气体比热容比的测定(振动法)

气体比热容比v p c c /的测定(振动法)

实验目的：

1．理解热力学过程中状态变化及基本物理规律；

2. 学会用振动法测定空气的比热容比。

实验原理：

基本原理如图1所示：

图1 实验基本原理

气体的定压比热容p c 与定容比热容v c 之比v p c c /=γ 在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种，这里介绍一种较新颖的方法，测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。

振动物体小钢球A 的直径比玻璃管B 的直径仅小0.01-0.02mm ，所以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C ，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。

为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A 振幅的衰减，因此通过C 管一直注入一个小气压的气流。在精密玻璃管B 中的中央开设有一

个小孔。当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器内压力增大，引起物体A 上下振动，而当物体A 处于小孔上方的半个周期时，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。

设钢球A 的质量为m ，半径为r （直径为d ），当瓶子内压力P 满

足下面条件时，刚球A 处于力平衡状态，2r

mg p p l π+= 式中l p 为大气压力。若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化dp

物体的运动方程为： dp r dl

dx m 222

π= （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

γpV =常数 （2）

将（２）式求导数得出 V

dv p dp γ-=

2r dV π= （3）

将（３）代入（２）式得 ： 04222=?+x mV p r dt

x d γπ 此式即为熟知得简谐振动方程，它得解为 ：T

mV p r πγ

πω242== 即： 464Tpd mV =γ

式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。

由气体运动论可以知道，γ值与气体分子的自由度数有关。对单原子气体（例氩）只有三个平均自由度，双原子气体（例氮）除上述三个平均自由度外，还有两个转动自由度，对多原子气体，则只有三个转动自由度。

γ，理论上得出：比热容比与自由度f得关系为：f/)2

=

f(+

单元子气体(Ar, He） f=3 γ=1.67

双原子气体(N2, H2, O2) f=5 γ=1.40

多原子气体(CO2, CH4) f=6 γ=1.33 且与温度无关

实验仪器：

振动主体、多功能数字计时仪（分50次，100次二档）、微型气泵、大气压力计、缓冲瓶

图2 振动法测量气体比热容比实验装置

本实验装置中主要装置系玻璃制成，且对玻璃管的要求特别高，振动物体的直径仅比玻璃管的内径小0.01mm左右，因此振动物体表面不允许擦伤。

实验内容及主要步骤：

1、用螺旋测微器测量备用小球（不可取出管道内的小球，以免损

坏仪器）直径10次。

2、测量大气压强（实验开始前，结束各测一次，取平均值）

3、用物理天平测量备用小球的质量。

4、利用小气泵作为气源，测定空气的比热容比（可近似为双原子

气体），振动次数选50次，重复测10次。

注意事项：

1、为确保光电门正常工作，小球运动过程中必须能遮挡光电门间

隙内的红外线发射管和红外线接收管之间的红外线，且确保光电门不在强光环境下工作。

2、为确保小球平衡位置以下的气体体积V=Vo，小球运动必须以通

气孔为平衡位置。

3、为确保小球作简谐振动，必须尽量使玻璃管竖直，从而减小小

球和玻璃管内壁之间的摩擦力。

4、为确保小球不从玻璃管内冲出而损坏实验仪器，请在打开电源

前先将空气泵调至通气速率最小，然后根据实验需要细心调节空气泵。

思考题：

1、如果压强增大，气体比热容比将发生什么变化？

2、为什么始终大于1？

3、如果振动物体的周期较长，公式还适用吗？为什么？

固体比热容的测量

固体比热容的测量 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

固体比热容的测量 一、实验目的 1、掌握基本的量热方法——混合法； 2、测定金属的比热容； 3、学习一种修正散热的方法。 二、实验仪器 量热器、温度计（ 0C 和 0C 各一支）、物理天平、待测金属粒、冰、停表、加热器、量筒等。 三、实验原理 1、 混合法测比热容 依据热平衡原理，温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传给低温物体，如果在混合过程中和外界无热量交换，最后达到均匀稳定的平衡温度。根据能量守恒定律，高温物体放出的热量就应等于低温物体吸收的热量，即： 本实验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为C ，实验时，量热器内先盛以质量为0m ，温度为1t 的冷水，之后，把加热到温度为2t 质量为m 的待测金属块投入量热器中，经过热交换后，水量热器与金属块达到共同的末温θ,依热平衡方程有： ))(()(1002t C c m t mc -+=-θθ （1） 即 ) ())((2100θθ--+=t m t C c m c (2) 量热器的热容C 可以根据其质量和比热容算出。设量热器筒和搅拌器由相同的物质制成，其质量为1m ，比热容为1c ，则

