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测量空气的定压

比热

制作:王宪军

指导老师:王晓云

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实验目的

v了解气体比热测定装置的根本原理和构思。

v熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的

方法。

v掌握由根本数据计算出比热值和比热公式的

方法。

v分析本实验产生误差的原因及减小误差的可

能途径。

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实验原理

引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有：

和

定压时:

此式直接由的定义导出，故适用于一切工质。

在没有对外界作功的气体的等压流动过程中：

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那么气体的定压比热容可以表示为：

kJ/kg•℃

式中：

——气体的质量流量，kg/s；

——气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s。

由于气体的实际定压比热是随温度的升高而增

大，它是温度的复杂函数。实验说明，理想气体

的比热与温度之间的函数关系甚为复杂，但总可

表达为：

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式中a、b、e等是与气体性质有关的常数。在离开

室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与

温度的关系可近似认为是线形的，假定在0-300℃

之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线

性关系：

那么温度由至的过程中所需要的热量可表示为:

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由加热到的平均定压比热容那么可表示为：

假设以〔t1+t2〕/2为横坐标，为纵坐标〔

确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算

式

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大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度

加热到时，其中水蒸气的吸热量可用式

下式计算：

式中：——气流中水蒸气质量，kg/s。

那么干空气的平均定压比热容由下式确定：

式中：

——为湿空气气流的吸热量。

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实验设备

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1．整个实验装置由风机，流量计，比热仪本体，

电功率调节及测量系统共四局部组成，如图一所示。

2．比热仪本体如图二所示。由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8〔铂电阻温度计

或精度较高的水银温度计〕电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引

入，进口温度计1测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终

了温度，后被引出。该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。

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图二

实验方法及数据处理

v1．接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流

网的凹槽中。

v2．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〔tw〕。3．将温度计插回流量计，调节流量，

使它保持在额定值附近。逐渐提