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 )。

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
101
p p T T γγγ-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
10
p 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
γ=
lnp 1−lnp 0lnp 1−lnp 2
=
lnp 1p 0⁄lnp 1p 2
⁄ （4）
利用 （4）式，通过测量0p 、1p 和2p 的值就可求得空气的比热容比的值。

四、 实验内容：
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0p ，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0。

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1p 和温度0T （室温为0T ）（1p 取值范围
控制在130~150mV 之间。

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（p 1=0p +50p 1′
）。

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0p 时（即放气声消失），迅速关闭活塞C2。

5、当储气瓶内空气的气压稳定，温度上升至室温0T 时，记下储气瓶内气体的压强p (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2
p =0p +50p 2′ ）。

6、记录完毕后，打开C2放气，当压强显示降低到“0”时关闭C2.
7、重复步骤2~6。

8、用测量公式（4）进行计算，求得空气比热容比值。

五、 实验数据及数据分析处理： p 0=768.35mm ∙Hg =1.0241×105Pa p =p
′
γ̅=1.3107(理论γ=1.402)
标准差σγ=√∑（γ̅−γi ）2
(n −1)⁄
=0.007646 百分误差：0.5834%
六、 思考题：
1、本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？
答：指放气后贮气瓶内剩余的气体。

2、本实验为什么要用集成温度传感器？有何优点？可否用水银温度计来替代？
答：数据更准确，不能用水银温度计替代。

3、如果用抽气的方法测量是否可幸福？公式是否适用？
答：不可行，不适用。

七、原始数据：。