（3） = + C' c m C 1 1 式中C'为温度计插入水中部分的热容。C'的值可由下式求出： C表示C'以J·0C-1为单位时的数值，而式中V为温度计插入水中部分的体积。{}10-?'C J {}3 V表示V以cm3为单位时的数值。 cm 2、系统误差的修正 上述讨论是在假定量热器与外界没有热交换时的结论。实际上只要有温度差异就必然会有热交换存在，因此实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。所以，校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。为此可采取如下措施：1）要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体系。此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验也不要在空气流通太快的地方进行。 2）采取补偿措施，就是在被测物体放入量热器之前，先使量热器与水的初始温度低于室温，但避免在两热器外生成凝结水滴。先估算，使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等。这样混合前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等，极大地降低了系统误差。 3）缩短操作时间，将被测物体从沸水中取出，然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程，动作要快而不乱，减少热量的损失。 4）严防有水附着在量热筒外面，以免水蒸发时带走过多的热量。 5）沸点的校正。在实验中，我们是取水的沸点为被测物体加热后的温度，但压强不同，水的沸点也有所不同。为此需用大气压强计测出当时的气压，再由气压与沸点的关系通过查表查出沸点的温度。 采取以上措施后，散热的影响仍难以完全避免。被测物体放入量热器后，水温达到最高温度前，整个系统还会向外散热。所以理论上的末温是无法得到的。这就需要通过

(fb212型气体比热容比的测定)实验讲义

(FB212型气体比热容比测定仪)实验讲义 气体比热容比的测定 比热容是物质的重要参量，在研究物质结构、确定相变、鉴定物质纯度等方面起着重要 的作用。本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容的方法。 【实验目的】 测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比γ值。 【实验原理】 气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比 V P C /C =γ，在热力学过程特别是绝热过程中是一个 很重要的参数，测定的方法有好多种。这里介绍一种较新颖的方法，通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。实验基本装置如图1所示，振动物体小球D 的直径比玻璃諧振腔E 直径仅小mm 02.0~01.0 。它能在此精密的玻璃諧振腔E 中上下移动，在储气瓶A 的壁上有一充气孔B ，并插入一根细管，通过它各种气体可 以注入到储气瓶A 中。 钢球D 的质量为m ，半径为 r （直径为d ），当瓶子内压力P 满足下面条件时，钢球 D 处于力平衡状态，这时2 L m g P P r π?=+ ?，式中L P 为大气压强 。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体D 振幅的衰减，通过B 管不断注入一个小气压的气流，在精密玻璃諧振腔E 的中央开设有一个小孔C 。当振动物体A 处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使储气瓶A 内压力增大，引起物体D 向上移动，而当物体D 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，使储气瓶A 内压力减小从而使物体D 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D 能在玻璃諧振腔E 的小孔C 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dx ，则容器内的压力变化dp ，物体的运动方程为：

比热容

比热容 开放分类：物理、概念、定义、热学、特性 1 specific heat capacity 即比热，是单位质量物质的热容量。单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容，简称：比热，用字母“c”表示 2 什么叫比热容 比热容的定义为：单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。 物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容CD和定容比热Cp 两种，定压比热容Cp是单位质量的物质在比容不变的条件下，单位温度变化时所吸收或放出的能量；定容比热容Cv是单位质量的物质在比容不变的条件下，单位温度变化时吸收或放出的内能。 在中学范围内，简单定义为： 单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容。 比热容(specific heat capacity)简称比热(specific heat)，通常用符号c表示。 在英文中，比热容被称为：Sepcific Heat Capacity. 公式为：Energy=Mass×Specific Heat Capacity×Tempreture change 可简写为：Energy=Mass×SHC×Temp Ch 比热容的单位应为J/（kg·K） 3 单位 比热是一个复合单位，是由质量、温度、热量的单位组合而成的。在国际单位制中，比热的单位是焦耳/（千克·摄氏度）读作焦每千克摄氏度。 （常用的单位还有卡/（克·℃）、千卡/（千克·℃）等）在国际单位制中，能量、功、热量的单位统一用焦耳，因此比热容的单位应为J/（kg·K）。 4 比热表 (1)比热值的数值后面都用10的3次方来表示 (2)水的比热较大，金属的比热更小一些 (3)c铝>c铁>c钢>c铅(c铝

