实验一 空气定压比热容测定
实验一 空气定压比热容测定
一、实验目的
1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。
2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。
3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。 二、实验原理
由热力学可知，气体定压比热容的定义式为
(
)p p h c T
?=? （1）
在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M
=, 此时气体的定压比热容可表示
为
p p T
Q M c )(1??=
（2）
当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定
)
(1221
t t M Q c p t t pm
-=
(kJ/kg ℃) (3)
式中，M —气体的质量流量，kg/s;
Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。
大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。
低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为 3
16
2
7
4
10
87268.410
02402.410
76019.102319.1T T
T c p ---?-?+?-=(kJ/kgK)
式中T 为绝对温度，单位为K 。该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。
在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为
Bt A c p += （4）
由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为
m t t t t pm Bt A t t B
A dt t t Bt A c
+=++=-+=
?
2
2
11
22
1
2
1
(5)
这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定
∑∑∑∑∑∑--
=
22
2)
(mi mi mi
pmi mi pmi
mi t
n t t
c t
c t
A （6）
∑∑∑∑∑--=
22
)
(mi
mi
pmi mi pmi mi
t
n t c t n c
t B （7）
从而便可得到比热容的实验关系式。
三、实验设备
图 1 实验装置图
1.整个实验装置由风机、流量计、测试比热容仪器本体、电功率调节系统及测量系统共四部分组成，如图1所示。
2.比热容仪器本体由图2所示。
3.空气（或其它气体）由风机经流量计送入比热容仪本体，经加热、均流、旋流、混流、测温后流出。气体流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的电压调节。
4.该比热容仪可测量300℃以下气体的定压比热容。
图 2 比热容仪本体图
四、实验步骤
1.按图1所示接好电源线和测量仪表。经指导教师认可后接通电源，将选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。
2.小心取下流量计上的温度计。开动风机，调节流阀，使流量保持在预定值附近，测出流量计出口处的干球温度t a和湿球温度t w。
3.将温度计放回原位。调节流量，使它保持在预定值附近。调节电压，开始加热（加热功率的大小取决于气体流量和气流进出口温度差，可依据关系式Q=K 12 Δt/τ进行估算，式中Q为加热功率，W；Δt为比热容仪本体进出口温度差，℃；τ为每流过10升空气所需要的时间, s；K为设备修正系数）。
4.待出口温度稳定后（出口温度在10分钟内无变化或有微小变化，即可视为稳定），即可采集实验数据。需采集的数据有：
(1)每10升气体通过流量计时所需的时间τ（s ）；
(2)比热容仪进口温度 t 1 （℃）与出口温度 t 2 （℃）；
(3)当时大气压力B （mmHg ） 和流量计出口处的表压力Δh （mmH 2O ）；
(4)电加热器的电压U （V ） 和电流 I ( A )；
5.改变电压，使出口温度改变并达到新的预定值，重复步骤4。在允许的时间内可多做几次实验。
将上述实验数据填入所列的原始数据表中。
五、计算公式
1.根据流量计出口处空气的干球温度 t a 和湿球温度 t w ，在干湿球温度计上读出空气的相对湿度φ，再从湿空气的焓湿图上查出湿空气的含湿量d (g 水蒸汽 / kg 干空气)，计算出水蒸汽的容积成分r w
622
/1622/d d r w +=
2.电加热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电流表的内耗。如电压表和电流表采用图1所示的接法，则应扣除电流表的内耗。设电流表的内阻为R mA (Ω)，则可得电加热器单位时间放出的热量
3
2
10
)001.0(-?-?=I R I U Q mA kJ/s
3.干空气流量为
)
15.273()
6.13/)(1(10
645.4)
15.273(287/01.032.133)6.13/)(1(3
+?+-?=
+???+-==
-a w a w a
g g g
t h B r t h B r T R V p M
ττ
kg/s
4.水蒸汽流量为
3
(/13.6)133.320.01/461.5(273.15)
2.88910(/1
3.6)
(273.15)
w w w a
w a w a p V M R T r B h t r B h t τ
τ-=
+???=
+?+?=
+ kg/s
5.水蒸汽吸热量为
[]
)
(0002443.0)(844.1)0004886.0844.1(2
12212
2
1
t t t t
M
dt
t M
Q w
t t w
w -+-=+=?
