实验6 液体比热容的测定

【实验目的】

   学会用比较测量法测液体的比热容。

[实验仪器]

   相同量热器具2只，相同电阻丝2只，温度计（精确到0.1℃，范围为0~50℃），物理天平，小量筒，电源，待测液体。

【实验原理】

⒈实验装置。

在两个相同的量热器1和2中，分别盛有质量为和的两种液体，其比热容各为和。在两种液体中分别安装电阻值相等的电阻丝，如图所示。

⒉测量方法。

电路接通后，即电流流过电阻丝R，设通过时间t秒所产生的热量为Q。假设电流通过电阻丝R所产生的热量Q全部被液体、量热器内筒、搅拌器和温度计浸入液体中的部分所吸收，并升高温度。若量热器具1和2的热容（包括搅拌器、温度计、内筒及电阻丝）各为和，加热前的初始温度各为和，经加热后，终温各为和，则可求得在量热器1和2中，电阻丝R所产生的热量分别为

                                  （1）

                                 （2）

 由解得

                        （3）

可见，若第二种液体比热容为已知，则只要测得、、、、和并代入（3）式，便可求得待测液体1的比热容。

一般量热器内筒和搅拌器均用电阻丝R的质量为，比热容为，两温度计各浸入液体1和液体2的体积为、（单位），则

                    

                     

【内容要求】

      ⒈测出量热器内筒及搅拌器质量。

      ⒉测出电阻丝R的质量。

      ⒊测出电阻丝液体（如变压器油和水）的质量分别为和，液体体积要适量。

      ⒋安装仪器，连接线路。

⒌测出两种液体的初温和。闭合开关开始加热至温度升高10℃左右为止，记下终温和。

⒍测出温度计浸入液体中部分的体积和。

⒎将两量热器中的液体互相交换，重复步骤，取两次实验结果的平均值作为测量结果，心消除两量热器及电阻丝R不完全相同引入的误差。

【数据处理】

     ⒈记录数据如下：

                         

                          

                          

      ℃　　　　　　　　　　℃

　　　　　　　　　　　　

　　　第7步骤中记录的数据同上。

      ⒉计算变压器的比热容。

第二篇：空气比热容比测定实验

空气比热容比测定实验

仪器介绍：

本实验主要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。仪器主要由三部分组成：（1）贮气瓶：它包括玻璃瓶，进气活塞，橡皮塞等组成；（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）数字电压表二只：三位半数字电压表作硅压力传感器的二次仪表（测量空气压强），四位半数字电压表作集成温度传感器二次仪表(测量空气温度)。

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继承温度传感器的原理及使用方法。

实验仪器：

贮气瓶（包括瓶，活塞二只，橡皮塞，打气球），硅压力传感器，电流集成型温度传感器，三位半数字电压表，四位半数字电压表，6V钾电池，电阻箱

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之间的关系由下式表示：

C_P=C_V+R                                 （1）

（1）       中的R为气体普适常量，气体的比热容比r值：

g = C_P / C_V                                 （2）

气体的比热容比也可称为绝热系数（绝热因子），这是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。如图（一）所示，我们以贮气瓶内空气为研究的热学系统，进行如下实验来测定空气的比热容比：

（1）首先打开放气阀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。

（2）开充气阀C₁,用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀C₁,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，即达到与周围温度平衡，此时的气体处于状态I（P₁,V₁,T₀）.

（3）迅速打开放气阀C₂，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至P₀时，立刻关闭放气阀C₂,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的过程。在此过程后瓶中保留的气体由状态I（P₁，V₁，T₀）转变为状态II（P₀，V₂，T₁），V₂为贮气瓶体积，V₁为保留在贮气瓶中的这部分气体在状态I（P₁，T₀）时的体积。

（4）由于贮气瓶中气体温度T₁低于室温T₀，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至到达室温T₀为止，此时瓶内气体压强也随之增大为P₂，则稳定后的气体状态III（P₂，V₂，T₀）从状态II→状态III的过程可以看作是一个等容吸热的过程，总之，由状态I→II→III的过程如图（a），（b）所示，

I→II是绝热过程，有绝热过程方程得：

         P₁V₁^g= P₀V₂^g

状态I和状态II的温度均为T₀，由气体状态方程得：

  P₁V₁= P₂V₂

合并上两式，消去V₁，V₂得：

由上式可知，测的P₀，P₁，P₂就可以求出空气的g。

（a）

(b)

图（一）实验装置中1为进气活塞C₁，2为放气活塞C₂，3为电流集成温度传感器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^OC至150^OC。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1mA/^OC,若串接一个5KW的电阻后，可产生5mV/^OC的信号电压，接0-1.9999V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02^OC温度变化；4位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，当代测气体压强位P₀+10.00KPa时，数字电压表显示位200mv/KPa，仪器测量气体压强灵敏度为20mv/kpa.测量精度为5Pa。

     

                             

                  图 一                                   图 二

图 （一）：（1、进气活塞C₁  2、放气活塞  3、AD590  4、气体压力传感器 5、胶粘剂）

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，用水银温度计测量环境室温，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值调到0。

2．  把活塞错C₂关闭，活塞C₁打开，用打气球把空气稳定的徐徐进入贮气瓶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的压强P1和温度。

3．  突然打开活塞C₂，当贮气瓶的空气压强降低至环境打气压强时，迅速关闭活塞C₂.

4．  当贮气瓶内空气的温度上升至室温时记录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：

P₁=P₀+P₁’/2000     P₂=P₀+P₂’/2000 

g=log(P₁/P₀)/log(P₁/P₂)

200mv读数相当于1.0´10⁴Pa

注意事项：

1. 实验在打开活塞C₂放气时，当听到放气声时应该立即迅速关闭活塞，提早或推迟关闭活塞C₂，都将影响实验要求，引入误差，由于数字电压表上滞后显示，如用计算机实时测量，发现放气时间约为零点几秒，并与放气声产生消失很一致，所以关闭活塞C₂用听声更可靠。

2. 实验要求环境温度不变，如发生环境温度不断下降情况，可在远离实验仪器的地方适当加温，以保证实验正常进行。

3．  实验过程中，不能拉动导线。

附录：

1．  密封装配后必须等胶水变干且不漏气，方可做实验。

2．  打气球橡胶关插入前可先蘸水（或肥皂水），然后轻轻推入二通，以防止断裂；

3．  外接电池可采用四节钾电池串连到6V直流电源。

4．  压力传感器头与测量仪器配套使用，各台仪器之间不可互相换用。