比热容的测量

大学物理实验空气比热容比的测定实验报告一、实验目的1、学习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的变化及基本物理规律。

3、学习使用气压计、温度计等实验仪器。

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。

单原子分子气体（如氦、氖等）γ ＝ 5/3，双原子分子气体（如氧气、氮气等）γ ≈ 7/5。

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、玻璃管、气阀、压强计等组成。

实验过程中，首先关闭放气阀，使瓶内充满一定压强的气体。

打开放气阀，瓶内气体迅速绝热膨胀，压强降低，温度也随之降低。

由于放气时间很短，可以认为这是一个绝热过程。

绝热过程满足方程：p1V1^γ ＝p2V2^γ其中 p1、V1 为膨胀前气体的压强和体积，p2、V2 为膨胀后气体的压强和体积。

当瓶内气体压强从 p1 变化到 p2 时，测量出相应的压强值，再根据储气瓶的体积，就可以计算出空气的比热容比γ。

三、实验仪器1、储气瓶：储存一定量的气体。

2、压强计：测量瓶内气体的压强。

3、温度计：测量气体的温度。

4、气阀：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，储气瓶及各连接处是否漏气。

读取初始压强 p0 和环境温度 T0 。

2、打开放气阀，使瓶内气体迅速绝热膨胀，待瓶内压强稳定后，关闭放气阀。

3、等待一段时间，使瓶内气体温度恢复到环境温度，读取此时的压强 p1 。

4、重复步骤 2 和 3 多次，记录多组数据。

5、实验结束后，整理实验仪器。

五、实验数据记录与处理｜实验次数｜初始压强 p0 （Pa) ｜最终压强 p1 （Pa) ｜环境温度 T0 （K) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜根据绝热过程方程p1V1^γ ＝ p2V2^γ，可得γ ＝ ln(p0 ／ p1) ／ln(V1 ／ V2) 。

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。

比热容的测定方法
1. 混合法呀，就像你调鸡尾酒一样。

把不同温度的东西放一块儿，然后通过测量温度变化来算出比热容呢！比如说把热水和冷水混在一起，你想想看这多有意思呀！
2. 量热计法，这就像是给物体做个专门的体检。

把东西放进去，仔细测量各种数据，最后找到它的比热容，哇，是不是感觉很专业呢！
3. 冷却法呀，你可以联想一下给发烧的人降温的过程。

我们让热的物体慢慢冷却，通过观察冷却的情况来确定比热容，这很神奇吧！
4. 绝热法，这不就像是给物体包上一层温暖的毛毯嘛！看看它在绝热的情况下温度怎么变化，然后就能算出比热容啦，是不是很妙？
5. 电加热法，就好像给物体通上电流来取暖一样。

