2025年气体比热容比的测定实验报告及数据.pdfVIP

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

课气体比热容比的测定

1、学习测定空气比热容比的方法。题

教学目

2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方的

法。3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度

重难1、物理天平的调节和使用。的计算。

点2、各物理量不确定度的计算。

教学方讲授、演示、提问、讨论、操作相结合。

学3学时。法

时

一、前言

气体的定压比热容和定体比热容的比值称为比热容比。气体的值在许多热

力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。由气体动理论可知，理想气体的

值为:

(1)

式中为气体分子的自由度，对于单原子分子;对于双原子刚性分子，;对于

多原子刚性分子，。实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方

法来测定。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

的振动周期来计算空气的值。

二、实验仪器

FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25mm

外径千分尺等。

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

如图1所示，钢球A位于精密细玻璃管B中，其直径仅仅比玻璃管直径小

0.01-0.02mm，使之能在玻璃管中上下移动，瓶上有一小孔C，可以通过导管将

待测气体注入到玻璃瓶中。

图1设小球质量为m，半径为r，当瓶内气压P满足下式时，小球处于平衡位

置:

(2)

设小球从平衡位置出发，向上产生微小正位移x，则瓶内气体的体积有一

微小增量:

(3)

与此同时瓶内气体压强将降低一微小值，此时小球所受合外力为:

(4)

小球在玻璃管中运动时，瓶内气体将进行一准静态绝热过程，有绝热方程:

(5)

两边微分，得

(6)

将(3)、(4)两式代入(6)式，得:

(7)

由牛顿第二定律，可得小球的运动方程为:

(8)

可知小球在玻璃管中作简谐振动，其振动周期为:

(9)

最后得气体的值为:

(10)

博观而约取，厚积而薄发。——苏轼

式中右边各量可以方便测出，故可以计算出气体的值。

实验中为了补偿由于空气阻力以及少量漏气引起的小球振幅的衰减，通过C管

一直向玻璃瓶中注入一小气压的气流，在玻璃管B的中部开有一小孔，当小球处于

孔下方时，注入气体压强增大，使得小球往上运动;当小球越过小孔后，容器内气

体经小孔流出，气体压强减少，小球将往下运动，如此循环往复进行以上过程，只

要适当控制注入气体的流量，小球就能在玻璃管中小孔附近作简谐振动，其振动周

期可用光电计时装置测得。

四、实验仪器介绍

1、FB212型气体比热容比测定仪:其结构和连接方式如图2所示。

2、TW-1型物理天平:仪器介绍和使用方法见教材P69。

3、0-25mm外径千分尺:仪器介绍和使用方法见教材P46。

五、实验内容和实验步骤

1、实验仪器的调整