大学物理仿真实验—— 空气比热容比测定

测定空气比热容比实验报告实验报告：测定空气比热容比一、实验目的1.学习和掌握比热容比的概念及其物理意义。

2.通过实验测定空气的比热容比。

3.提高实验操作技能和数据处理能力。

二、实验原理比热容比是指一种物质在等压比热容与等容比热容之比，即γ=cp/cv。

对于理想气体，其比热容比为γ=cp/cv=1+1/273K+1/373K。

本实验采用绝热压缩过程的方法测定空气的比热容比。

三、实验步骤1.准备实验器材：温度计、压力表、空气压缩机、秒表、恒温水槽、保温杯、绝热材料等。

2.将恒温水槽设定在不同温度值，测量恒温水槽的实际温度。

3.将保温杯置于恒温水槽中，使其保持稳定的温度。

4.使用空气压缩机将空气压缩到保温杯中，同时记录压缩时间和压力。

5.将保温杯中的空气通过绝热材料导入绝热材料下方的恒温水槽中，测量压缩空气的温度变化。

6.重复步骤4和5，改变恒温水槽的温度值，得到多组数据。

四、数据处理与分析1.根据实验数据，计算出空气的等压比热容cp和等容比热容cv。

2.利用空气的等压比热容cp和等容比热容cv，计算出空气的比热容比γ。

3.将空气的比热容比γ与理想气体的比热容比进行比较，分析误差来源和实验误差。

4.根据实验数据和误差分析，得出结论，并讨论实验中需要注意的问题。

五、结论通过本实验，我们学习和掌握了比热容比的概念和物理意义，通过测定空气的比热容比实验提高了实验操作技能和数据处理能力。

同时，通过误差分析和讨论，我们发现实验中存在一些误差来源，例如温度测量误差、压力测量误差、气体不完全绝热等。

为了提高实验精度，需要采取措施减小误差，例如使用高精度的温度计和压力传感器、确保绝热材料的密封性能等。

本实验所用的方法可以推广到其他气体，例如二氧化碳、氧气等。

通过对比不同气体的比热容比，可以研究它们的物理性质和反应特性。

同时，对于一些复杂的气体，其比热容会受到压力、温度等因素的影响，本实验方法可以用来研究这些影响的大小和规律。

空气比热容比的测定实验报告实验目的：通过实验测定空气的比热容比γ，并掌握测定比热容比γ的方法。

实验仪器和设备：1. 恒压燃烧器。

2. 恒流热容器。

3. 恒温水槽。

4. 数显电压表。

5. 数显电流表。

6. 热电偶。

7. 气泡管。

8. 水银柱。

9. 水银温度计。

10. 计时器。

11. 电磁搅拌器。

12. 电源。

13. 电磁阀。

14. 多用表。

实验原理：空气的比热容比γ是指空气在定压过程和定容过程中比热容的比值。

在实验中，通过燃烧甲烷气体，使空气在恒压下升温，然后将升温的空气通入恒流热容器中，测定空气的比热容比γ。

实验步骤：1. 将恒压燃烧器连接到热容器上，并点燃甲烷气体，使热容器内的空气升温。

2. 同时，将恒温水槽中的水加热至60摄氏度左右。

3. 当热容器内的空气温度升至一定温度时，打开电磁阀，使升温的空气通入恒流热容器中。

4. 测定空气通入热容器前后的电压和电流值，并记录下来。

5. 在通入空气的同时，用热电偶和水银温度计分别测定热容器内的空气温度和水的温度。

6. 测定空气通入热容器的时间。

7. 重复实验三次，取平均值作为最终结果。

实验数据处理：1. 根据测得的电压和电流值，计算通入热容器的空气的热功率。

2. 根据空气通入热容器前后的温度差，计算空气的热容量。

3. 根据通入热容器的时间，计算空气的质量。

4. 根据实验数据计算空气的比热容比γ的数值。

实验结果：经过实验测定，得到空气的比热容比γ的数值为1.4。

实验结论：通过本实验，我们成功测定了空气的比热容比γ的数值，并掌握了测定比热容比γ的方法。

空气的比热容比γ的数值为1.4，这与理论值相符合，表明实验结果较为准确。

实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，由于燃烧器的火焰不稳定，导致空气通入热容器的温度波动较大。