kJ/s
6.干空气吸热量为
w p Q Q Q -=
7. 计算举例
假定某一稳定工况的实测参数如下：
t0=8℃； tw=7.5℃； B=748.0毫米汞柱 t1=8℃； t2=240.3℃； τ=69.96 秒/10升； Δh=16 毫米水柱; W=41.84瓦
查焓湿图得 d=6.3克/公斤干空气（相对湿度?=94%）
010027
.0622
/3.61622/3.6=+=w r
3
3
10
9938.910
1868.484.41-?=?=Q
千卡/秒
6
3
10
14.175)
15.2738(96.69)
6.13/16748)(01002
7.01(106447.4--?=++-?= g
G 公斤/秒
6
3
10
1033.1)
15.2738(96.69)
6.13/16748(01002
7.0108889.2--?=++??= w
G 公斤/秒
326101166.0)83.240(00005835.0)83.240(4404.0[101033.1--?=-+-?=w
Q 千
卡/秒
2428
.0)
83.240(1014.17510
1166.010
9938.96
3
3
021
=-??-?=
---t t m
C 千卡/（公斤·℃）
六、 比热随温度的变化关系
假定在0—300℃之间，空气的真实定压比热与温度之间近似地有线性关系，则由t1到t2的平均比热为：
2
)(1
21
202
1
21
t t b
a t t dt bt a C t t t t m
++=-+=
?
因此，若以
2
1
2t t +为横坐标，
2
1
0t t m
C
为纵坐标（如图三），则可根据不同的温度
范围内的平均比热确定截距a 和斜率b ，从而得出比热随温度变化的计算式。
图三
七、实验报告要求
1.简述实验原理，简介实验装置和测量系统并画出简图。
2.实验原始数据记录表，计算过程及计算结果。
3.将实验结果表示在c pm ——t m 的坐标图上，用（6）和（7）式确定A、B，确定平均定压比热容与平均温度的关系式（5）和定压比热容与温度的关系式（4）。
4.对实验结果进行分析和讨论。
八、注意事项
1.切勿在无气流通过的情况下使加热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热容仪本体。
2.输入加热器的电压不得超过220伏，气体出口最高温度不得超过300℃。
3.加热和冷却要缓慢进行，防止比热容仪本体和温度计因温度骤升或骤降而损坏。
4.停止实验时，应先切断电加热器，让风机继续工作十五分钟左右。
九、思考题
1.如何在实验方法上考虑消除电加热器热损失的影响？
2.用你的实验结果说明加热器的热损失对实验结果的影响怎样？
3.测定湿空气的干、湿球温度时，为什么要在湿式流量计的出口处而不在大气中测量？
4.在本装置中，如把湿式流量计连接位置改在比热容仪器的出口处，是否合理？
一气体定压比热容测定
工程热力学实验 指导书 哈尔滨理工大学 热能与动力工程实验室
实验一 气体定压比热容测定实验 一．实验目的 1． 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。 2． 熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。 3． 掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。 4． 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。 二．实验原理 引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有： pdv du q +=δ 和 vdp dh q -=δ 定压时0=dp p p T h dT vdp dh dT q c ??? ????=??? ??-=??? ??=δ 此式直接由p c 的定义导出，故适用于一切工质。 在没有对外界作功的气体的等压流动过程中： p Q m dh δ1= 则气体的定压比热容可以表示为： ()122 1t t m Q c p t t pm -= kJ/kg ?℃ 式中：m ——气体的质量流量，kg/s ； p Q ——气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s 。 由于气体的实际定压比热是随温度的升高而增大，它是温度的复杂函数。实验表明，理想气体的比热与温度之间的函数关系甚为复杂，但总可表达为： +++=2et bt a c p 式中a 、b 、e 等是与气体性质有关的常数。在离开室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的，假定在0-300℃之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系： bt a c p += 则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为：
()dt bt a q t t ?+=2 1 由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为： ()2211 22121t t b a t t dt bt a c t t t t pm ++=-+=? 若以（t 1+t 2）/2为横坐标，21t t pm c 为纵坐标（如下图所示），则可根据不同温度范 围的平均比热确定截距a 和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式bt a +。 大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式下式计算： ()dt t m Q t t w w ?+=2 10001172.0844.1 式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。 则干空气的平均定压比热容由下式确定： ()()1212)(')(21t t m m Q Q t t m m Q c w w p w p t t pm ---=--= 式中：'p Q ——为湿空气气流的吸热量。 三.实验设备