空气比热容比的测定

空气比热容比的测定 在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。 一、实验目的 1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。 2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验原理 理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示 R C C v p =- （4-6-1） 其中, R 为普适气体常数。气体的比热容比γ定义为 v p C C = γ （4-6-2） 气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ），V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 γ γ 2 011V P V P = （4-6-3） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ），两个状态应满足如下关系： 2 211V P V P = （4-6-4） 由（4-6-3）式和（4-6-4）式，可得 )lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （4-6-5） 利用（4-6-5）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。

一气体定压比热容测定

工程热力学实验 指导书 哈尔滨理工大学 热能与动力工程实验室

实验一 气体定压比热容测定实验 一．实验目的 1． 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。 2． 熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。 3． 掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。 4． 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。 二．实验原理 引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有： pdv du q +=δ 和 vdp dh q -=δ 定压时0=dp p p T h dT vdp dh dT q c ??? ????=??? ??-=??? ??=δ 此式直接由p c 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： p Q m dh δ1= 则气体的定压比热容可以表示为： ()122 1t t m Q c p t t pm -= kJ/kg ?℃ 式中：m ——气体的质量流量，kg/s ； p Q ——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。实验表明，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： +++=2et bt a c p 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： bt a c p += 则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为：

()dt bt a q t t ?+=2 1 由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为： ()2211 22121t t b a t t dt bt a c t t t t pm ++=-+=? 若以（t 1+t 2）/2为横坐标，21t t pm c 为纵坐标（如下图所示），则可根据不同温度范 围的平均比热确定截距a 和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式bt a +。 大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式下式计算： ()dt t m Q t t w w ?+=2 10001172.0844.1 式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。 则干空气的平均定压比热容由下式确定： ()()1212)(')(21t t m m Q Q t t m m Q c w w p w p t t pm ---=--= 式中：'p Q ——为湿空气气流的吸热量。 三.实验设备

空气比定压热容的测定

气比定压热容的测定 一、实验目的 (1)了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法。 (2)掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。 (3)掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容。 (4)列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。 二、实验原理 实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容，即根据()()[]K kg /kJ 1221?-=t t m Q c p t t p 确定，式中：m 为气体 的质量流量，kg/s ；p Q 为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s 。 在距室温不很远的温度围，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似表示为bt a c p +=，由1t 加热到2t 的平均比热容为 2 )(21122121t t b a t t bt a c t t t t p ++=-+=?，因此，若以221t t +为横坐标，p c 为纵坐标，则可根据不同温度围的平均比热容确定截距a 和斜率 b ，从而得出比热容随温度变化的近似关系式。 （1）空气中水蒸气容积成分iv ?的确定。大气是含有水蒸气的湿空气，当湿 空气的温度由1t 加热到2t 时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t 、 w t ，从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度?，再由?和干球温度t 从湿空气的焓湿图查出含湿量d ，则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分（也称为体积分数） %100622/1622/iv ?+=d d ? 式中：d 为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。 （2）湿空气的吸热量p Q 的确定。当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸收的热量即为电热器消耗的电功率。功率的测定方法有两种，一种是根据测量的电压和电流计算；另一种由功率表直接测量。吸热量的单位为kJ/s 。 （3）干空气质量流量m 的确定 ） （15.27305.287/1000/10)1()8.9(iv 0+??-??+==t h p T R V p m a a a a τ? 式中：0p 为当地的大气压力，Pa ；a p 为干空气的压力，Pa ；a V 为干空气的体积，

