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空气比热容比的测定
气体的定压比热容与定容比热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到，本实验用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测量空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数。
【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．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理及使用方法。
【实验原理】
对1mol 理想气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之间关系如下：
C P -C V =R （R 为气体普适常数） （1）
气体的比热容比γ为：
γ=V P C C / （2）
气体的比热容比γ也称为气体的绝热系数，在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的物理量。
如图1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究对象，定义P 0为环境大气压强、T 0为室温以及V 2为储气瓶体积，进行如下实验过程：
图1实验仪器简图
（1）首先打开放气阀A ，使储气瓶与大气相通，再关闭A ，则瓶内将充满与周围空气等温等压的气体。
（2）打开充气阀B ，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀B 。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，且达到与周围环境温度相等，定义此时的气体处于状态Ⅰ（1P ,1V ,0T ）。
（3）迅速打开放气阀A ，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至0P 时，立刻关闭放气阀A ，由于放气过程较快，瓶内气体来不及与外界进行热交换，可以近视认为是一个绝热膨胀的过程。此时，气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态Ⅱ（0P ,2V ,1T ）。
（4）由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为2P ，气体状态变为Ⅲ（2P ,2V ,0T ）。从状态Ⅱ→状态Ⅲ的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
气体状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程如图2所示：
图2 气体状态过程变化
状态Ⅰ→状态Ⅱ是绝热过程，由绝热过程方程得：
1102PV PV γγ= （3） 状态Ⅰ和状态Ⅲ的温度均为T 0，由气体状态方程得：
1122PV PV = （4）
合并式（1）、式（2），消去1V ，2V 得 101
01212
ln ln ln()ln ln ln()P P P P P P P P γ-==- （5） 由式（5）可以看出，只要测得0P 、1P 、2P 就可求得空气的绝热指数γ。
【实验仪器】
一、DH-NCD-Ⅱ 空气比热容比测定仪
本实验仪器由测试仪、扩散硅压力传感器、电流集成温度传感器AD590、充气阀、放
气阀、充气球、玻璃储气瓶，如图3所示：
1.放气阀A
2.充气阀B
3.扩散硅压力传感器
4.AD590集成温度传感器
5.玻璃储气瓶
6.充气球
7.压强显示电压表
8. 扩散硅压力传感器接口
9.调零电位器 10.温度传感器接口
11.温度显示电压表 ①储气瓶组件 ②测试仪
图3 DH-NCD-Ⅱ空气比热容比测定仪
1．扩散硅压力传感器
扩散硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的器件，也就是在单晶硅的基片上用扩散工艺(或离子注入及溅射工艺)制成一定形状的应变元件，当它受到压力作用时，应变元件的电阻发生变化，从而使输出电压变化。本仪器将输出电压进行放大，与三
位半200mV 数字电压表相连，它显示的是容器内的气体压强大于容器外环境大气压的压强差值，灵敏度为20mV/KPa ，测量精度为5Pa ，测量范围为0-10KPa 。设外界环境大气压为P 0，容器内气体压强为P ，则：
P =P 0+U /2000 (6)
其中电压U 的单位为mV ，压强P 、P 0的单位为105Pa
2. AD590集成温度传感器
AD590是一种新型的半导体温度传感器，测温范围为-50?C ～150?C ，由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。该传感器的工作电压为4V ～30V ，输出阻抗﹥10M Ω。当加上电压后，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流与传感器所处的温度成线性关系。如用摄氏度t 表示温度,则输出电流为
0 I Kt I =+ （7）
式中：К=1μA/?C ；I 0标称值为273.2uA ，实际略有差异。
本仪器AD590的测温原理图如图4所示，在回路中串接一个适当阻值的电阻R ，转化为电压U ，由公式I ＝U /R 算出输出的电流，从而得出温度值。