通过电的作用和温度的变化来搞清楚比热容，是不是很独特呀！
6. 我们还可以用热线法，想象一下有根热线在探测物体呢。

靠它来获取信息从而得到比热容，多好玩呀！
7. 辐射法，这如同太阳光照在物体上一样。

研究这种辐射带来的影响来测定比热容，很新奇吧！
8. 声波法呢，就像是用声音去和物体交流。

通过声波的传播和反应来找出比热容，哇塞，这也太独特了吧！
9. 还有相变法，就好比水变成冰的过程。

关注这个过程里的各种变化来确定比热容，太有意思啦！
我觉得这些测定比热容的方法都各有各的奇妙之处，都值得我们去深入了解和探索呀！。

比热容是如何测量的？比热容是热学中一个重要的物理量，它用来描述物体在吸热或放热过程中的热量变化情况。

本文将介绍比热容的定义以及几种常用的测量方法。

一、比热容的定义比热容是指单位质量物质在单位温度变化下吸收或释放的热量。

它的计量单位是焦耳每千克每开尔文（J/kg·K）。

比热容可以用来表征物质的热惯性，即物体吸收或放出热量所需的温度变化。

二、恒压热容法恒压热容法是一种常用的测量比热容的方法。

在恒定的压力条件下，通过测量物质在不同温度下的热量变化，可以计算出比热容。

具体的实验步骤如下：1. 将待测物质置于一个恒温容器中，比如热水浴或恒温槽。

2. 在容器中加入一定量的热量，使物质温度升高。

3. 同时记录物质温度与所输入的热量变化值。

4. 通过计算物质的比热容，可以得出比热容的数值。

恒压热容法适用于固体、液体和气体等不同状态的物质，具有广泛的应用。

三、差热法差热法也是一种常用的测量比热容的方法。

它通过测量物质与热源之间的温度差异，计算比热容。

实验步骤如下：1. 将物质与热源接触，在一段时间内加热或冷却物质。

2. 同时记录物质温度的变化以及与热源接触的时间。

3. 利用热流量和温度差的关系，计算出物质的比热容。

差热法对于固体和液体热容的测量更为常见，它的优点是不需要特殊的设备，适用于简单实验。

四、绝热量热容法绝热量热容法是一种精确测量比热容的方法。

它通过控制物体与外界的热量交换，在绝热条件下测量比热容。

实验步骤如下：1. 将待测物质置于一个绝热容器中，确保与外界几乎没有热量交换。

2. 在一定时间范围内记录物质温度的变化。

3. 通过计算物质热量变化和温度变化的关系，得到比热容的数值。

绝热量热容法的优点是可以减少外界的热量干扰，提高测量的精确性。

但它需要精密的仪器和较长的实验时间。

综上所述，比热容可以通过恒压热容法、差热法和绝热量热容法进行测量。

每种方法都有其适用的范围和优缺点。

科学家们通过不断改进和创新，使比热容的测量方法更加准确和方便，为热学研究提供了重要的工具。

空气比热容比的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量空气的比热容比，加深对热力学过程和热学基本概念的理解，掌握一种测量气体比热容比的方法，并培养实验操作和数据处理的能力。

二、实验原理空气比热容比γ定义为定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝ Cp ／ Cv。

在热力学中，理想气体的绝热过程满足方程：pV^γ ＝常数。

在本实验中，我们利用一个带有活塞的圆柱形绝热容器，容器内封闭一定质量的空气。

通过改变活塞的位置，使容器内的气体经历绝热膨胀或绝热压缩过程。

测量绝热过程中气体压强和体积的变化，从而计算出空气的比热容比。

三、实验仪器1、储气瓶：储存一定量的压缩空气。

2、打气球：用于向储气瓶内充气。

3、压强传感器：测量气体压强。

4、体积传感器：测量气体体积。

5、数据采集器：采集和记录压强和体积的数据。

6、计算机：处理和分析实验数据。

四、实验步骤1、仪器调试检查各仪器连接是否正确，确保无漏气现象。

打开数据采集器和计算机，设置好采集参数。

2、测量初始状态用打气球向储气瓶内缓慢充气，直至压强达到一定值，记录此时的压强p1和体积V1。

3、绝热膨胀过程迅速打开活塞，使气体绝热膨胀，记录压强和体积的变化，直到压强稳定，此时的压强为p2，体积为V2。

4、绝热压缩过程迅速关闭活塞，使气体绝热压缩，记录压强和体积的变化，直到压强稳定，此时的压强为p3，体积为V3。

5、重复实验重复上述步骤多次，以减小测量误差。

五、实验数据记录与处理以下是一组实验数据的示例：｜实验次数｜ p1（kPa）｜ V1（mL）｜ p2（kPa）｜ V2（mL）｜ p3（kPa）｜ V3（mL）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 1050 ｜ 500 ｜ 700 ｜ 700 ｜ 950 ｜ 450 ｜｜ 2 ｜ 1080 ｜ 480 ｜ 720 ｜ 720 ｜ 980 ｜ 460 ｜｜ 3 ｜ 1060 ｜ 510 ｜ 680 ｜ 750 ｜ 960 ｜ 440 ｜根据绝热过程方程pV^γ ＝常数，可得：p1V1^γ ＝p2V2^γ （1）p2V2^γ ＝p3V3^γ （2）由（1）式除以（2）式可得：p1V1^γ ／p3V3^γ ＝p2V2^γ ／p2V2^γ即：p1V1^γ ／p3V3^γ ＝ 1γ ＝ ln(p1 ／ p3) ／ ln(V3 ／ V1)将上述实验数据代入公式，计算出每次实验的比热容比γ，然后取平均值。

固体比热容的测量一、 实验目的 1、 掌握基本的量热方法——混合法；2、 测定金属的比热容；3、 学习一种修正散热的方法。

二、 实验仪器量热器、温度计（ 0C 和 0C 各一支）、物理天平、待测金属粒、冰、停表、加热器、量筒等。

三、 实验原理1、 混合法测比热容依据热平衡原理，温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传给低温物体，如果在混合过程中和外界无热量交换，最后达到均匀稳定的平衡温度。

根据能量守恒定律，高温物体放出的热量就应等于低温物体吸收的热量，即：本实验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。

设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为C ，实验时，量热器内先盛以质量为0m ，温度为1t 的冷水，之后，把加热到温度为2t 质量为m 的待测金属块投入量热器中，经过热交换后，水量热器与金属块达到共同的末温θ,依热平衡方程有：))(()(1002t C c m t mc -+=-θθ （1）即 )())((2100θθ--+=t m t C c m c (2) 量热器的热容C 可以根据其质量和比热容算出。

