内容发布更新时间 : 2024/11/8 23:02:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

空气比热容比测定实验介绍

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。 原理：

对理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv之关系由下式表示： Cp—Cv=R （1） （1） 式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为： r= Cp/Cv (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C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ0的空气从活塞C1，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C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P0，θ0，V1），V1为贮气瓶容积。

然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II（P1，θ0，V1）后，迅速关闭活塞C2，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C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态III（P2，θ0，V2），应满足：

P1V1?P0V2 （4） 由（3）式和（4）式可得到：

r?(loPgPPgP0?log1)/(lo2?log1) （5） 利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2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C1，2为放气活塞C2，3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

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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P0时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P0+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P0，用水银温度计测环境室温θ0。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C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶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P1和温度θ0值（室温为θ0）。

3．突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2。

4．当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P2。 5．用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。

实验数据例：

P;P2?P0?P2/2000; 1?P0?P1/2000 r?log(P1/P0)/log(P1/P2)

（200mv读数相当于1.000±104Pa） P0(105Pa） P’1(mv) 1.0248 110.1 V’1(mv) 1428.4 P’2(mv) 31.1 T’2(mv) P1(±105Pa） P0(±105Pa） 1428.4 2

''r 1.407 1.0798 1.0404 115.3 116.9 118.1 1430.8 1434.6 1438.3 32.2 33.7 31.4 1430.8 1434.6 1438.3 1.0824 1.0832 1.0838 1.040 1.0416 1.0405 1.399 1.415 1.373 r=1.399，理论值r=1.402，百分差很小。

一、概述

本仪器用绝热膨胀法测量空气的比热容比，主要供大专院校普通物理热学与热力学实验教学用。由于本仪器采用扩散硅压力传感器测量空气压强，用电流集成温度传感器测空气温度，设计先进，结构安全可靠，实验结果精确。

二、用途

1．测定空气的定压比热容与定容比热容之比。 2．观测热力学过程中空气状态变化及基本规律。

3．学习用传感器精确测量气体压强和温度的原理与方法。

三、结构特性

本仪器主要有三部分组成：（1）贮气瓶：它包括玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成；（2）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；（3）数字电压表两只：三位半数字电压表作硅压力传感器的二次仪表（测空气压强）、四位半数字电压表作集成温度传感器二次仪表（测空气温度）。

扩散硅压力传感器配三位半数字电压表，它的测量范围大于环境气压0～10KPa,灵敏度为20mv/KPa，实验时，贮气瓶内空气压强变化范围约6KPa。空气温度测量采用电流型集成温度传感器AD590，该半导体温度传感器灵敏度高、线性好，它的灵敏度为1UA/℃。

四、保养和维护

1．实验时硅压力传感器请勿用手压，以免影响测量准确性。 2．玻璃活塞如有漏气，可用乙醚将油脂擦干净，重新涂真空油脂。

3．橡皮塞与玻璃瓶或玻璃管接触部位等处有漏气只需涂703硅化橡胶，即可防止漏气 （硅化橡胶由江苏锡山市后宅前进化工厂生产）。

4．由于硅压力传感器各只灵敏度不完全相同，一台仪器配一只专用传感器，请勿将显示器与压力传感器互换。

五、仪器及附件

1．贮气瓶一只（包括瓶、活塞两只、橡胶塞、打气球）。 2．硅压力传感器及同轴电缆。

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