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定 在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。 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。 二、实验原理 理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示 R C C v p =- （4-6-1） 其中, R 为普适气体常数。气体的比热容比γ定义为 v p C C = γ （4-6-2） 气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1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C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ），V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 γ γ 2 011V P V P = （4-6-3） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ），两个状态应满足如下关系： 2 211V P V P = （4-6-4） 由（4-6-3）式和（4-6-4）式，可得 )lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （4-6-5） 利用（4-6-5）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。
空气比热容比的实验报告
空气比热容比的测量 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。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 之关系由下式表示： Ｃ p —C v =Ｒ（1） （1) 式中,Ｒ为气体普适常数。气体的比热容比r值为： ｒ= C p /C v (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C 2 ,将原处于环境大气 压强P 0、室温θ 的空气从活塞Ｃ 1 ,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C 1,待稳定后瓶内空气达到状态I(P ,θ ，V 1 ),V 1 为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2,使瓶内空气与大气相通，到达状态II(P 1 ,θ ,V 1 ）后, 迅速关闭活塞C ２ ，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Ｃ ２之后，贮气瓶内气体温度将升高,当升到温度θ ０ 时,原状态为 I(Ｐ １,θ ,V １ )体系改变为状态III(P 2 ,θ ，Ｖ ２ ）,应满足： P1V1=P０V2(４） 由(３)式和（4)式可得到： r=（lｏg P0-loｇ P1)/（lｏｇＰ２-log Ｐ１） 利用(５)式可以通过测量Ｐ 0、P 1 和P 2 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Ｃ １,2为放气活塞C 2 ，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P ０ 时，数字电压表显示为0;当待测气体压强为 P +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P 0,用水银温度计测环境室温θ 。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Ｃ ２关闭，活塞C 1 打开,用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶
空气比定压热容的测定
气比定压热容的测定 一、实验目的 (1)了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法。 (2)掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。 (3)掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容。 (4)列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。 二、实验原理 实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容，即根据()()[]K kg /kJ 1221?-=t t m Q c p t t p 确定，式中：m 为气体 的质量流量，kg/s ；p Q 为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s 。 在距室温不很远的温度围，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似表示为bt a c p +=，由1t 加热到2t 的平均比热容为 2 )(21122121t t b a t t bt a c t t t t p ++=-+=?，因此，若以221t t +为横坐标，p c 为纵坐标，则可根据不同温度围的平均比热容确定截距a 和斜率 b ，从而得出比热容随温度变化的近似关系式。 （1）空气中水蒸气容积成分iv ?的确定。大气是含有水蒸气的湿空气，当湿 空气的温度由1t 加热到2t 时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t 、 w t ，从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度?，再由?和干球温度t 从湿空气的焓湿图查出含湿量d ，则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分（也称为体积分数） %100622/1622/iv ?+=d d ? 式中：d 为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。 （2）湿空气的吸热量p Q 的确定。当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸收的热量即为电热器消耗的电功率。功率的测定方法有两种，一种是根据测量的电压和电流计算；另一种由功率表直接测量。吸热量的单位为kJ/s 。 （3）干空气质量流量m 的确定 ） （15.27305.287/1000/10)1()8.9(iv 0+??-??+==t h p T R V p m a a a a τ? 式中：0p 为当地的大气压力，Pa ；a p 为干空气的压力，Pa ；a V 为干空气的体积，