仪器内部串接R=5KΩ精度为0.1%标准取样电阻，可产生5mV/?C 的电压信号，将此电压接2V 量程四位半数字电压表（最小分辨率为0.1mV ）,则测温最小分辨率为0.02?C 。
图4 AD590测温原理图
【主要技术参数】 1、储气瓶：最大容积10L ，由玻璃瓶、放气阀、充气阀以及充气球等组成；
2、 采用扩散硅压力传感器测量气体压强，测量范围大于环境气压0-10KPa ，灵敏度≥20mV/ Kpa ，显示系统采用三位半200.0mV 数字电压表；带超压报警功能；
3、电流集成温度传感器AD590， 灵敏度1uA/℃；仪器内置标准电阻测温精度0.2℃，显示系统采用四位半2.0000V 数字电压表，最小分辨率0.1mV ；
4、内置测温传感器电源6V ，取样电阻内接5K Ω标准电阻；
【实验内容】
1.按图3原理连接实验电路，电源机箱后面的开关拨向“内接”，即测温传感器取样标准电阻内接5KΩ。打开放气阀A ，使储气瓶内空气压强与外界环境空气压强相等。开启电源，让测试仪预热20分钟，然后调节调零电位器，使测量空气压强的三位半数字电压表U P 显示为“000.0”，并记录此时测量温度的四位半数字电压表U T0（mV ）。（也可以用实验室标准气压计测定环境大气压强P 0，用水银温度计测量环境温度T 0。）
2.关闭放气阀A ，打开充气阀B ，用充气球向瓶内注气，使压强测试电压表示值升高到100mV ～150mV 。然后关闭充气阀B ，观察U T 和U P 的变化，经历一段时间后，当U T 和U P 指示值均不变时，记下此时的U P1和U T1（单位为mV ），此时瓶内气体近似为状态I （P 1，T 1）。(T 1近似为T 0，但往往略高于T 0，因为稳态平衡时间很长)
3.迅速打开放气阀A ，当瓶内空气压强降至环境大气压强P 0时（放气声结束），立刻关闭放气阀A ，这时瓶内气体温度降低，状态变为II （P 0，V 2，T 1）。
4.当瓶内空气的温度上升至温度T 0时，且压强稳定后，记下此时的U P2以及U T2（单位为mV ），此时瓶内气体近似为状态III （P 2，V 2，T 2）。(T 2近似为T 0)
5.打开放气阀A ,使贮气瓶与大气相通，以便于下一次测量。
6.把测得的电压值U P1、U T1、U P2、U T2（以mV 为单位）填入表格1，对应的气体压强按照 P 1=P 0+U P1/2000和P 2=P 0+U P2/2000计算得出。
依公式)/ln()/ln(2101P P P P =
γ，计算空气的绝热指数γ值。 表1
7.重复步骤2－6，再进行2次测量，比较多次测量中气体的状态变化有何异同，并计
算γ。 根据表1数据，测得的γ=1.363，理论值为γ=1.402，测量值与理论值百分比误差为： %78.2%100=?-=
γγγδ
【注意事项】
1. 妥善放置储气玻璃瓶以及玻璃阀门，避免破损。
2. 实验前应检查系统是否漏气，方法是关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高一定压强，关闭充气阀B，观察压强是否稳定，若始终下降则说明系统有漏气之处。
4. 打开放气阀A，当放气结束后要迅速关闭放气阀，提前或推迟关闭阀门都将引入较大误差。一般放气时间约零点几秒，可以通过放气声音进行判断。
5. 请不要在阳光照射情况或者温度变化较快的环境中开展实验。
6. 充气或放气后，储气瓶中气体温度恢复至室温需要较长时间，且需保证此过程中环境温度不发生变化。当储气瓶温度变化趋于停止时，此时温度已接近环境温度。
7. 扩散硅压力传感器参数存在差异，需与测试仪配套对应。
8. 注意充气球与充气阀之间的接口安全。
(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：
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 ０ 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)/（lｏｇＰ２-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 ０ 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
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。
华南农业大学实验报告 专业班次农学班一组别题目空气比热容比地测量姓名梁志雄日期 实验名称：空气比热容比地测量 实验地目地：学习用绝热膨胀法测定空气地比热容比；观测热力学过程中状态变化及基本物理规律. 实验原理：气体地定压比热容和定容比热容之比称为气体地比热容比，用符号 表示.（即），它被称气体地绝热系数，它是一个重要地参量，经常出现在热力学方程中.通过测量，可以加深对绝热、定容、定压、等温、等热力学过程地理解. 如图所示，实验开始时，首先关闭活塞.打开活塞，由压气泡将原处于环境大气压强Ｐ.室温地空气压入贮气瓶Ｂ内，这时瓶内压强增大，温度变至一定值时，关闭活塞.待稳定后，瓶内空气达到状态，为贮气瓶容积. 然后突然打开活塞，使瓶内空气与大气相通，到达状态时迅速关闭活塞，由于放气过程很短，故认为此过程是一个近似地绝热过程.瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应该满足泊松定律： () 由气态方程可知 （）由以上两式子可以得到 （）当关闭活塞之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升高到时，到达状态.从状态到状气体地体积不变. 由查理定律 （）由()和()两式得 （）再由（）和（）两式得 （）那么利用（）式这一测量公式，通过测量，，地值可测量出空气地比热容地值. 实验步骤：．连结好仪器，将电子仪器部分预热分钟用容盒式气压表测定大气压强，通过调零电位器调节零点.