设量热器筒和搅拌器由相同的物质制成，其质量为1m ，比热容为1c ，则C c m C '+=11 （3）式中C '为温度计插入水中部分的热容。

C '的值可由下式求出：式中V 为温度计插入水中部分的体积。

{}10-⋅'C J C 表示C '以J ·0C -1为单位时的数值，而{}3cm V 表示V 以cm 3为单位时的数值。

2、 系统误差的修正上述讨论是在假定量热器与外界没有热交换时的结论。

实际上只要有温度差异就必然会有热交换存在，因此实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。

所以，校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。

为此可采取如下措施：1）要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体系。

此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验也不要在空气流通太快的地方进行。

测量比热容比的方法在理解测量比热容比的方法之前，我们需要了解一些相关背景知识。

比热容是指物质在吸收或释放能量时所需要的热量。

我们通常使用比热容来描述物质的热学特性，以及其与其他物质之间的差异。

比热容是一个常数，通常用J/(g·K)表示。

比热容比是指两种物质比较其比热容的比率。

比热容比可以非常有用，因为它可以用来确定两种物质之间的相似性或不同之处。

还可以使用比热容比来推导出物质的其他性质，例如热传导性、密度等。

测量比热容比的方法有多种，下面介绍常见的三种方法：一、恒压比热容法恒压比热容法是最常见的测量比热容的方法之一。

该方法通过加热一定质量的物质并记录其溫度变化，来测量恒定压力下的比热容。

首先，我们需要将一定量（例如1克）的物质放置在恒温器中。

通过提供热量来加热这个系统，并记录溫度的变化。

一旦物质达到平衡，我们可以通过下列的公式来计算比热容：Cp = Q / (m * ΔT)其中，Cp是恒压比热容，Q是输入热量，m是物质的质量，ΔT是溫度的变化量。

如果我们想计算两种物质之间的比热容比，则需要按照相同的步骤对两种物质进行测量，最终比较它们的比热容即可。

二、恒容比热容法恒容比热容法是另一种常见的测量比热容比的方法。

该方法与恒压比热容类似，但其通过维持固定体积的条件下来测量恒定容积下的比热容。

实现该方法的一种常见方式是使用坚固的容器，例如热容量应该比测量物质的容积要大。

对于比较两种物质之间的比热容比，我们需要通过将不同的物质放入相同的容器中，以确保容积相等。

通过加热或降低温度来测量比热容，并按照上面提供的公式计算它们的比热容。

三、热量测量法热量测量法也是用于测量比热容比的一种方法。

该方法类似于通过测量输入的热量和物质的温度变化来计算比热容的恒压比热容法，但它的工作原理是不同的。

相反，热量测量法通过测量增加了热量的容器和物质的溫度变化来固定比热容，而不是提供固定质量的物质和确定的压力或容积。

无论使用哪种方法来测量比热容比，我们都必须控制实验条件，例如温度、容器尺寸等，以确保实验的准确性和可重复性。

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。

实验18 固体比热容的测量（一）混合法测量固体比热容[实验目的]1．学习量热的基本方法——混合法2．学习一种修正散热的方法——温度的修正3．测定金属的比热容[实验仪器]量热器、双壁加热器、蒸汽锅、电炉、水银温度计（0-50.0℃, 0－100℃）各一支、物理天平、停表、量筒。

[仪器介绍]1．量热器为了使实验系统（包括待测系统与已知其热容的系统）成为一个孤立系统, 我们采用量热器。

传递热量的方式有三种: 传导、对流和辐射。

因此必须使实验系统与环境之间的传导、对流和辐射都尽量减少, 量热2．外筒是双层结构, 空气封闭其中, 因为空气是热的不良导体, 故可避免空气传导而引起热量的损失；外筒上端的木盖可严密地盖着, 避免空气对对流所引起的热量损失；外筒的内壁和内筒的外壁均电镀得十分光亮, 可减少热辐射, 外筒的底部放上一个隔外筒的外表再包一层绒布, 这样就能使整个系统尽可能根据上述测量的T－t数据, 以T为纵坐标, 以t为横坐标, 即得如图（2—3—18—4）的T－t曲线。

A点对应的时刻就是测水温开始的时间 , B点对应的时刻就是, 而不是5分钟末的时间。

然后作图即得混合前后冷水的初温和末温T。

把各个物理量的测量值代入式（2-3-18-1）即可算出金属样品的比热容。

图（2—3—18—4）中的G点所对应的温度应为室温所在的位置, 这样才不影响温度的修正。

[实验内容和要求]1. 混合法测定铜块的比热容2.混合过程中散热的温度修正法3．混合前量热器（含水）系统温度低于室温（加冰块）, 测量系统随时间吸热变化的温度。

4. 混合过程快速测量变化的温度5. 数据处理：Cx与标准值求百分误差［注意事项］1. 作温度值修正法曲线图, FE垂直于t轴, 满足S1=S2, 图中G点对应的温度接近室温为佳。

2. 从曲线图中定出初温T2和末温T。

［实验思考］请分析本实验主要的误差来源。

（二）冷却法测量金属的比热容[实验目的]学习冷却法测量金属比热容的方法[实验仪器]FB312型冷却法金属比热容测量仪[实验原理]根据牛顿冷却定律, 用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。