常见物质比热容

常用液体、固体比重-比热表 名称相态比重15.6至21℃比热15.6时kJ/Kg℃树脂液 1.3 乙酸100% 液 1.05 2.01 乙酸10% 液 1.01 4.02 丙酮100% 液0.78 2.15 醇含乙醇95% 液0.81 2.51 醇含乙醇90% 液0.82 2.72 铝固 2.64 0.96 氨100% 液0.61 4.61 氨26% 液0.9 4.19 Aroclor 液 1.44 1.17 石棉板固0.88 0.8 沥青液 1 1.76 固体沥青固 1.1-1.5 0.92-1.67 苯液0.84 1.72 砖墙固 1.0-2.0 0.92 盐水-氯化钙25% 液 1.23 2.89 盐水-氯化钠25% 液 1.19 3.29 干粘土固 1.9-2.4 0.94 煤固 1.2-1.8 1.09-1.55（4℃）煤焦油固 1.2 1.47 固体焦固 1.0-1.4 1.11 铜固8.82 0.42 软木固0.25 2.01 棉固 1.5 1.34 棉籽油液0.95 1.97 导热姆A 液0.99 2.64 导热姆C 液 1.1 1.747-2.72 乙二酸液 1.11 2.43 脂肪酸-软脂液0.85 2.73 脂肪酸-硬脂液0.84 2.3 鲜鱼固 3.14-3.43 鲜水果固 3.35-3.68 汽油液0.73 2.22 耐热玻璃固 2.25 0.84

玻璃棉固0.072 0.66 胶，2份水1份干胶液 1.09 3.73 甘油100%（丙三醇）液 1.26 2.43 蜂蜜液 1.42 盐酸31.55%（氯化）液 1.15 2.51 盐酸10%（氯化）液 1.05 3.14 冰固0.9 2.09 冰淇淋固 2.93 猪油固0.92 2.68 铅固11.34 0.13 皮革固0.86-1.02 1.51 亚麻油液0.93 1.84 氧化镁85% 液0.208 1.13 枫树浆液/ 2.01 鲜猪肉固/ 3.27 牛奶液 1.03 3.77-3.89 镍固8.9 0.46 硝酸95% 液 1.05 2.09 硝酸60% 液 1.37 2.68 硝酸10% 液 1.05 3.77 1#燃油（煤油）液0.81 1.97 2#燃油液0.86 1.84 3#燃油液0.88 1.8 4#燃油液0.9 1.76 5#燃油液0.93 1.72 6#燃油液0.95 1.67 API中部原油液0.85 1.84 API汽油液0.88 1.76 纸固 1.7-1.15 1.88 石蜡固0.86-0.91 2.6 熔融石蜡液0.9 2.89 酚（碳酸）液 1.07 2.34 磷酸20% 液 1.11 3.56 磷酸10% 液 1.05 3.89 邻苯二酸酐液 1.53 0.97 硫化橡胶固 1.10 1.74

空气比热容比测定实验报告(实验数据及其处理)

007 实验报告 评分： 课程： ******** 学期： ***** 指导老师: **** 年级专业： ***** 学号：****** 姓名：！习惯一个人007 实验3-5空气比热容比的测定 一、实验目的 1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。 2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验原理 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ） ，V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 r r o r o r T p T p 1 1 11 --= （3-5-2） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ） ，两个状态应满足如下关系： 0 21T p T p o = (3-5-3） 由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得 )lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （3-5-4） 利用（3-5-4）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。

实验一 空气定压比热容测定

实验一 空气定压比热容测定 一、实验目的 1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。 2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。 3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。 二、实验原理 由热力学可知，气体定压比热容的定义式为 ( )p p h c T ?=? （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M =, 此时气体的定压比热容可表示 为 p p T Q M c )(1??= （2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定 ) (1221 t t M Q c p t t pm -= (kJ/kg ℃) (3) 式中，M —气体的质量流量，kg/s; Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。 大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。 低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为 3 16 2 7 4 10 87268.410 02402.410 76019.102319.1T T T c p ---?-?+?-=(kJ/kgK) 式中T 为绝对温度，单位为K 。该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。 在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为 Bt A c p += （4） 由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为 m t t t t pm Bt A t t B A dt t t Bt A c +=++=-+= ? 2 2 11 22 1 2 1 (5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定