．把活塞关闭，活塞打开.用压气泡把空气稳定地徐徐地压入气瓶中，待瓶内气压达到一定值后，停止压气，并记录下稳定后地压强值.．突然打开活塞，当气瓶地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. ．待贮气瓶内空气地压强稳定后，记录下. ．用测量公式（）进行计算，求得空气比热容比 记录数据地表格： 周围大气压强 × 实验开始前地室温℃ 数据处理 由表格中地数据可知，空气地比热容比地平均值是 ，而标准偏差 操作思考题 打开活塞放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验结果带来什么影响？ 由实验中比热容比地计算公式γ＝[㏒（Ｐ１）－㏒（Ｐ０）]÷[㏒（Ｐ１）－㏒（Ｐ ２）]可知，当提前关闭活塞Ｃ２时，气缸内地压强Ｐ２就会增大，根据上面公式，求地空 气地比热容比会增大，同理，当推辞关闭活塞Ｃ２时，空气地比热容比会减少.本实验地误差来源于那几个方面？最大地实验误差是哪个因素造成地？怎样减少误差？ 实验地主要误差主要来源于温度和压力方面；而最大地实验误差则来源于压强方面，在实验地过程中，由于操纵活塞Ｃ２地时候所产生地误差，就导致了气缸中气体溢出外界地量地多少，从而对缸里地压强产生一个直接地影响，导致测出地空气比热容比产生误差，为了减少实验过程中所产生地误差，在做实验地时候，应注意检查气体是否产生泄露，在测量数据时，尽量测量多组数值，取平均值.测量次数 状态压强显示值 状态温度 状态Ⅲ压强显 示值 状态Ⅲ温度 Ⅲ 状态气体实际压强 状态Ⅲ气体实际压强 γ ２．６６
竭诚为您提供优质文档/双击可除空气比热容比实验报告 篇一：实验报告空气比热容比的测定 1.实验名称 空气比热容比的测定2.实验目的 (1)了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。(2)测定空气的比热容比。 3.实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图 (1)热力学第一定律及定容比热容和定压比热容热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系(:空气比热容比实验报告)统内能的增加和系统对外做功之和。考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为dA?pdV，所以热力学第一定律的微分形式为 dQ?de?dA?de?pdV(1) 定容比热容cv是指1mol的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K所吸收的热量。由于体积不变，那么由(1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(dQ＝de)，所以
?dQ?de ?cv???dT??dT(2)??v 由于理想气体的内能只是温度的函数，所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际上 任何过程中内能的变化都可以写成de＝cvdT 定压比热容是指1mol的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K所吸收的热量。即 ?dQ? ?(3)cp???dT???p 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有 dV?dQ??de? ??????p(4) dT?dT?p?dT?p 由理想气体的状态方程pV＝RT可知，在定压过程中入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系 dVRde ?，又利用?cv代dTpdT cp?cv?R(5) R是气体普适常数，为8.31J/mol·K，引入比热容比?为 ??cp/cv(6) 在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度
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。
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：
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