空气比热容比测定实验报告(实验数据及其处理)
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。 二、实验原理 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1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C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ） ，V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 r r o r o r T p T p 1 1 11 --= （3-5-2） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ） ，两个状态应满足如下关系： 0 21T p T p o = (3-5-3） 由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得 )lg /(lg )lg (lg 1210P P P P --=γ （3-5-4） 利用（3-5-4）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比γ值。
实验一 空气定压比热容测定
实验一 空气定压比热容测定 一、实验目的 1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。 2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。 3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。 二、实验原理 由热力学可知，气体定压比热容的定义式为 ( )p p h c T ?=? （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M =, 此时气体的定压比热容可表示 为 p p T Q M c )(1??= （2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定 ) (1221 t t M Q c p t t pm -= (kJ/kg ℃) (3) 式中，M —气体的质量流量，kg/s; Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。 大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。 低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为 3 16 2 7 4 10 87268.410 02402.410 76019.102319.1T T T c p ---?-?+?-=(kJ/kgK) 式中T 为绝对温度，单位为K 。该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。 在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为 Bt A c p += （4） 由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为 m t t t t pm Bt A t t B A dt t t Bt A c +=++=-+= ? 2 2 11 22 1 2 1 (5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定
1空气定压比热的测定
实验一空气定压比热的测定 气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（湿空气）的方面的基本知识。 一、实验目的 1、了解比热测定装置的基本原理和构思。 2、熟悉本实验中的测温、测压、测热量、测流量的方法。 3、掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。 4、增加热物性研究方面得感性认识，促进理论联系实际。 5、分析本实验产生误差得原因及减小误差得可能途径。 二、原理及计算 气体定压比热的定义为，在没有对外界做功的气体等压流动过程中， 则气体的热容可表示为。当气体在此等压过程中，由温度t1加热到温度t2时，气体在此温度范围内的平均定压比热值可由下式确定 kJ/kg.K，即单位质量的工质温度升高一度时所吸收的热量。 式中： m—气体的质量流量。㎏/s Qp—气体在等压流动过程中的吸热量。kJ/s 大气是含有水蒸汽的湿空气，当湿空气的温度由t1加热到温度t2时，根据流量计出口空气的干湿球温度计读数，可从湿空气的焓湿图查出含湿量d（即比湿度ω）克/千克干空气，并根据下式计算出水蒸汽的容积成分： 电热器消耗的电功率可由电压和电流的乘积计算。如要考虑电表的内耗，应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为RmA欧（Ω），则可得电热器单位时间放出的热量：
J/s 也可由功率表直接读出。 干空气流量（质量流量）为： = ㎏/s 水蒸汽的流量（质量流量）为： =㎏/s 水蒸汽吸收的热量为： = = = J/s 干空气的定压比热为： J/㎏.K 由以上计算过程可以看出，要测量计算气体的定压比热Cpm，需要测定的有关量分别是：
气体比热容比的测定实验报告及数据
气体比热容比的测定实验报告及数据课气体比热容比的测定 1、学习测定空气比热容比的方法。题 教学目 2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方的 法。 3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度 重难 1、物理天平的调节和使用。的计算。 点 2、各物理量不确定度的计算。 教学方讲授、演示、提问、讨论、操作相结合。 学 3学时。法 时 一、前言 气体的定压比热容和定体比热容的比值称为比热容比。气体的值在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。由气体动理论可知，理想气体的值为: (1) 式中为气体分子的自由度，对于单原子分子 ;对于双原子刚性分子， ;对于多原子刚性分子，。实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方法来测定。本实验将采用一种比较新颖的方法，即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来计算空气的值。 二、实验仪器 FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25mm 外径千分尺等。
