实验一：空气定压比热测定实验指导书

实验三空气定压比热测定实验一、实验目的1. 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。

2. 熟悉实验中温度、压力、热量、流量等基本量的测量。

3. 掌握利用基本数据计算比热的公式和方法。

二、实验装置1.整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节及测量系统共四部分组成。

2.空气（也可以是其它气体）由风机经流量计送入比热仪体，经加热、均流、旋流、混流、测温后流出。

气体流量由节流阀控制；气体出口温度由输入电热器的电压调节。

3.该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。

三、测量与计算1.接通电源及测量仪表。

2.摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近，测出流量计出口空气的干球温度（t0）和湿球温度（t w）。

3.插回温度计，仍保持额定流量，逐渐提高电压，使出口温度升至予计温度（可据式τtW∆≈12先估计电功率，其中W为电功率瓦，t∆为进出口温度差℃，τ为每流过10升空气所需要的时间秒。

）。

4.待出口温度稳定后，读出下列数据： ，比热仪进出口温度t1、t2℃，当时的大气压力和和流量计出口的表压及电热器的电压电流。

5.计算。

a.电热器单位时间内的放热Q；b.湿空气的含湿量d和水蒸气的容积成分r w；c.干空气的流量；d.水蒸气的流量；e.水蒸气的吸热量f.干空气定压比热（按平均比热容进行计算）。

注意事项：1. 计算公式的选择要准确。

2. 计算时注意各个量单位的统一性。

3. 含湿量d的计算可以查湿空气的焓湿图也可以通过近似计算式进行计算。

4. 实验完毕，将仪器设备整理干净，恢复原状。

四、实验报告1.实验目的2.实验原理与方法3.实验数据原始记录4.比热计算过程5.实验结果与讨论（误差分析）。

空气比热容比的测定气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之比⎪⎪⎭⎫⎝⎛=V P C C γ称为气体的比热容比。

γ是一个常用的物理量。

在描述理想气体的绝热过程时，γ成为了联系各个状态参量（P 、V 和T ）的关键参数：（绝热过程，P 、V 之间满足关系：） C PV =γ（1） 气体的比热容比γ除了在理想气体的绝热过程的过程方程中起重要作用之外，它在热力学理论及工程技术的实际应用中也有着重要的作用，例如热机的效率、声波在气体中的传播特性都与之相关。

γ的测量方法很多，传统测量方法是热力学方法[1]（绝热膨胀法）来测量，其优点是原理简单，而且有助于加深对热力学过程中状态变化的了解，但是实验者的操作技术水平对测量数据影响很大，实验结果误差较大。

本实验采用振动法[2]来测量，即通过测定物体在特定容器中的振动周期来推算出γ值）。

振动法测量具有实验数据一致性好，波动范围小，误差较小等优点。

[ 实验目的 ]（1）学习用振动法测定空气的比热容比。

（2）练习使用物理天平、螺旋测微器、数字式周期记录仪、大气压计等。

[ 实验原理 ]图-1 图-2实验装置如图-1所示。

本实验以贮气瓶Ａ内的空气作为研究的热力学系统。

在贮气瓶Ａ正上方连接玻璃细管Ｂ，并且其内有一可自由上下活动的小球Ｃ，由于制造精度的限制，小球和细管之间有0.01mm 到0.02mm 的间隙。

为了弥补从这个小间隙泄漏的气体，通过气泵持续地从贮气瓶的另一连接口Ｄ注入气体，以维持瓶内的压强保持恒定。

适当调节气泵输出的流量，可以使小球在玻璃细管Ｂ内（中央一侧有一小孔K 附近，如图-2所示）在竖直方向上来回振动：当小球在小孔K 的下方并向下运动时，贮气瓶中的气体被压缩，压强增加；而当小球经过小孔向上运动时，气体由小孔膨胀排出，压强减小，小球又落下。

其振动周期可利用周期记录仪测量出来。

若小球质量为m ，直径为d ，当其出于平衡状态时，瓶内气压P 和大气压强0P 之间满足关系：20)2/(d mgP P π+= （2） 当小球由平衡位置向下运动一个小距离x ，这导致贮气瓶内的压强变化dP ，从而小球所受合力F 为：dP d F 2)2/(π= （3）由牛顿运动方程ma F =，得：222)2/(dtxd m dP d =π （4）另一方面，由于小球振动很快，可以近似作为绝热过程处理，于是贮气瓶内气体的压强P ，直和体积V 满足（1）式的绝热方程。

