华南农业大学实验报告

专业班次 11农学班一  组别 201130010110

题目 空气比热容比的测量                  姓名 梁志雄          日期

实验名称：空气比热容比的测量

实验的目的：     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。

 实验原理：气体的定压比热容 和定容比热容　之比称为气体的比热容比，用符号表示。（即），它被称气体的绝热系数，它是一个重要的参量，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、等热力学过程的理解。

如图2所示，实验开始时，首先关闭活塞C2。打开活塞C1，由压气泡将原处于环境大气压强Ｐ。室温的空气压入贮气瓶Ｂ内，这时瓶内压强增大，温度变至一定值时，关闭活塞C1。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C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态时迅速关闭活塞C2，由于放气过程很短，故认为此过程是一个近似的绝热过程。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：

                      (1)

由气态方程可知

                        （2）

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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，所以热力学第一定律的微分形式为

                             (1)

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

(2)

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d E ＝C_vdT

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

(3)

由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有

(4)

由理想气体的状态方程PV＝RT可知，在定压过程中，又利用代入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系

(5)

R是气体普适常数，为8.31 J / mol· K，引入比热容比为

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                    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。

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学生物理实验报告

实验名称     气体比热容比的测定          

学  院       专   业     班   级       

报告人        学   号  

同组人        学   号

同组人                学   号               

同组人                学   号               

理论课任课教师                        

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空气比热容比的测量

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。

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、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆及电阻。

实验基本原理：

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。

气体的定压比热容和定容比热容之比称为气体的比热容比，用符号表示（即），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、室温为的空气，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(,,)，其中为储气瓶容积。

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，瓶内温度下降到（<）,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(,,)转变为状态(,,)。

由于瓶内气体温度低于室温，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。稳定后的气体状态为(,,)，从状态到状态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到状态是绝热过程，由泊松公式得：

                                                   (1)

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实验五 空气比热容比测定

预习要求：

1、撰写预习报告，写明实验目的、简要叙述实验原理。见本材料（实验所用方法与教材不同）。

2、参考物理理论课教材，了解气体物态参量及理想气体物态方程、热量、绝热过程等热学概念。

一、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。

二、实验装置：

1、进气活塞C1  2、放气活塞C2  3、AD590  4、气体压力传感器    5、胶粘剂

图〈一〉

图〈二〉

图〈一〉实验装置中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。AD950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1uA/℃，若串接5K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。

三、实验原理：

单位质量的物质，其温度升高1K（或1℃）所需热量叫做该物质的比热容。气体比热容对应于不同的受热过程有定压比热容Cp和定容比热容Cv。其比值为比热容比：r=Cp/Cv 在热力学过程特别是绝热过程中是一个重要的物理量。气体的比热容比现称为气体的绝热系数。

如图〈一〉所示，以贮气瓶内空气作为研究的热学系统。实验时先打开放气阀C2，贮气瓶与大气相通，再关闭C2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。

打开充气阀C1，用充气球向瓶内打气，将原处于环境大气压强P0、室温T0的空气从活塞C1处送入瓶内。关闭C1，这时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即与周围温度平衡，瓶内气体处于状态I（P1、T0、V1）。

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空气比热容比的测量

班级：电子六班              学号：201131190611          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、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆及电阻。

三、  实验的基本构思与原理

在理想热学实验中.应遵循两条基本原则: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。这就要求设计实验时要选择好和把握好观察过程，同时也要做一些必要的近似处理。空气比热容比实验的基本装置如图图3-5-1所示。下面我们以储气瓶内的空气作为热学系统研究对象进行研究，实验过程如下：

（1）首先打开C_2,储气瓶与大气瓶相通，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。

    （2）打开充气活塞，将原处于环境大气压强为、室温为的空气，用打气球从活塞处向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气活塞。此时瓶内空气被压缩而压强增大，温度升高，得带瓶内的气体处于状态，其中为气瓶容积。

    （3）然后迅速打开放气阀门，使瓶内空气与周围大气相通，瓶内气体做绝热膨胀，将有一部分体积为的气体喷泄出储气瓶。当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强，瓶内温度下降到，此时，立即关闭放气阀门。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀过程。在此过程后，瓶内保留的气体由状态转变为状态。

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