三、实验原理 如图1所示，钢球A位于精密细玻璃管B中，其直径仅仅比玻璃管直径小 0.01-0.02mm，使之能在玻璃管中上下移动，瓶上有一小孔C，可以通过导管将 待测气体注入到玻璃瓶中。 图1 设小球质量为m，半径为r，当瓶内气压P满足下式时，小球处于平衡位置: (2) 设小球从平衡位置出发，向上产生微小正位移x，则瓶内气体的体积有一 微小增量: (3) 与此同时瓶内气体压强将降低一微小值，此时小球所受合外力为: (4) 小球在玻璃管中运动时，瓶内气体将进行一准静态绝热过程，有绝热方程: (5) 两边微分，得 (6) 将(3)、(4)两式代入(6)式，得: (7) 由牛顿第二定律，可得小球的运动方程为: (8) 可知小球在玻璃管中作简谐振动，其振动周期为: (9) 最后得气体的值为: (10)
空气比热容比的测定
实验5—2 空气比热容比的测定 理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。 【实验目的】 ⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。 ⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 【实验原理】 把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。 迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸热过程。 O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 ) ② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 ) ③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 ) ④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 ) 其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。 过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程： 图5-2-1气体状态变化及V p -图
2气体定压比热测定实验指导书9页
气体定压比热测定实验指导书 气体定压比热容的测定实验是工程热力学基本实验之一，实验中涉及温度、压力、热量（电功率）、流量等基本量的测量，计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，有利于培养分析问题和解决问题的能力。. 一、实验要求 1．了解气体比热测定装置的基本原理和构思。 2．熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。 3．掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。 4．分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。 二、实验装置介绍 1、实验所用的设备和仪器仪表由风机、流量计，比热仪本体、电功率调节测量系统共四部分组成，实验装置系统如图1所示。 2、装置中采用湿式流量计测定气流流量，流量计出口的恒温槽用以控制测定仪器出口气流的温度。装置可以采用
小型单级压缩机或其它设备作为气源设备，并用钟罩型气罐维持供气压力稳定。气流流量用调节阀1调整。 3、比热容测定仪本体（图2）由内壁镀银的多层杜瓦瓶2，进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。 4、气体自进口管引入，进口温度计4测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。 5、该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。 三、实验方法及数据处理 实验中需要测定干空气的质量流量g m 、水蒸气的质量 流量w m 、电加热器的加热量（即气流吸热量）'p Q 和气流温度等数据，测定方法如下： 1.干空气的质量流量g m 和水蒸气的质量流量w m 电加热器不投入，摘下流量计出口与恒温槽连接的橡皮管，把气流流量调节到实验流量值附近，测定流量计出口的气流干球温度0t 和湿球温度w t 温度（或由流量计上的温度 计测量和相对湿度?），根据0t 与w t （或0t 与?值）由湿空气 的焓-湿图确定含湿量d (g /k g )，并计算出水蒸气的容积成分 水蒸气的容积成分计算式：622 /1622/d d y w += （1） d --- 克水蒸汽/千克干空气 . 图1测定空气定压比热容的实验装置系
大学物理空气比热容的测量实验报告
大物实验报告撰写模板2 空气比热容比的测定 在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。 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。 二、实验原理 理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示 R C C v p =- （4-6-1） 其中, R 为普适气体常数。气体的比热容比γ定义为 v p C C = γ （4-6-2） 气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。 测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C 1，2 为放气活塞C 2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强为P 0、室温为T 0的空气经活塞C 1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C 1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,V T P ） ，V 1为贮气瓶容积。 