实验5—2 空气比热容比的测定 理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。 【实验目的】 ⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。 ⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 【实验原理】 把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。 迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸热过程。 O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 ) ② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 ) ③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 ) ④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 ) 其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。 过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程： 图5-2-1气体状态变化及V p -图
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)
竭诚为您提供优质文档/双击可除 空气压强实验报告 篇一：验证大气压强的实验 关于验证大气压强的实验 一、将一饮料瓶底部扎几个细孔，再往饮料瓶中到入适量的水，此时会发现瓶底处有水流出，可以印证液体对容器底部有压强。继续迅速把饮料瓶中灌满水，然后拧紧瓶盖，这时可观察到饮料瓶底部并没有水流出。如果再拧松瓶盖，又发现水流了出来。这说明是大气压作用形成的这一现象。 二、另取一空饮料瓶灌满水后拧紧平盖，然后用酒精灯加热一钢针。轻轻的在饮料瓶下部侧壁烫一细孔（注意烫孔时不要用力挤按饮料瓶）。当扎完小孔后会发现并没有水流出，在第一个孔的相同高度处，任意位置再烫一个细孔后发现依然没有水流出来。这是由于大气压的作用的结果，并且证明了大气压是各个方向都存在的，与液体压强特点形成对比。之后在前两个细孔的上方再烫一细孔后，发现下面的细孔向外流水，而上面的细孔不向外流水，并且有空气从此处进入饮料瓶内上方。如果拧开饮料瓶的瓶盖会发现三孔都会
流水。且小孔位置越靠近瓶底，水柱喷的越远。 三、再取一饮料瓶灌满水并拧紧瓶盖后，把它倒置在盛有足够多水的玻璃水槽中，在水中把瓶盖拧下来，抓住瓶子向上提，但不露出水面发现瓶里的水并不落回水槽中。（可以换更高的饮料瓶做“对比实验”，为托里拆利实验的引入打好基础。）还可以在此实验的基础上，在瓶底打孔，立刻发现瓶里的水流回水槽中。原因是瓶子内、外均有大气压相互抵消，水柱在本身重力的作用下流回水槽。 四、还可以选用易拉罐，拉盖不要全部拉开，开口尽量小一些。倒净饮料后用电吹风对罐体高温加热一段时间后，把拉口处用橡皮泥封好，确保不漏气。再用冷水浇在易拉罐上，一会听到易拉罐被压变形的声音，同时看到易拉罐上有的地方被压瘪。说明气体热胀冷。 篇二：空气比热容比的测量实验报告 空气比热容比的测量 班级：电子六班学号：20XX31190611姓名：官镇校 一、实验目的 测量室温下的空气比热容比。 二、实验仪器 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
空气比热容比的测定 气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之比???? ? ?= V P C C γ称为气体的比热容比。γ是一个常用的物理量。在描述理想气体的绝热过程时，γ成为了联系各个状态参量（P 、V 和T ）的关键参数： （绝热过程，P 、V 之间满足关系：） C PV =γ （1） 气体的比热容比γ除了在理想气体的绝热过程的过程方程中起重要作用之外，它在热力学理论及工程技术的实际应用中也有着重要的作用，例如热机的效率、声波在气体中的传播特性都与之相关。γ的测量方法很多，传统测量方法是热力学方法[1] （绝热膨胀法）来测量，其优点是原理简单，而且有助于加深对热力学过程中状态变化的了解，但是实验者的操作技术水平对测量数据影 响很大，实验结果误差较大。本实验采用振动法[2] 来测量，即通过测定物体在特定容器中的振动周期来推算出γ值）。振动法测量具有实验数据一致性好，波动范围小，误差较小等优点。 [ 实验目的 ] （1）学习用振动法测定空气的比热容比。 （2）练习使用物理天平、螺旋测微器、数字式周期记录仪、大气压计等。 [ 实验原理 ] 图-1 图-2 实验装置如图-1所示。本实验以贮气瓶Ａ内的空气作为研究的热力学系统。在贮气瓶Ａ正上方连接玻璃细管Ｂ，并且其内有一可自由上下活动的小球Ｃ，由于制造精度的限制，小球和细管之间有0.01mm 到0.02mm 的间隙。为了弥补从这个小间隙泄漏的气体，通过气泵持续地从贮气瓶的另一连接口Ｄ注入气体，以维持瓶内的压强保持恒定。适当调节气泵输出的流量，可以使小球在玻璃细管Ｂ内（中央一侧有一小孔K 附近，如图-2所示）在竖直方向上来回振动：当小球在小孔K 的下方并向下运动时，贮气瓶中的气体被压缩，压强增加；而当小球经过小孔向上运动时，气体由小孔膨胀排出，压强减小，小球又落下。其振动周期可利用周期记录仪测量出来。
