实验 空气绝热指数测定实验

空气绝热指数的测定实验一、实验目的1。

通过测量绝热膨胀和定容加热过程中空气的压力变化，计算空气绝热指数。

2。

理解绝热膨胀过程和定容加热过程以及平衡态的概念。

3。

掌握差压计的使用。

二、实验原理气体的绝热指数定义为气体的定压比热容与定容比热容之比，以K 表示，即p vc k c =。

本实验利用定量空气在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气的绝热指数K.实验过程的P —V 图如图1所示。

图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。

AB 为绝热过程，1122k kp v p v = (1） BC 为定容过程，23v v = （2）假设状态A 和C 温度相同，则23T T =。

根据理想气体的状态方程,对于状态A 、C 可得：1133p v p v = （3）将（3）式两边K 次方得：()()1133kkp v p v = （4)由(1)、（4）两式得，1132kp pp p ⎛⎫= ⎪⎝⎭,再两边取对数,得：1213ln ln p p k p p ⎛⎫⎪⎝⎭=⎛⎫ ⎪⎝⎭(5）因此，只要测出A 、B 、C 三状态下的压力123,,p p p 且将其代入（5)式,即可求得空气的绝热指数k 。

三、实验装置空气绝热指数测定仪由刚性容器，充气阀、排气阀和U 型差压计组成,如图2所示。

空气绝热指数测定仪以绝热膨胀和定容加热两个基本热力过程为工作原理，测出空气绝热指数.整个仪器简单明了，操作简便，有利于培养学生运用热力学基本和公式从事实验设计和数据处理的工作能力，从而起到巩固和深化课堂教学内容的实际效果.四、实验步骤实验对装置的气密性要求较高。

因此，在实验开始时，应检查其气密性。

通过充气阀对刚性容器充气，使U 型压差计的水柱h ∆达到2200mmH O 左右,记下h ∆值，5分钟后再观察h ∆值，看是否发生变化。

若不变化，说明气密性满足要求；若变化,说明装置漏气。

若漏气,检查管路连接处，排除漏气。

空气绝热指数测定实验报告任课教师王荣 姓名：舒小华 学号：061800313一、实验原理及过程简述在热力学中，气体的定压比热容Cp 和定容比热容Cv 之比被定义为该气体的绝热指数，并以k 表示，即k=Cp/Cv 。

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来测定空气绝热指数k 。

该实验过程的P-V 图，如图1所示。

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：BC 为定容过程，所以VB=VC 。

假设状态A 与C 所处的温度相同，对于状态A 、C 可得：将（2）式两边k 次方得：比较（1）、（3）两式，可得：将上式两边取对数，可得：因此，只要测出A 、B 、C 三个状态下的压力P A 、P B 、P C ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。

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n=9.81×103（N/m 3），实验时大气压力则为Pa ≈104（mmH 2O ）。

因此，状态A 的压力可表示为P A =Pa+h A ，状态B 的压力可表示为P B =Pa ，状态C 的压力可表示为P C =Pa+h C 。

将其代入（4）式得：利用数学知识对（5）式可简化为：(1)k k A A B B P V P V =C C A A V P V P =k C C k A A V P V P )()(=kC A B A P P P P )(=B k C A kA P P =)/ln()/ln(C AB A P P P P k =)1ln()1ln(ln ln Ca CA a A C a A a a A a h P h h P hh p h P p h P k +-++=+++=C A AC a C A a A h h h h P h h P h k -=+-=)/()(/实验过程：1. 实验前将U型压力计内装入适量的自来水，并保持两液面处于同一水平位置。

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1. 准备气泵和气压计：将气泵和气压计连接好，打开气泵，压缩气体到压力表显示0.3MPa。

2. 将压缩机的温度计放到气泵的压缩筒中，测量气体的开始温度。