冷却法测量金属比热容

冷却法测量金属比热容 一 实验目的 1 掌握用冷却法测定金属的比热容，测量金属在室温至200℃温度时的比热容。 2 了解金属的冷却速率与环境之间的温差关系，以及进行测量的实验条件。 二 实验原理 单位质量的物质，其温度升高或降低1K （1℃）所需的热量，叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100℃或200℃时的比热容。 冷却法测定金属的比热容测量仪装置 (实验装置由加热仪和测试仪组成。加热仪的加热装置可通过调节手轮自由升降。被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品室内的底座上，测温热电偶放置于被测样品内的小孔中。当加热装置向下移动到底后，对被测样品进行加热；样品需要降温时则将加热装置移上。仪器内设有自动控制限温装置，防止因长期不切断加热电源而引起温度不断升高。) 将质量为1M 的金属样品加热后，放到较低温度的介质（例如室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。其单位时间的热量损失（t Q ??/）与温度下降的速率成正比，于是得到 下述关系式： t M C t Q ??=??1 1 1θ （1）

式中1C 为该金属样品在温度1θ时的比热容，t ??1θ为金属样品在1θ的温度下降速率， 根据冷却定律有： m s a t Q ) (0111θθ-=?? （2） 式中1a 为热交换系数1S 为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度， θ 为周围介质的温度。由式（1）和（2），可得 m s a t M C ) (01111 1 1θθθ-=?? （3） 同理对质量为2M ，比热容为2C 的另一种金属样品，可有同样的表达式： m s a t M C ) (02222 2 2θθθ-=?? （4） 由（3）和（4）式，可得： m m s a s a t M C t M C )()(1011102221 12 2 2θθθθθθ--=???? （5） 所以 m s a t M s a t M C C m ) (01112 2 ) (1 2 02221 1 θθθθθθ-??=-?? （6） 如果两样品的形状尺寸都相同，即2 1 s s =；两样品的表面状况也相同（如涂层、色 泽等），而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有2 1a a =。于是当周围介质温度不 变（即室温0θ恒定而样品又处于相同温度θ θθ=-21 ）时，上式可以简化为： 1 22 11 2 ??? ????? ?? ????=t M t M C C θθ （7） 如果已知标准金属样品的比热容1C 质量1M ；待测样品的质量2M 及两样品在温度θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容2C 。

空气比热容比的实验报告

空气比热容比的测量 实验目的： 1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3．学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。实验原理： 对理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之关系由下式表示： C p —C v =R （1） （1）式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为： r= C p /C v (2) 气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。 测量r值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C 2 ，将原处于环境大气 压强P 0、室温θ 的空气从活塞C 1 ，处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压 强增大。温度升高。关闭活塞C 1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P ，θ ，V 1 ）， V 1 为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II（P 1 ，θ ，V 1 ） 后，迅速关闭活塞C 2 ，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应满足方程： P1V1’=P0V2’（3） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ 时，原状态为I （P 1，θ ，V 1 ）体系改变为状态III（P 2 ，θ ，V 2 ），应满足： P1V1=P0V2（4） 由（3）式和（4）式可得到： r=（log P0-log P1）/（log P2-log P1） 利用（5）式可以通过测量P 0、P 1 和P 2 值，求得空气的比热容比r值。 实验装置：

图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C 1，2为放气活塞C 2 ，3为电流型集成温 度传感器AD590，它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测 温范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1μA/℃，若串接5KΩ电阻后，可产生5mv/℃的信号电压，接0～2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02℃温度变化。4为气体压力传感器探头，由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P 时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为 P +10.00KPa时，数字电压表显示为200mv；仪器测量气体压强灵敏度为20mv/KPa，测量精度为5Pa。 实验内容： 1．按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。用Forton式 气压计测定大气压强P 0，用水银温度计测环境室温θ 。开启电源， 将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表表示值调到0。 2．把活塞C 2关闭，活塞C 1 打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶

