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文本内容:
空气比热容比的测量实验名称:
二、实验目的测量室温下的空气比热容比;学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比;观测热力学过程中状态变化及基本物理规律
三、实验器材储气瓶一套(包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、打气球)、两只传感器(扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只)、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆及电阻
四、实验原理遵循两条基本原则其一是保持系统为孤立系统;其二是测量一个系统的状态参量时,应保证系统处于平衡态气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比,用符号y表示(即y=O),又称气体的绝热系数如图所示,实验开始时,首先打开活塞C2,储气瓶与大气相通,当瓶内充满与周围空气同压强同温度的气体后,再关闭活塞C2打开充气活塞C1,将原处于环境大气压强为po、室温为To的空气,用打气球从活塞C1处向瓶内打气,充入一定量的气体,然后关闭充气活塞C1此时瓶内空气被压缩而压强增大,温度升高,等待瓶内气体温度稳定,即达到与周围温度平衡此时的气体图测量仪器示意图3-5-1处于状态I(〃1,V1,T),其中Vi.进气活塞.放气活塞为储气瓶容积1G2C2温度传感器.传感器探头.橡皮塞
3.45Cv然后迅速打开放气阀门C2,使瓶内空气与周围大气相通,瓶内气体做绝热膨胀,将有一部分体积为AV的气体喷泻出储气瓶当听不见气体冲出的声音,即瓶内压强为大气压强po,瓶内温度下降到八(八<九),此时,立即关闭放气阀门C2,由于放气过程较快,瓶内保留的气体由状态1(》,%,To)转变为状态n(p(),v,Ti)o由于瓶内气体温度不低于室温T,所以瓶内气体慢慢从外界吸热,直至达到室温To为止,此时瓶内气体压强也随之增大为稳定后的气体状态为III2,Vi,PTo,从状态n到状态ni的过程可以看作是一个等容吸热的过程总之,气体从状态I到状态n是绝热过程,由泊松公式得1从状态n到状态ni是等容过程,对同一系统,由盖吕萨克定律得二口£12十一T由以上两式子可以得到Pi Pi
3、片J两边取对数,化简得7=lgRTgPi/lgP2TgPi4利用4式,通过测量po、pi和P2的值就可求得空气的比热容比的值
五、实验步骤:
1、按图接好仪器的电路,注意AD590的正负极不要接错用Forton式气压计测定大气压强Po,用水银温度计测量环境温度
2、开启电源,将电子仪器部分预热20min,然后用调零电位器调节零点,把三位半数字电压表示值调到Oo
3、将活塞C2关闭,活塞C1打开,用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶B内,用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度,记录瓶内压强均匀稳定时压强和温度室温为To pi取值范围控制在To130~150成之间由于仪器只显示大匕3-5-2系统连接7c■于大气压强的部分,实际计算、.活塞.传感器,橡皮塞组成.测域仪器12345时式
(4)中的压强pi=Po+pi)
4、突然打开活塞C2,当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强.时(即放气声消失),迅速关闭活塞C
25、当储气瓶内空气的气压稳定,温度上升至室温To时,记下储气瓶内气体的压强P1(由于仪器只显示大于大气压强的部分,实际计算时式
(4)中的压强P2=Po+Pin)n
6、记录完毕后,打开C2放气,当压强显示降低到“0”时关闭C
2.
7、重复步骤2~
68、用测量公式
(4)进行计算,求得空气比热容比值
六、实验数据记录测量次数状态I状态HI状态III状态I气体Y状态ni气体温度状态I压压强显温度实际压强实际压强p2Tl/mV强显示示值THI/mV pl=pO+pl/=pO+pIII/值pl/mV plll/mV105Pa IO,pa正常1关闭23平均值提前1关闭2推迟1关闭2实验数据处理ImV=50Pa^^
132.9x50+
102.10xl03=
1.08745105P6X Z=
30.7x50+
102.10xl03=
1.03635xl05Pa_lgl
02.10xl03-lgl.08745xl05Zlg
1.03635xl05-lg
1.08745xlO5-=
8.04X10-3S==7±S=L305±
8.04W3XZ■提前关闭时7=2-89提前关闭时测量结果偏大推迟关闭时/=125推迟关闭时测量结果偏小预习思考题
1.泊松公式成立的条件是什么?答气体从状态到状态n是绝热过程
2.比热容比7=lg〃—lg,J/lgP2—IgJ之中,并没有温度出现,那为什么要用温度传感器AD590来精确测定温度呢?操作后思考题
1.怎样做才能在几次重复测量中保证化的数值大致相同?这样做有何好处?若P的数值很不相同,对实验有无影响?答关键是容器绝热效果要好另外每次的程序,完成时间,环境要相同,实验数据大致相同,说明偶然误差小,才有说服力
2.打开活塞G放气时,若提前关闭或滞后关闭活塞,各会给实验带来什么影响?答提前关闭会使测量结果偏大,滞后关闭会使测量结果偏小
3.本实验的误差来源于哪几个方面?最大误差是哪个因素造成的?怎样减少误差?答实验装置漏气、关闭活塞时间的控制多测量几组数据,求平均值。