD 温度计模块，空气比热容比实验仪。

三、实验原理气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号r 表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。

通过测量r ，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。

对于理想气体：R C C V P =- （5-1）其中，R 为气体的普适常数。

仪器结构如图1所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程：图1 空气比热容比实验仪结构图1.首先打开气阀1、2，使贮气瓶与大气相通，然后关闭气阀1、2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。

2.用气管分别将打气球和气阀1、气压计和气阀2连接起来，打开气阀1，用打气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀1。

此时瓶内原来的气体被压缩，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，此时气体处于状态),,(011T V P I3.将连接在气阀1上的气管取下，迅速打开放气阀，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到0P 时，立即关闭放气阀，将有体积为V ∆的气体喷泻出贮气瓶。

由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。

在此过程中作为研究对象的气体由状态),,(011T V P I 转变为状态),,(120T V P II4.由于瓶内温度1T 低于外界温度0T ，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度0T 为止，此时瓶内的压强也随之增大为2P ，即稳定后的气体状态为),,(022T V P III 。

从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等容吸热过程。

气体的状态变化过程如图2所示：图2 气体的状态变化过程曲线II I →为绝热过程，有绝热过程方程得：rr V P V P 2011= （5-2）III I →为等温过程，由等温过程方程得：2211V P V P = （5-3）由（5-2）（5-3）可得：2101ln ln ln ln P P P P --=γ （5-4）由（5-4）可以看出只要测得0P ，1P ，2P 就可以得空气的比热容比r 。

空气比热容比测定实验在热学中比热容比是一个基本物理量。

过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。

现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。

本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。

一、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。

二、实验仪器机箱（含数字电压表二只）、贮气瓶、传感器两只（电流型集成温度传感器AD590和扩散硅压力传感器各一只）图1空气比热容比测定实验装置图1．进气活塞C 1 2.放气活塞C 2 3.AD590传感器 4.气体压力传感器 5.704胶粘剂三、实验原理对1 mol 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：压强调零温度电源52vp 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，以到达状态II 后贮气瓶内剩余的空气作为研究对象，进行如下实验过程：（其中P 0为环境大气压强，T 0为室温，V 2表示贮气瓶体积） 1） 先打开放气阀C 2，贮气瓶与大气相通，再关闭C 2，瓶内充满与周围空气等温等压的气体。

2） 打开充气阀C 1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀C 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，此时的气体处于状态I （P 1,V 1,T 1）。

因瓶内气体压强增大，T 1不完全等于T 0。

（注：V 1小于V 2，此时瓶中还有研究对象以外气体）3） 迅速打开放气阀C 2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至P 0时，立刻关闭放气阀C 2，由于放气过程较快，气体来不及与外界进行热交换，可以近似认为是一个绝热膨胀过程。

实验二 空气比热容比和液体粘滞系数的测定(一) 空气比热容比的测定【实验简介】空气的比热容比 又称气体的绝热指数, 是系统在热力学过程中的重要参量。

测定 值在研究气体系统的内能, 气体分子的热运动以及分子内部的运动等方面都有很重要的作用。

如气体系统作绝热压缩时内能增加, 温度升高；反之绝热膨胀时, 内能减少, 温度降低。

在生产和生活实践中广泛应用的制冷设备正是利用系统的绝热膨胀来获得低温的。

除此以外, 测定比热容比还可以研究声音在气体中的传播。

由上可见, 测定气体的比热容比是一个重要的实验。

本实验采用绝热膨胀法测定空气的 值。

【实验目的】1.用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

2.观察热力学过程中系统的状态变化及基本物理规律。

3.学习使用空气比热容比测定仪和福廷式气压计。

【实验仪器】空气比热容比测定仪（FD —NCD 型, 包括主机, 10升集气瓶连橡皮塞和活塞, 打气球, 硅压力传感器及同轴电缆, AD590温度传感器及电缆）、低压直流电源（VD1710—3A ）、电阻箱（或 定值标准电阻）、福廷式气压计（共用）。

【实验原理】1.理想气体的绝热过程有 , 叫做理想气体的比热容比或绝热指数。

和 分别是理想气体的定压摩尔热容和定体摩尔热容, 二者之间的关系为 （ 为普适气体恒量） 2.如图所示, 关闭集气瓶上的活塞 , 打开 , 用打气球缓慢而稳定地将空气打入集气瓶内, 瓶内空气的压强逐渐增大, 温度逐渐升高。