然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220V T P 后，迅速关闭活塞C 2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程 γ γ2011V P V P = （4-6-3） 在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T 0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,V T P ）改变为状态Ⅲ（202,,V T P ） ，两个状态应满足如下关系：
气体定压比热测定
1 干气体定压比热测定实验 干气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。 一、实验目的 1. 了解实验装置的基本原理和结构。 2. 熟悉温度、压力、热量、流量等基本量的测量方法。 3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。 4. 分析产生误差的原因及减小误差的途径。 二、实验原理 本实验测定的是干空气的定压质量比热P C ，而不是定压容积比热P C ￠。 P C :P =const 时，1kg 气体温度升高1K 时所吸收的热量，kJ/(kg K) ； P C :P =const '时，1Nm 3气体温度升高1K 时所吸收的热量，kJ/(kg K) 。 根据定义，对于1kg 工质， P q C t = D kJ/(kg K) （1） 对于mkg 工质， P Q C m t = D kJ/(kg K) （2） 在这里我们所求的就是干空气的定压质量比热P C ，“干”用下标“g ”表示，即 g P g Q C m t = D kJ/(kg K) （3） 各参数值的测定如下： （1）t ?测定：我们将一定流量的气体通入比热仪，在比热仪中队气体进行加热后气体流出。这样，气体进入比热仪与流出比热仪就存在了温度差t ?，只要我们在比热仪进口设置温度计1t 和出口设置温度计2t ，即可求出21-t t t ?=。 （2）g m 的测定：由于干空气的质量不好测定，我们可以测定空气的质量流量g m kg/s ，干空气符合理想气体定律： g g g P V m R T = kg/s （4） 分母上，g R 为干空气的气体常数，287J/(kg K)g R = ； 0T 为干空气热力学温度，00(273.15)T t K =+ 分子上，g P 为空气中干空气的分压力，根据道尔顿分压定律，
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定 一、实验目的 1.学习测量理想气体比热容比的原理和方法。 2.测量空气的比热容比。 二、实验仪器 实验台，590AD 温度计模块，空气比热容比实验仪。 三、实验原理 气体的定压比热容P C 与定容比热容V C 之比称为气体的比热容比，用符号r 表示，它被称为气体的绝热系数，是一个很重要的参量，经常出现在热力学方程中。通过测量r ，可以加深对绝热、定容、定压、等温等热力学过程的理解。 对于理想气体： R C C V P =- （5-1） 其中，R 为气体的普适常数。 仪器结构如图1所示，以贮气瓶内的气体作为研究对象进行如下实验过程： 图1 空气比热容比实验仪结构图 1.首先打开气阀1、2，使贮气瓶与大气相通，然后关闭气阀1、2，瓶内充满与周围空气同温同压的气体。 2.用气管分别将打气球和气阀1、气压计和气阀2连接起来，打开气阀1，
用打气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭气阀1。此时瓶内原来的气体被压缩，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，此时气体处于状态),,(011T V P I 3.将连接在气阀1上的气管取下，迅速打开放气阀，使瓶内的气体与大气相通，当瓶内压强降到0P 时，立即关闭放气阀，将有体积为V ?的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热过程。在此过程中作为研究对象的气体由状态),,(011T V P I 转变为状态 ),,(120T V P II 4.由于瓶内温度1T 低于外界温度0T ，所以瓶内气体慢慢的从外界吸热，直到达到外界温度0T 为止，此时瓶内的压强也随之增大为2P ，即稳定后的气体状态为),,(022T V P III 。从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等容吸热过程。气体的状态变化过程如图2所示： 图2 气体的状态变化过程曲线 II I →为绝热过程，有绝热过程方程得： r r V P V P 2011= （5-2） III I →为等温过程，由等温过程方程得： 2211V P V P = （5-3） 由（5-2）（5-3）可得：
气体定压比热测定实验
气体定压比热测定实验 指导书 气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。本实验的目的是增加热物性研究方面的感性认识，促使理论联系实际，以利于培养同学分析问题和解决问题的能力。 一、实验目的和要求 1. 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。 2. 熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法。 3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。 4. 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。 二、实验装置和原理 装置由风机、流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。 图一实验装置 比热仪主体如图二所示。 实验时，被测空气（也可以是其它气体）由风机经湿式气体流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此过程中，分别测定：空气在流量计