常见物质比热容查询表及比热容概念名词解释

比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。 混合物的比热容 气体的比热容 水的比热容较大的应用 一、利用水的比热容大来调节气候 二、利用水的比热容大来冷却或取暖 常见物质的比热容混合物的比热容气体的比热容 水的比热容较大的应用 一、利用水的比热容大来调节气候 二、利用水的比热容大来冷却或取暖 编辑本段定义 比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文（J /(kg·K) 或J /(kg·℃)，J是指焦耳，K是指热力学温标，与摄氏度℃相等），即令1千克的物质的温度上升（或下降）1摄氏度所需的能量。根据此定理，最基本便可得出以下公式： c=△E（Q）/m△T △E为吸收的热量，中学的教科书里为Q；m是物体的质量，△T是吸热（放热）后温度所上升（下降）值，初中的教材里把△T写成△t，其实这是很不规范的（我们生活中常用℃作为温度的单位，很少用K，而且△T=△t，因此中学阶段都用△t，但国际上或者更高等的科学领域，还是使用△T）。 物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比 比热容测试仪 热容三种。 定压比热容Cp是单位质量的物质在压力不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。 定容比热容Cv是单位质量的物质在容积（体积）不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能。 饱和状态比热容是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。 编辑本段单位 比热容的单位是复合单位。

空气比热容比的测定

空气比热容比的测定 一、实验目的 1.学习测量理想气体比热容比的原理和方法。 2.测量空气的比热容比。 二、实验仪器 实验台，590AD 温度计模块，空气比热容比实验仪。 三、实验原理 气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号r 表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。通过测量r ，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。 对于理想气体： R C C V P =- （5-1） 其中，R 为气体的普适常数。 仪器结构如图1所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程： 图1 空气比热容比实验仪结构图 1.首先打开气阀1、2，使贮气瓶与大气相通，然后关闭气阀1、2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。 2.用气管分别将打气球和气阀1、气压计和气阀2连接起来，打开气阀1，

用打气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀1。此时瓶内原来的气体被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时气体处于状态),,(011T V P I 3.将连接在气阀1上的气管取下，迅速打开放气阀，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到0P 时，立即关闭放气阀，将有体积为V ?的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。在此过程中作为研究对象的气体由状态),,(011T V P I 转变为状态 ),,(120T V P II 4.由于瓶内温度1T 低于外界温度0T ，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度0T 为止，此时瓶内的压强也随之增大为2P ，即稳定后的气体状态为),,(022T V P III 。从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等容吸热过程。气体的状态变化过程如图2所示： 图2 气体的状态变化过程曲线 II I →为绝热过程，有绝热过程方程得： r r V P V P 2011= （5-2） III I →为等温过程，由等温过程方程得： 2211V P V P = （5-3） 由（5-2）（5-3）可得：

气体比热容比的测定实验报告及数据

气体比热容比的测定实验报告及数据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。

三、实验原理 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)

空气比热容比的测量

实验4-4 空气比热容比的测量 气体的比热容比γ(又称绝热指数)是一个重要的热力学参量，经常出现在热力学方程中。测量γ的方法有多种，绝热膨胀测量是一种重要的方法。传统的比热容比实验大多是利用开口U 型水银压力计或水压力计测量气体的压强，用水银温度计测量温度，测量结果较为粗略，实验误差大。本实验采用的是高精度、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，克服了原有实验的不足，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。 【实验目的】 1．学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比γ； 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．了解硅压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法。 【实验原理】 1．测量比热容比的原理 气体受热过程不同，比热容也不同。气体等容及等压过程的比热容分别称为定容比热容V C 和定压比热容p C 。定容比热容是将kg 1气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高C 1?时所需的热量；而定压比热容则是将kg 1气体在保持压强不变的情况下加热，当其温度升高C 1?时所需的热量。显然，后者由于要对外作功而大于前者，即V p C C >。 气体的比热容比γ定义为定压比热容p C 和定容比热容V C 之比，即 V p C C = γ (4-4-1) 测量γ的实验装置如图4-4-1所示。我们以贮气瓶内空气作为研究的热力学系统，进行如下实验过程。 (1) 首先打开放气活塞2，贮气瓶与大气相通，再关闭放气活塞2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。 (2) 打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭进气活塞1。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度(室温)平衡，此时的气体处于状态Ⅰ 1-进气活塞；2-放气活塞；3-AD590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂 图4-4-1 实验装置简图 数字电压表