空气比热容比的测定 (1) 了解绝热、等容的热力学过程及有关状态方程。 (2) 测定空气的比热容比。 (1) 热力学第一定律及定容比热容和定压比热容 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。 考 虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为 dA = PdV ,所以热力学第一定律的微分形式为 dQ =dE +dA=dE + PdV 1. 实验名称 2. 实验目的 3. 实验原理：主要原理公式及简要说明、原理图 定容比热容C v 是指1mol 的理想气体在保持体积不变的情况下， 温度升高1K 所吸收的 热量。由于体积不变，那么由 (1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加 (dQ = dE)，所以 C 〔dQ 〕 dE C v = i 〒丨=—(2) i dT 丿v dT 由于理想气体的内能只是温度的函数， 所以上述定义虽然是在等容过程中给出， 任何过程中内能的变化都可以写成 d E = C v dT 定压比热容是指1mol 的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高 1K 实际上 所吸收的热 Cp ^dQ (3) 丿p 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有 (dQ )冶 + ___ I — ___ I + I dT 丿p ■ I dT 丿 dV p dT ⑷ 由理想气体的状态方程 PV = RT 可知，在定压过程中 理=巴，又利用 dT P dE dT =Cv 代 入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系 C p =C v + R (5) R 是气体普适常数，为 8.31 J / mol K ，?引入比热容比丫为 在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。气体运动理论告诉我们, Y 与气体分子的自由度 f 有关
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 134页 实验5—2 空气比热容比的测定 理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。 【实验目的】 ⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。 ⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 【实验原理】 把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。 迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相 通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进 行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内 空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶 内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通 过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室 温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸 热过程。 O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 ) ② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 ) ③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 ) ④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 ) 其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。 过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程： 图5-2-1气体状态变化及V p -图
大物实验报告撰写模板2 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 γ2011V 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：
空气比热容比的测量 摘要：理想气体的定压比热容p C 和定容比热容v C 之间满足关系：P v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比P V k C C =称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用。本实验利用振幅极值法（共振干涉法）、相位比较法（李萨如图形法），这两种方法测量声速，然后利用声速与空气比热容比的关系，进而可以得到其值。为了观察实验的准确性，我们在利用直接测量计算空气比热容比的方法，测出其值，然后进行比较。 关键词：振幅极值法 ; 相位比较法 ; 声速 ; 空气比热容比 一、声速和空气比热容比的测量 1.实验目的 了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解。 掌握声速测量的基本原理及方法。 2.实验仪器 信号发生器，示波器、声速测量仪等。 3.实验难点 实验原理 、仪器调节。 4.实验原理 机械波的产生有两个条件：首先要有作机械振动的物体（波源），其次要有能够传播这种机械振动的介质，只有通过介质质点间的相互作用，才能够使机械振动由近及远地在介质中向外传播。发生器是波源，空气是传播声波的介质。故声波是一种在弹性介质中传播的机械纵波。声速是声波在介质中的传播速度。如果声波在时间t 内传播的距离为s ，则声速为 s v t = ，由于声波在时间T （周期）内传播的距离为λ（波长），则v f t λλ==。 可见，只要测出频率和波长，便可以求出声速v 。 本实验使用交流电信号控制发生器，故声波频率即电信号的频率，它可用频率计测量或信号发生器直接显示。而波长的测量常用相位比较法和振幅极值法