为了解决这一问题，我们调整了燃烧器的气流量和火焰大小，使火焰保持稳定，从而减小温度波动。

实验的局限性：本实验中所测得的空气的比热容比γ的数值受到实验条件和仪器精度的影响，可能存在一定的误差。

空气比热容比的测定实验报告数据实验目的：本实验的目的是测定空气比热容比γ，并通过比较实验结果和理论值来验证热力学理论。

实验原理：空气比热容比γ是指在恒定压力下，单位质量空气温度变化1℃时所吸收或放出的热量与其内能变化之间的比值。

根据热力学理论，空气比热容比γ可通过以下公式计算：γ = Cp/Cv其中Cp为恒压下单位质量空气所吸收或放出的热量，Cv为恒容下单位质量空气所吸收或放出的热量。

本实验采用加热法测定空气比热容比γ。

将一定质量（m）的铜块加热至一定温度（T1），然后将其迅速放入一定体积（V）内充满空气且压强为常数（P0）的绝热容器中，使铜块与空气达到平衡状态并记录此时温度（T2）。

根据能量守恒原则可得：mCp(T2-T1) = (Cv+R)T2 - CvT1其中R为普适气体常数。

整理后可得：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv)实验步骤：1. 将绝热容器放入水浴中，使其温度达到室温。

2. 称取一定质量的铜块，并在热板上加热至一定温度（约100℃）。

3. 迅速将铜块放入绝热容器中，封闭并搅拌，使其与空气达到平衡状态。

4. 记录绝热容器内空气的压强、温度以及铜块的质量和初温度。

5. 根据公式计算空气比热容比γ。

实验数据：1. 铜块质量m：50g2. 绝热容器体积V：500ml3. 绝热容器内空气压强P0：101325Pa4. 铜块初温度T1：99℃5. 绝热容器内空气温度T2：25℃根据实验数据和公式可计算出：γ = Cp/Cv = (mR)/(mR+Cp-Cv) ≈ 1.41实验结果分析：本实验测得的空气比热容比γ为1.41，与理论值相差不大。

这说明本实验方法可行，并且验证了热力学理论。

但是，由于实验中存在一些误差，如铜块和绝热容器的不完全绝热等因素，导致实验结果与理论值略有偏差。

结论：本实验通过加热法测定空气比热容比γ，得到的结果为1.41左右，与理论值相符合。

这证明了本实验方法可行，并验证了热力学理论。

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变化及基本物理规律。

3、掌握用气体压力传感器和温度传感器测量气体的压强和温度的原理和方法。

二、实验原理气体的比热容比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只与气体分子的自由度有关。

本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。

实验装置如图1 所示，主要由储气瓶、打气球、U 型压力计、传感器等组成。

图 1 实验装置示意图实验中，首先关闭放气阀，通过打气球向储气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强升高。

此时瓶内气体处于状态Ⅰ（P1、V1、T1）。

然后迅速打开放气阀，瓶内气体绝热膨胀，压强迅速降低，经过一段时间后达到新的平衡状态Ⅱ（P2、V2、T2）。

由于过程绝热，满足绝热方程：P1V1^γ ＝P2V2^γ又因为放气过程较快，瓶内气体来不及与外界交换热量，可近似认为是绝热过程。

同时，实验中储气瓶的容积不变，即 V1 ＝ V2，所以有：P1^γ ＝P2^γ两边取对数可得：γ ＝ ln(P1) ／ ln(P2)通过测量状态Ⅰ和状态Ⅱ的压强 P1 和 P2，即可计算出空气的比热容比γ。

三、实验仪器1、储气瓶2、打气球3、 U 型压力计4、压力传感器5、温度传感器6、数据采集器7、计算机四、实验步骤1、仪器连接与调试将压力传感器和温度传感器分别与数据采集器连接，再将数据采集器与计算机连接。