气体定压比热测定

1 干气体定压比热测定实验 干气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。 一、实验目的 1. 了解实验装置的基本原理和结构。 2. 熟悉温度、压力、热量、流量等基本量的测量方法。 3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。 4. 分析产生误差的原因及减小误差的途径。 二、实验原理 本实验测定的是干空气的定压质量比热P C ，而不是定压容积比热P C ￠。 P C :P =const 时，1kg 气体温度升高1K 时所吸收的热量，kJ/(kg K) ； P C :P =const '时，1Nm 3气体温度升高1K 时所吸收的热量，kJ/(kg K) 。 根据定义，对于1kg 工质， P q C t = D kJ/(kg K) （1） 对于mkg 工质， P Q C m t = D kJ/(kg K) （2） 在这里我们所求的就是干空气的定压质量比热P C ，“干”用下标“g ”表示，即 g P g Q C m t = D kJ/(kg K) （3） 各参数值的测定如下： （1）t ?测定：我们将一定流量的气体通入比热仪，在比热仪中队气体进行加热后气体流出。这样，气体进入比热仪与流出比热仪就存在了温度差t ?，只要我们在比热仪进口设置温度计1t 和出口设置温度计2t ，即可求出21-t t t ?=。 （2）g m 的测定：由于干空气的质量不好测定，我们可以测定空气的质量流量g m kg/s ，干空气符合理想气体定律： g g g P V m R T = kg/s （4） 分母上，g R 为干空气的气体常数，287J/(kg K)g R = ； 0T 为干空气热力学温度，00(273.15)T t K =+ 分子上，g P 为空气中干空气的分压力，根据道尔顿分压定律，

DSC测定比热容

比热容的测定 如前所述DSC测量的是试样吸热或放热速率，纵坐标为dH／dt。在比热容测定中直接测定纵坐标的位移。因为热容C p=dH/dT，与吸热或放热速率之间的关系可注下式表示： 式中dH／dt＝β是升温速率． 根据物理化学原理，在不作非体积功的等压过程中，在没有物态变化和化学组成变化时，等压热客为 而比热容为 变换(1.44)和(1.45)式，得到结果和(1.41)式一样．即 由(1.41)式可见，dH/dt为热焓变化速率。正是DSC曲线中的纵坐标。dH／dt为升温速率β，m为试洋质量，C是比热容[单位为J／(g·K)]．因此，用DSC测定比热容是非常方便

的．测定方法有直接法和间接法(比例法)两种。直接的方法就是在DSC曲线上，直接读取纵坐标dH/dt数值和升温速率β，一同代人(1.41)或(1.42)式，求山比热容C．但是这种方法往往引起很大的误差，这些误差主要是由于仪器造成的，包括以下几方面：第一，在测定的温度范围内，dH/dt不是绝对线性的；第二，仪器校正常数在整个测定区不是一个恒定值；第三，在整个测定范场内，基线不可能完全平直．为了减少这些误差，一般采用间接法测定比热率． 间接法是用试样和一标准物质在其他条件相同下进行扫描，然后量出二者的纵坐标进行计算．标准物要求在所测温度范围内没有化学的和物理的变化，并且比热容已知．常用的标准物是蓝宝石(要求不高时也可用α—A12O3)．具体作法是在DSC仪器上，先用两个空样品皿，以一定的升温速度作一条基线，然后放入标进物蓝宝石样品在用同样条件作一条DSC 曲线，再用同样条件，作未知试样的DSC曲线，如图1.33所示．根据(1.41)式，在某一温度下，试样的热始变化率为 蓝宝石热焓变化率为 两式相除得 所以，试样的比热容C为 式中C为试样的比热容[J/(mg·K)]，C’为标准物(蓝宝石)的比热容[J/(mg·K)]， m为试样重量(mg)，m’为标准物(蓝宝石)重量(mg)，y为试样在纵坐标上的角高．y’为标准物(蓝宝石)在纵坐标上的偏离． 从图1.33上量取y’，y的长度，代入(1.47)式，就可计算出试样的比热容．