（共振干涉法）。 （1）振幅极值法（共振干涉法） 声源产生的一定频率的平面声波，经过空气介质的传播，到达接收器。声波在发射面和接受面之间被多次反射，故声场是往返声波多次叠加的结果，入射波和反射波相干涉而形成驻波。在发射面和接受面之间某点的合振动方程为 1222cos( )cos()y y y A x t π ωλ =+= （1） 最大振幅（2A ）处被称为驻波的“波腹点”，最小振幅（0）处被称为“波节点”。 波腹点位置：()2A x A =,即2x n π πλ =，(0,1,2......)2 x n n λ == 波节点位置：()0A x =,即 2(21) 2 x n π π λ =+，(21) (0,1,2......)4 x n n λ =+= 可知，相邻两个波腹点（或波节点）的距离为 2 λ ，当发射面和接受面之间的距离正好是半波长的整数倍时，即形成稳定的驻波，系统处于共振状态。 (0,1,2......)2 L n n λ == （2） 共振时，驻波的幅度达到极大，同时，接受器表面的振动位移应为零，即为波节点，但由于声波是纵波，所以声压达到极大值。理论计算表明，若改变发射器和接收器之间的距离，在一系列特定的距离上，介质将出现稳定的驻波共振现象。若保持声源频率不变，移动发射源，依次测出接受信号极大的位置1210,...L L L ， 12 n n L L L λ +?=-= 则可以求出声波的波长λ，进一步计算出声速v 。 （2）相位比较法（李萨如图形法） 由声波的波源（简称声源）发出的具有固定频率f 的声波在空间形成一个声场，声场中任一点的振动相位与声源的振动相位之差??为 22L fL v ππ?λ ?= = （3） 在示波器上可观测到发射波与接受波信号的垂直振动合成的李萨如图形。若发射波合接受波的信号为 1122cos() cos()x A t y A t ω?ω?=+?? =+? （4） 则该李萨如图形，即合振动方程为
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：空气比热容比的测量 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：
一、 实验目的： 1. 学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 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、 实验仪器： 气压计、FD-TX-NCD 空气比热容测定仪。 三、 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P C 和定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号γ 表示（即p V C C γ=），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0p 、室温为0T 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。此时的气体处于状态I(1p ,1V ,0T )，其中1V 为储气瓶容积。 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V ?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0p ，瓶内温度下降到1T （1T <0T ）,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I(1p ,1V ,0T )转变为状态II (0p ,2V ,1T )。
空气比热容比测量数据记录 C T 240=；Pa p 5010026.1?= 测量次数 测量值/mV 计算值 状态Ⅰ 状态Ⅱ P/Pa γ 1p U 0T U 2p U T U 1P 2P 1 125.9 1475.6 31.0 1475.5 510089.1? 510042.1? 1.351 2 124.6 1476.5 30.2 1475.9 510088.1? 510041.1? 1.328 3 138.8 1476.6 33.5 1476.2 510095.1? 510043.1? 1.337 4 121.6 1477.2 27.9 1476.5 510087.1? 510040.1? 1.308 5 124.5 1477.5 30.2 1476.6 510088.1? 510041.1? 1.328 6 137.0 1477.6 31.8 1477.2 510095.1? 51004 2.1? 1.313 7 124.4 1477.5 28.9 1477.4 510088.1? 510040.1? 1.302 计算γ的平均值： 402.1324.17 302 .1313.1328.1308.1337.1328.1351.1<=++++++= γ 相对误差： %56.5%100402 .1402 .1324.1=?-=-= γγγE 误差原因： （1）实验时的工作物质是空气而非理想气体。 （2）压力传感器、温度传感器以及数字电压表本身灵敏度的测量也会出现误差。 （3）提前或推迟关闭放气阀的时间都将影响实验结果。 （4）实验Ⅲ过程，实际上并非严格绝热膨胀过程，系统不可避免的从环境吸收了部分热量，会影响实验的结果。
