DH4602气体比热容比测定仪(0601928C,29C,30C,31C).docVIP

一、气体比热容比的测定实验 一、实验目的 测定空气的定压比热容和定容比热容之比 二、实验装置 DH4602气体比热容比测定仪；螺旋测微计；物理天平 三、实验原理 测定比热容比的方法有好多种。本实验通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。实验基本装置如图1-1所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01-0.02mm。它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。 钢球A的质量为，半径为（直径为），当瓶子内压力满足下面条件时钢球A处于力平衡状态。这时，式中为大气压力。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A振幅的衰减，通过C管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管B的中央开设有一个小孔。当振动物体A处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器的内压力增大，引起物体A向上移动，而当物体A处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉。以后重复上述过程，只要适当控制注入气体的流量，物体A能在玻璃管B的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。 若物体偏离平衡位置一个较小距离，则容器内的压力变化，物体的运动方程为： （1-1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程 =常数 （1-2） 将（1-2）式求导数得出： ， （1-3） 将（1-3）式代入（1-1）式得 此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为 （1-4） 式中各量均可方便测得，因而可算出值。由气体运动论可以知道，值与气体分子的自由度数有关，对单原子气体（如氩）只有三个平动自由度，双原子气体（如氢）除上述3个平动自由度外还有2个转动自由度。对多原子气体，则具有3个转动自由度，比热容比与自由度的关系为。理论上得出： 单原子气体（） 双原子气体（） 多原子气体（） 本实验装置主要系玻璃制成，且对玻璃管的要求特别高，振动物体的直径仅比玻璃管内径小0.01mm左右，因此振动物体表面不允许擦伤。平时它停留在玻璃管的下方（用弹簧托住）。若要将其取出，只需在它振动时，用手指将玻璃管壁上的小孔堵住，稍稍加大气流量物体便会上浮到管子上方开口处，就可以方便地取出，或将此管由瓶上取下，将球倒出来。 振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪，采用重复多次测量。 振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，烧瓶容积由实验室给出，大气压力由气压表自行读出，并换算 。 四、实验内容 1．接通电源，调节气泵上气量调节旋钮，使小球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。注意，气流过大或过小会造成钢珠不以玻璃管上小孔为中心的上下振动，调节时需要用手挡住玻璃管上方，以免气流过大将小球冲出管外造成钢珠或瓶子损坏。 2．打开周期计时装置，次数设置为50次，按下执行按钮后即可自动记录振动50次周期所需的时间。 3．若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢珠上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，此时须适当挡光。 4．重复以上步骤五次。 5．用螺旋测微计和物理天平分别测出钢珠的直径和质量，其中直径重复测量五次。 本实验提供的玻璃瓶的有效体积为：； 小球质量约为，小球半径约为。 五、数据与结果 1．求钢珠直径及其不确定度： 平均值： 不确定度： 结果： 2．在忽略容器体积、大气压测量误差的情况下估算空气的比热容及其不确定度： 六、仪器操作 1、仪器在使用前应可靠固定，玻璃容器应垂直放置，以免小球振动时碰到管壁，造成测量误差。垂直度可以通过调节玻璃容器本身和底座上的三个螺钉来实现。 2、气泵的输出通过输气软管接入玻璃容器，连接时注意不要漏气，否则小球不能上下振动。 3、光电门的输出插头接到计时测试仪的后面板的专用插座上。 4、气泵的电源插头接到计时测试仪的后面板的二芯插座上，通过接通计时测试仪的前面板的气泵电源开关，可以接通或关闭气泵的电源。 5、接好仪器的电源，打开后面板上的电源开关，仪器接通电源。 6、计时测试仪的程序预置周期为（默认值），即：小球来回经过光电门的次数为次。据具体要求，若要设置50次，先按“置数”开锁，再按上调（或下调）改变周期T，当达到T=50时，再按“置数”锁定。 7、此时按执行键开始计时，信号灯不停闪烁，即为计时状态，这时数显表显示计时周期的个数。当小球经过光电门的周期次数达到设定值，数显表头将显示具体时间，单位“秒”。需要再执行“50”周期时，无须重新设置，只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”，再按“执行”键，便可以第二次计时。当按复位或断电再开机时，程序从头预置30次周期，须重复上述步骤。 8、本计时器的周期设定范围0-99次。计时范围为0-99.99s，分辨率为0.01s。 七