大学物理空气比热容实验指导书.pdf

空气比热容比的测量 气体的比热容比  （亦称绝热指数）是一个重要的热力学参量。测量  的方法有多种。绝热膨胀测 量  是一种重要的方法。一般使用U 型水银压强计和水银温度计分别测量气体的压强和温度，测量结果较 为粗略。而本实验中采用高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度传感器分别测量气体的压强 和温度，克服了原来实验中的不足，实验时能更明显地观察分析热力学现象，实验结果较为准确。 1. 实验目的 (1) 学习测定空气比热容比的一种方法； (2) 观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法； (3) 了解压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理并掌握其使用方法。 2. 实验原理 (1) 测量比热容比的原理 理想气体的压强p 、体积V 和温度T 在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程pV  =恒量的规律，其中  是气体的定压比热容c 和定容比热容c 之比，通常称 = c /c 为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。 p V p V 如图1 所示，我们以贮气瓶内空气作为研究的热学系统，试进行如下实验过程。 ① 首先打开放气阀A ，贮气瓶与大气相通，再关闭A ，瓶内 充满与周围空气同温同压的气体。 ② 打开充气阀 B ，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气 放气阀A 体，然后关闭充气阀B 。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度 接测温电路 升高。等待内部气体温度稳定，既达到与周围温度平衡，此时的 充气阀B 气体处于状态Ⅰ(p 、V 、T ) 。 1 1 0 ③ 迅速打开放气阀 A ，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压 C D 强降至p 0 时，立刻关闭放气阀A ，将有体积为V 的气体喷泻出 压力传感器 贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与外界进行 热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中保留 的气体由状态Ⅰ(p 、V 、T )转变为状态Ⅱ(p 、V 、T ) 。 1 1 0 0 2 1 ④ 由于瓶内气体温度T 低于室温 T ，所以瓶内气体慢慢从 1 0 外界吸热，直至达到室温T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大 AD590 0 为p 。V 为贮气瓶体积，V 为保留在瓶中这部分气体在状态Ⅰ(p 、 2 2 1 1 T )时的体积。则稳定后的气体状态为Ⅲ (p 、V 、T ) 。从状态Ⅱ 0 2 2 0 →状态Ⅲ的过程可以看作是一个等容吸热的过程。总之，由状态 图1 实验装置简图 Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程如下图所示： 绝热 等容 膨胀 吸热 状态Ⅰ 状态Ⅱ 状态Ⅲ