课程名称： 大学物理实验 实验名称： 空气比热容比的测量 学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 实验地点： 座位号： 实验时间： 一、 实验名称： 空气比热容比的测量 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P C 和定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号γ 表示（即p V C C γ=），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0p 、室温为0T 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。此时的气体处于状态I(1p ,1V ,0T )，其中1V 为储气瓶容积。 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V ?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0p ，瓶内温度下降到1T （1T <0T ）,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I(1p ,1V ,0T )转变为状态II (0p ,2V ,1T )。 由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为1p 。稳定后的气体状态为 III (2p ,2V ,0T )，从状态II 到状态III 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II 是绝热过程，由泊松公式得： 1 10 10 1 p p T T γ γγ-γ-= (1) 从状态II 到状态III 是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得 02 1 0p p T T = （2） 由以上两式子可以得到 1 1200p p P P γγ -?? ?? = ? ??? ?? （3） 两边取对数，化简得 ()()0121lg lg /lg lg p p p p γ=-- （4）
大学物理实验报告 实验3-5 空气比热容比的测量 一、实验目的： 测量室温下的空气比热容比 二、实验原理： 理想气体的定压摩尔热容为 p C ，定容摩尔热容为v C ，气体的比热容比γ值 为： v p C C = γ，γ又称摩尔热容比。 瓶内贮入气体后，将瓶内的气体看成由两部分组成，一部分是放气后进入大气的气体，另一部分是放气前在瓶内具有体积V1，放气后，这部分气体充满贮气瓶，体积为V2，以放气后留在瓶内的这部分气体为系统，实验中系统经三个状态， Ⅰ???→?绝热膨胀),,(011T V P Ⅱ???→?定容升温 ),,(20x T V P Ⅲ），，（022T V P 由于气体处于状态Ⅰ和状态Ⅲ时，气体的量不变，温度相同时应有 2211V P V P =，另外状态Ⅰ至状态Ⅲ是绝热过程，应有γγ2011V P V P =，此二式联立解 得 121 0lg lg lg lg P P P P --= γ（3-5-3） 所以只要测出环境大气压强0 P 和瓶内气体初末态的压强1P 、2P ，即可通过 上式求出气体的比热容比。 三、实验器材： 储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮球、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）、测量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、连接电缆以及电阻。 四、实验步骤：
（1）按图3-5-2接线，注意AD590的正负极。用Forton式气压计测定大气 压强，0P用水银温度计测环境温度0T。 （2）开启电源，将电子仪器部分预热20min，然后用调零电位钮调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。 （3）将2C关闭，与打气手球相连的活塞1C打开，用打气球把空气稳定地徐 徐输入贮气瓶内，关闭活塞1C，稳定后测量并记录此时温度（该温度即为瓶内 T'，再测量并记录气体的温度，也为室温T0（℃），此温度在电压表上显示为0 瓶内压强1P'(电压表示数)。 （4）突然打开活塞2C，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强0P时(这 时放气声消失)，迅速关闭2C。 T时记下贮气瓶内气体的压强（5）当贮气瓶内空气稳定，温度上升至室温0 P'。 2 （6）记录完毕后，打开2C放气，当压强显示降到“0”时关闭2C。 （7）重复步骤2~6。 （8）用式（3-5-3）进行计算，求得空气比热容比值。