气体定压比热的测定实验报告气体定压比热的测定实验报告引言：气体的性质研究一直是物理学中的重要内容之一。

在研究气体性质时，比热是一个重要的物理量。

比热是指单位质量物质温度升高1摄氏度所需要的热量。

气体的比热可以分为定容比热和定压比热。

本实验主要研究气体的定压比热。

实验目的：通过实验测定气体的定压比热，了解气体的热力学性质。

实验原理：根据热力学原理，气体的定压比热可以通过测量气体在恒定压力下的温度变化来确定。

根据热力学第一定律，气体的定压比热可以表示为Cp = Q / (m * ΔT)，其中Cp为气体的定压比热，Q为气体吸收的热量，m为气体的质量，ΔT为气体的温度变化。

实验装置：本实验采用的装置主要包括恒压容器、温度计、热源和数据记录仪等。

恒压容器用于保持气体的压强不变，温度计用于测量气体的温度，热源用于为气体提供热量，数据记录仪用于记录实验数据。

实验步骤：1. 将恒压容器连接好，确保气体不会泄漏。

2. 在容器中加入适量的气体，并记录下气体的质量。

3. 将温度计插入容器中，确保温度计与气体接触良好。

4. 打开热源，向容器中提供热量，使气体的温度升高。

5. 同时使用数据记录仪记录下气体的温度变化。

6. 当气体的温度变化趋于稳定时，记录下最终的温度变化值。

7. 根据实验数据计算出气体的定压比热。

实验结果与分析：根据实验数据计算出气体的定压比热，并进行数据分析。

根据实验结果可以发现，气体的定压比热与气体的种类、压强等因素有关。

不同种类的气体具有不同的定压比热值，而对于同一种气体，在不同的压强下定压比热也会有所变化。

实验误差与改进：在实验过程中，由于温度计的精度、热源的稳定性等因素的影响，实验结果可能存在一定的误差。

为了减小误差，可以采取以下改进措施：提高温度计的精度、使用更稳定的热源、增加实验次数等。

结论：通过本次实验，我们成功测定了气体的定压比热，并对实验结果进行了分析。

实验结果表明，气体的定压比热与气体的种类、压强等因素有关。

空气的定压比热 cp
t2 t1
[J/(kg·K)]
(t1 + t2 ) / 2 (℃)
气体定压比热测定实验数据记录表
1
2
3
hPa。
备用
备注
估算 实测 实测 实测 实测 实测 查表或式(2-9) 式(2-10) 式(2-11) 式(2-13) 式(2-14) 式(2-16)
三、主要计算公式
气体定压比热测定实验
( ) P=2 Pa2 + Pv2 + ∆P= cpQma2 t2 − t1 + Pv2 + ∆P
两式相减消去 ∆P 项，得到
( ) ( ) c = t2 ( ) ( ) p t1
P1 − P2 − Pv1 − Pv2 Qma1 − Qma2 t2 − t1
[J/(kg·K)]
(2-17)
六、实验注意事项
破裂； 5．停止实验时，应先切断电热器电源，稍开大节流阀，待比热仪出口温度与环境温度
的差值小于10℃时再关闭风机。
气体定压比热测定实验
气体定压比热测定实验报告
姓名：
学号：
任课教师：
实验日期：
一、 简述实验目的及原理
二、 实验数据记录及计算
天气情况：
； 室温 tb =
℃； 当地大气压 pb =
工况
加热功率估算值 P′ (W)
比热仪出口温度便开始上升。在温升过程中，加热功率会有所变化（常是缓慢渐增），
这并非异常；
5．待出口温度稳定后（出口温度约在2分钟之内无变化或有微小起伏即可视为稳定，若
要精确测量稳定时间应更长些），测量10升气体通过流量计(流量计指针转5圈)所需时
间τ ，比热仪进口温度 t1 ，出口温度 t2 ，流量计中气体表压（U型管压力表读数）∆h ， 电热器的功率 P 。并将数据填入表2-1中。