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
?cvdT??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)cpdTp
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，它与温度无关。
气体运动理论告诉我们，
?与气体分子的自由度f
有关
??
例如，对单原子气体(Ar、he)
f?2
(7)f
f?3,??1.67对双原子气体(n2、h2、o2)f?5
??1.40，对多原子气体(co2、ch4)f?6,??1.33
(2)绝热过程
系统如果与外界没有热交换，这种过程称为绝热过程，因此，在绝热过程中，dQ＝0。
所以由热力学第一定律有dA??de或pdV??cvdT(8)
由气态方程pV?RT，两边微分，得pdV?Vdp?RdT(9)
(8)、(9)两式中消去dT，得
pdV?Vdp??
两边除pV，即得
RdV
cvV
dpdV0(10)pV
对(10)式积分，就得到绝热过程的状态方程
pV??常数(11)
利用气态方程pV?RT，还可以得到绝热过程状态方程的另外两种形式：
TV??1?常数(12)p??1T常数(13)
4．实验内容
用一个大玻璃瓶作为贮气瓶。
(1)实验开始时，先打开放气阀b和进气阀A，打开充气开关(左旋充气球阀门c)，使贮气与大气相通。
将仪器显示的气压差数调零(注意，仪器显示的是贮气瓶内气压与大气压p0的差)。
(2)然后关闭放气阀b，关闭充气开关(右旋拧紧气阀c)，用打气球向瓶内送气，使瓶内气压上升，瓶中空气的温度也上升。
当瓶内气压比大气压高5～6kpa时(瓶内气压与大气压之差由比热容比测定仪上显示)，关闭进气阀A。
这时瓶内气温略高于环境温度，因此瓶内空气与环境有热交换，使瓶内的气压与温度都不稳定，而是逐渐下降的。
直到瓶内气温与环境温度相同时，瓶内气压趋于稳定值p1，这时瓶内气体处于p—V图中状态Ⅰ(p1、V1、T0)。
这T0为环境温度。
这时记下仪器气压差显示值p1示(瓶内气压p1＝p0＋p1示)。
(3)后打开放气阀A，听到放气声，待放气声结束(仪器显示的气压差值为0)立即迅速关闭放气阀A，这时瓶内有一
部分空气从瓶内放出，剩余在瓶内的空气气压下降到大气
p0(仪器上显示的与大气压差为0)。
由于放气过程极迅速，空气又是热的不良导体，因此剩在瓶
内的那部分空气从状态Ⅰ(p1、V1、T0)到状态Ⅱ(p0、V2、T2)经历的过程是绝热过程(在放气过程中瓶内空气来不及与外界行热交换)。
V2为贮气瓶体积，V1为保留在瓶中这部分气体在状态Ⅰ(p1、T0)时的体积。
(4)放气后由于瓶内气压下降，使瓶内气温也下降到T2 上述过程如图4-18所示我们以放气后瓶内的那部分气体作为考虑的对象，这部分气体占前瓶内的大部分，但不是全部。
这部分气体在状态Ⅰ时压强为p1温度为T0，而放气后压强降为p0(大气压)，温度降为T2( ??1??p1T0
?p1??p0??1T2??即??p??
?0?
??1
?T2T??(14)?0?
??
Ⅱ到III过程是等容过程，在这过程中瓶内气温又从T2升到环境温度T0，气压上升到p2。
根据等容过程的状态方程，有
T0p2
?(15)T2p0
联合(14)、(15)式
?p1p0?
两边取对数，即可解出
??1
?p2p???0?
?
?
?
lnp1?lnp0
(16)
lnp?lnp12
图1状态变化过程
5.注意事项
(1)放气的过程应该特别小心，打开b阀后，瓶内空气达到大气压时应立即关闭b阀。
(2)由于硅压力传感器灵敏度不完全相同，一台仪器配一只专用压力传感器，请勿互换。
(3)状态Ⅰ的记录要注意向瓶内压入空气后关闭进气阀门A，等气压稳定后(即容器内温度下降到室温时)才读出p1示。
实际上只要等p1示值稳定即可读出。
(4)状态Ⅲ的压强p2示要等到容器内气温达到室温时记录瓶内气压，实际上只要等p2示
值稳定即可读出。
(5)实验内容中打开放气阀门时，当听到放气声结束应迅速关闭放气阀门，提早或推迟关闭放气阀门，都将影响实验要求，引入误差。
由于数字电压表尚有滞后显示，经计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失很一致，所以关闭放所阀门用听放气声较准确。
6．实验仪器：主要实验主要仪器的名称、型号及主要技术参数（测量范围和仪器误差）
(1)实验仪器
ncD-1空气比热容比测定仪。
(2)仪器介绍
①ncD-1空气比热容比测定仪：1－充气球(打气球)2－充气阀开关(气阀c)，左旋放气；打气时须右旋拧紧。
3－进气阀、4－出气阀连接电缆固定于瓶盖、5－压力传感器、6－温度传感器Lm35。
②技术指标：①压差测量范围0.01kpa—10.00kpa，三位半数码管显示。
②10kpa以上蜂鸣器报警。
③温度电压显示0—19.99mV四位半数码管显示。
④稳压电源输出电压6.00V。
7．数据记录及处理：①数据记录
p
=103Kpa
②数据处理。