当压强增大到一定值时, 关闭 , 停止打气。

待集气瓶内的温度降至室温 状态稳定时, 这时瓶内气体处处密度均匀, 压力均匀, 温度均匀。

此时取瓶内体积为 的一部分气体作为我们的研究对象, 系统处于状态1 , 这部分气体在接下来的膨胀中体积可以恰好充满整个瓶的容积 。

突然打开活塞 进行放气, 放掉多余的气体, 使系统迅速的膨胀, 达到状态2 , 随即又迅速关闭 。

是环境大气压。

由于放气过程迅速, 可视为绝热过程, 故有1102PV PV γγ= （1）3.关闭 后, 瓶内气体的温度会由 缓慢回升至室温 , 与此同时, 压强也会逐渐增大。

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”。

实验五空气比热容比的测定气体的比热容比γ（亦称绝热指数），是一个重要的热力学参量。

测量γ值的方法有多种，绝热膨胀测量γ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 型水银压力计测量气体的压强，用水银温度计测温度，测量结果较为粗略。

本实验采用的是高灵敏度的硅压力传感器和高灵敏温度传感器，分别测量气体的压强和温度，克服了原来实验中的不足，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定空气的比热容比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、了解硅压力传感器的工作原理，掌握其使用方法。

【实验原理】一 测量比热容比的原理单位质量（1kg ）的物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量称为这种物质的比热容。

同一种气体由于受热过程不同，有不同的比热容。

对应于气体受热的等容过程及等压过程，气体的比热容有定容比热容C V 和定压比热容C P 。

定容比热容是将气体在保证体积不变的情况下加热，当温度升高1 ℃时所需的热量；而定压比热容则是在保持压强不变的情况下加热，温度升高1℃所需的热量。

显然，对同一种气体C P >C V ,因为定压膨胀过程要对外做功。

{对理想气体C P －C V =R, R=8.31J/mo l ·k,为气体普适恒量}。

通常称γ=C P /C V 为该气体的比热容比。

理想气体的压强p 、体积V 、温度T ，在任何状态下都遵守气态方程C TpV 常量=。

此外，在准静态绝热过程中还遵守绝热过程方程C pV '=γ。

因此γ亦称为绝热指数。

γ的大小与气体种类有关，还与温度有关。

对同一种气体，在常温下γ基本不随温度变化。

测量装置如图示（见实物）。

以储气瓶内空气作研究的热力学系统，进行如下实验过程。

（1） 首先打开放气阀A ，储气瓶与大气相通，再关闭阀 A ；瓶内充满与外界同温、同压气体。

实验10空气比热容比的测定实验目的本实验的目的是利用恒压法测定空气的比热容比γ，并掌握这一方法的基本原理。

实验原理比热容的定义为：在单位质量的物质中，当温度升高1度时，所吸收的热量。

由于单位质量的物质在单位温度升高时所需要的热量是不同的，因此在不同的温度下物质的比热容也是不同的。

在实验室中通常我们采用的是恒压法测量比热容。

具体操作如下：一、实验器材和试剂1．蒸汽锅炉或气化炉2．电子天平3．大型恒温水浴或温箱4．试管或较高的小瓶5．热屏或气泵6．瓶塞或滑动焊接组件7．空气恒压法是基于物理学热力学原理的。

在一个恒定压力下，物质的比热容是可以通过温度的升高来计算的。

首先将空气装在一个密封的容器中，然后在室温下将容器中的气体加热至一定的温度。

然后将容器放入一个大型的恒温水浴中让它自然冷却。

在此过程中，容器内的气体会逐渐降温，并且缩小体积。

当容器内的气温降至实验前的室温时，读取气体体积，温度以及质量的数据。

通过这些数据可以计算出空气的比热容比γ。

实验步骤本实验的设备及器材：1. 恒压装置：实验室内可用玻璃试管，应改用滑动焊接组件，容量为100ml 左右，直径1.8cm 左右，高11cm 左右，上端应有连接气泵的直接管道。

2. 实验用气：在恒压容器中装入干燥的、已过活性炭净化处理的空气，管道和接点处封料应堵塞密度高，塑料质地好。

3. 恒压泵：气动或机械式泵。

4. 热屏或气泵：用于获得与恒温水浴相同的温度。

5. 电子天平：测定容器和测量过程中工具的质量。

6. 温度计：用于测量气体的温度。

7. 大型恒温水浴或温箱：用于在实验过程中进行温度控制。

实验过程1. 将空气装在滑动焊接组件中。

2. 将装载气体的容器放在温度控制的大型水浴中。

3. 调节水浴温度，使其与气体温度相同。

4. 开始记录气体的体积、质量及初始温度。

5. 通过恒压泵向容器中注入更多的气体，以维持一定的压力。

6. 开始将装载着气体的容器加热至一定的温度。