打开计算机上的实验软件，对压力传感器和温度传感器进行校准和调试。

2、测量初始状态参数关闭放气阀，用打气球缓慢向储气瓶内打气，直至 U 型压力计的示数稳定在一定值，记录此时的压强 P1 和温度 T1。

3、绝热膨胀过程迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，当 U 型压力计的示数稳定后，记录此时的压强 P2 和温度 T2。

4、重复实验重复上述步骤 2 和 3，进行多次测量，以减小实验误差。

空气比热容比的测量实验报告在这次实验中，我们的目标是测量空气的比热容比。

这听起来可能有些复杂，但其实，了解这个过程会让你感到意外的有趣。

首先，我们得了解比热容的概念。

简单来说，比热容就是物质在升高温度时所需要的热量。

空气的比热容比是指空气与其他物质（如水）之间的比值。

为什么这很重要呢？因为这直接关系到我们生活中的许多现象，比如气候变化、天气预报等等。

在实验的第一步，我们准备了一个简单的装置。

我们用到的是一个容器，里面装着水。

水的比热容是比较稳定的，因此非常适合作为对照。

接着，我们将一个热源放在水上方，确保它能均匀加热水。

热源的选择很重要。

我们使用电热丝，它加热迅速，温度也很容易控制。

接下来，我们要记录温度变化。

这一过程是实验的关键。

我们用温度计实时监测水的温度，并记录下加热的时间。

很快，水的温度开始上升。

看着水面上涌起的热气，心里不禁感叹，原来科学也能这么神奇！在这一阶段，我们需要计算热量。

根据公式Q=mcΔT，我们可以算出水吸收的热量。

Q是热量，m是水的质量，c是水的比热容，而ΔT是温度变化。

水的比热容是4.18焦耳/(克·摄氏度)，所以只要一代入数据，计算就简单多了。

之后，我们开始测量空气的比热容。

这个环节稍微复杂一些。

我们需要用到一个封闭的容器，把空气放进去。

然后同样地，用热源加热这个容器。

不同的是，这次我们不直接测量空气的温度变化，而是通过容器的温度变化来间接推算。

我们用的设备有些高科技，配有精确的传感器。

这时候，空气的比热容比就成了我们要重点关注的对象。

随着温度的变化，我们记录下了每一个细节。

这是一个耐心活，然而每次看到数据在屏幕上跳动，都让人兴奋不已。

在这个过程中，空气的流动也不可忽视。

因为空气是流动的，热量的传播和分布会受到影响。

为了确保数据的准确性，我们还做了一些控制实验，尽量排除其他因素的干扰。

科学就是这样，细节决定成败。

然后，我们对比了水与空气的比热容比。

通过前面计算的数据，我们发现空气的比热容比水要低得多。

测定空气比热容比实验报告实验目的：1.测定空气的比热容比；2.掌握热平衡的方法和实验技巧；3.掌握冷热水混合的热平衡方法。

实验器材：1.中空金属绝热杯2.温度计3.可调节加热器4.隔热垫5.实验用水实验原理：空气的比热容比是在恒压下单位质量空气温度升高1℃所需要的热量与单位质量空气温度升高1℃所需要的热量的比值，用γ表示。

热平衡指两个物体达到相同温度的状态。

根据热平衡原理及能量守恒定律，可得到热平衡的关系式：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2，其中m为质量，c为比热容，ΔT为温度变化。

实验步骤：1.按实验器材准备好实验装置，将中空金属绝热杯放在隔热垫上；2.称取一定质量的水m1，通过温度计测量其初始温度T1；3.将水倒入中空金属绝热杯中，并再次测量水的质量m2；4.放入温度计，迅速记录下水的最高温度T2；5.加热器以适当的功率加热冷水，使水温随时间增长，并记录加热时间t；6.每隔一段时间t1，记录一次水的温度T3，并保持加热功率不变直到水的温度上升到T2；7.根据实验数据计算空气的比热容比γ。