实验 气体定压比热测定

实验 气体定压比热测定 一、实验目的 1. 了解气体比热测定装置的基本原理和装置结构。 2. 熟悉本实验中温度、压力、热量、流量的测量方法。 3. 掌握由测量数据计算定压比热的方法。 4. 分析本实验中误差产生的原因及减小误差的可能途径。 二、实验原理 根据定压比热的概念，气体在t ℃时的定压比热表示为 p dq c dt = （1） 当式（1）的温度间隔dt 为无限小时，p c 即为某一温度t 时气体的真实定压比热（由于气体的定压比热随温度的升高而增大，所以在给出定压比热的数值时，必须指明是哪个温度下的定压比热）。如果已得出()p c f t =的函数关系，温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量即可按下式求得： 22 21 1 ()d p q c dt a bt ct t ==+++?? （2） 上式采用逐项积分来求热量十分复杂。在本实验的温度测量范围内（不高于300℃），空气的定压比热与温度的关系可近似认为是线性，即可表示为： p c a bt =+ （3） 则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为： ()2 1 d t t q a bt t =+? （4） 由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为： ()2 1 2 1 1 2 21 d 2 t t t p t a bt t t t c a b t t ++==+-? （5） 实验中，通过实验装置是湿空气，当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式（4）计算，其中 1.833a =，0.0003111b =，则水蒸气的吸热量为： ()2 1 w w 1.8330.0003111d t t Q m t t =+? ()() 22 w 21211.8330.0001556kJ/s m t t t t ??=-+-?? （6） 式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。 则干空气的平均定压比热容由下式确定： () () 2 1 w w 21w 21()()p p t pm t Q Q Q c m m t t m m t t '-= = ---- （7）

固体比热容的测量

固体比热容的测量 一、 实验目的 1、 掌握基本的量热方法——混合法； 2、 测定金属的比热容； 3、 学习一种修正散热的方法。 二、 实验仪器 量热器、温度计（0.00-50.00 0C 和0.0-100.0 0C 各一支）、物理天平、待测金属粒、冰、停表、加热器、量筒等。 三、 实验原理 1、 混合法测比热容 依据热平衡原理，温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传给低温物体，如果在混合过程中和外界无热量交换，最后达到均匀稳定的平衡温度。根据能量守恒定律，高温物体放出的热量就应等于低温物体吸收的热量，即： 本实验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为C ，实验时，量热器内先盛以质量为0m ，温度为1t 的冷水，之后，把加热到温度为2t 质量为m 的待测金属块投入量热器中，经过热交换后，水量热器与金属块达到共同的末温θ,依热平衡方程有： ))(()(1002t C c m t mc -+=-θθ （1） 即 )())((2100θθ--+= t m t C c m c (2) 量热器的热容C 可以根据其质量和比热容算出。设量热器筒和搅拌器由相同的物质制成，其质量为1m ，比热容为1c ，则 C c m C '+=11 （3） 式中C '为温度计插入水中部分的热容。C '的值可由下式求出：

{}{}3109.1cm C J V C ='-? 式中V 为温度计插入水中部分的体积。{}10-?'C J C 表示C '以J ·0C -1为单位时的数值，而{}3cm V 表示V 以cm 3为单位时的数值。 2、 系统误差的修正 上述讨论是在假定量热器与外界没有热交换时的结论。实际上只要有温度差异就必然会有热交换存在，因此实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。所以，校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。为此可采取如下措施： 1）要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体系。此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验也不要在空气流通太快的地方进行。 2）采取补偿措施，就是在被测物体放入量热器之前，先使量热器与水的初始温度低于室温，但避免在两热器外生成凝结水滴。先估算，使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等。这样混合前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等，极大地降低了系统误差。 3）缩短操作时间，将被测物体从沸水中取出，然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程，动作要快而不乱，减少热量的损失。 4）严防有水附着在量热筒外面，以免水蒸发时带走过多的热量。 5）沸点的校正。在实验中，我们是取水的沸点为被测物体加热后的温度，但压强不同，水的沸点也有所不同。为此需用大气压强计测出当时的气压，再由气压与沸点的关系通过查表查出沸点的温度。 采取以上措施后，散热的影响仍难以完全避免。被测物体放入量热器后，水温达到最高温度前，整个系统还会向外散热。所以理论上的末温是无法得到的。这就需要通过实验的方法进行修正：在被测物体放入量热器前4-5min 就开始测度量热器中水的温度，每隔1min 读一次。当被测物体放入后，温度迅速上升，此时应每隔0.5min 测读一次。直到升温停止后，温度由最高温度均匀下降时，恢复每分钟记一次温度，直到第15min 截止。由实验数据作出温度和时间的关系t T -曲线，如图1所示。