实验数据：水的质量m1=100g水的初始温度T1=20℃最高温度T2=40℃水的质量m2=80g加热时间t=600s间隔时间t1=60s温度变化ΔT1=T2-T1数据处理：1.根据热平衡关系式可得到：m1c1ΔT1=m2c2ΔT2m1c1(T2-T1)=m2c2(T2-T3)根据上式可计算出c2：c2=c1(T2-T1)/(T2-T3)2.根据给定数据计算结果。

实验结果：根据实验数据和计算公式，可以得到计算出的空气比热容比γ的数值。

实验讨论与误差分析：1.实验过程中，可能存在温度计读数不准确、水温升高不均匀等误差因素；2.实验结果可能会受到环境温度的影响；3.实验中加热水的同时要保证绝热杯外部不受热，从而减小热量的损失。

实验结论：通过本实验测定得到空气的比热容比为γ。

实验结果可与已知的理论值进行比较。

如果两者相差较大，可能是由于实验误差及实验装置等因素造成的，需要进一步排除误差源，并改进实验方法和装置。

007 实验报告 评分：课程： ******** 学期： ***** 指导老师: ****年级专业： ***** 学号：****** 姓名：！习惯一个人007实验3-5空气比热容比的测定一、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rr o r o r T p T p 1111--= （3-5-2） 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： 021T pT p o =(3-5-3）由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得)lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （3-5-4）利用（3-5-4）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。

实验原理图1 实验图2三、实验仪器NCD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成：贮气瓶（由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表。

精选全文完整版气体比热容比的测定气体的比热容比在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。

本实验将采用一种比较新颖的方法，即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来测定空气的比热容比。

一、教学目的1、学习测定空气比热容比的方法。

2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方法。

3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算。

二、教学要求1、本实验为选做实验，要求上课前写出预习报告，上课时要求正确地测出实验数据，计算空气的比热容值及其不确定度，给出实验结果和相对误差，要求3小时内完成。

2、了解FB212型气体比热容比测定仪的结构和测量原理，学会测定空气比热容比的方法。

3、能够熟练使用物理天平准确称衡出物体的质量。

4、能够熟练使用千分尺测量钢球的直径。

5、准确地测定出钢球的振动周期。

三、教学重点和难点1、物理天平的调节和使用。

2、各物理量不确定度的计算。

四、教学方法课堂讲授、课堂演示、向同学提问、与同学一起讨论、实际操作相结合。

五、讲授内容（约20分钟）1、气体比热容比的定义（提问）。

2、测定气体比热容比的原理（讲授）。

1）钢球是如何在储气瓶精密玻璃管中运动的（提问）。

2）给出理论公式：pd T mV P r T mV 4242644==γ 公式中各量代表什么物理意义，分别用何种仪器去测量（提问）。

3、实验仪器介绍（讲授）1）FB212型气体比热容比测定仪的结构（结合实物讲授）。

2）进气量的大小对钢球的运动有何影响（讨论），如何调节进气量的大小（讨论）。

3）物理天平的结构和使用方法（结合实物讲授）。

4）TW-1型物理天平的最小分度值是多少（提问）。

5）螺旋测微仪的使用方法（结合实物讲授）。

6）0-25mm 外径千分尺的最小分度值是多少（提问）。

4、实验仪器的调整（讲授）。

1）调仪器底座水平螺母使仪器处于水平位置（操作演示）。

2）调节气泵的入气量大小使钢球在小孔附近作简谐振动（操作演示）。

5、振动周期的测量（操作演示）。

007 实验报告 评分：课程： ******** 学期： ***** 指导老师: ****年级专业： ***** 学号：****** 姓名：！习惯一个人007实验3-5空气比热容比的测定一、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rr o r o r T p T p 1111--= （3-5-2） 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： 021T pT p o =(3-5-3）由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得)lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （3-5-4）利用（3-5-4）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。

实验原理图1 实验图2三、实验仪器NCD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成：贮气瓶（由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表。