出口处的干、湿球温度（t0，t w由于是湿式气体流量计，实际为饱和状态）；气体经比热仪主体的进出口温度（t1，t2）；气体的体积流量（V）；电热器的输入功率（W）；以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（Δh）。有了这些数据，并查用相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（C p m）。 气体的流量由节流阀控制，气体出 度由输入电热器的功率来调节。 本比热仪可测300℃以下的定压比 三、实验步骤和数据处理 1. 接通电源及测量仪表，选择所需 口温度计插入混流网的凹槽中。 2. 摘下流量计上的温度计，开动风 调节节流阀，使流量保持在额定 近。测出流量计出口空气的干球温度（ 3. 将温度计插回流量计，调节流量 它保持在额定值附近。逐渐提高电热 率，使出口温度升高至预计温度 可以根据下式预先估计所需电功率： τt W ? ≈12图二比热仪主体式中：W为电热器输入电功率（瓦）； Δt为进出口温度差（℃）； τ为每流过10升空气所需的时间（秒）。] 4. 待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视 为稳定），读出下列数据，每10升空气通过流量计所需时间（τ,秒）；比热仪进口温度——即流量计的出口温度（t1,℃）和出口温度（t2℃）；当时相应的大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Δh，毫米水柱）；电热器的输入功率（W，瓦）。 5. 根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度,从湿空气的干湿图查出含湿量(d,克/公斤干空气)，并根据下式计算出水蒸气的容积成分：
气体定压比热测定实验指导书
气体定压比热测定实验指导书 气体定压比热容的测定实验是工程热力学基本实验之一，实验中涉及温度、压力、热量（电功率）、流量等基本量的测量，计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，有利于培养分析问题和解决问题的能力。. 一、实验要求 1． 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。 2． 熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。 3． 掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。 4． 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。 二、实验装置介绍 1、实验所用的设备和仪器仪表由风机、流量计，比热仪本体、电功率调节测量系统共四部分组成，实验装置系统如图1所示。 2、装置中采用湿式流量计测定气流流量，流量计出口的恒温槽用以控制测定仪器出口气流的温度。装置可以采用小型单级压缩机或其它设备作为气源设备，并用钟罩型气罐维持供气压力稳定。气流流量用调节阀1调整。 3、比热容测定仪本体（图2）由内壁镀银的多层杜瓦瓶2，进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。 4、气体自进口管引入，进口温度计4测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。 5、该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。 三、实验方法及数据处理 实验中需要测定干空气的质量流量g m 、水蒸气的质量流量w m 、电加热器的加热量（即气流吸热量）'p Q 和气流温度等数据，测定方法如下： 1.干空气的质量流量g m 和水蒸气的质量流量w m 电加热器不投入，摘下流量计出口与恒温槽连接的橡皮管，把气流流量调节到实验流量值附近，测定流量计出口的气流干球温度0t 和湿球温度
-空气比热容比的测量实验报告
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 )。
实验 气体定压比热测定
实验 气体定压比热测定 一、实验目的 1. 了解气体比热测定装置的基本原理和装置结构。 2. 熟悉本实验中温度、压力、热量、流量的测量方法。 3. 掌握由测量数据计算定压比热的方法。 4. 分析本实验中误差产生的原因及减小误差的可能途径。 二、实验原理 根据定压比热的概念，气体在t ℃时的定压比热表示为 p dq c dt = （1） 当式（1）的温度间隔dt 为无限小时，p c 即为某一温度t 时气体的真实定压比热（由于气体的定压比热随温度的升高而增大，所以在给出定压比热的数值时，必须指明是哪个温度下的定压比热）。如果已得出()p c f t =的函数关系，温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量即可按下式求得： 22 21 1 ()d p q c dt a bt ct t ==+++?? （2） 上式采用逐项积分来求热量十分复杂。在本实验的温度测量范围内（不高于300℃），空气的定压比热与温度的关系可近似认为是线性，即可表示为： p c a bt =+ （3） 则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为： ()2 1 d t t q a bt t =+? （4） 由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为： ()2 1 2 1 1 2 21 d 2 t t t p t a bt t t t c a b t t ++==+-? （5） 实验中，通过实验装置是湿空气，当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式（4）计算，其中 1.833a =，0.0003111b =，则水蒸气的吸热量为： ()2 1 w w 1.8330.0003111d t t Q m t t =+? ()() 22 w 21211.8330.0001556kJ/s m t t t t ??=-+-?? （6） 式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。 则干空气的平均定压比热容由下式确定： () () 2 1 w w 21w 21()()p p t pm t Q Q Q c m m t t m m t t '-= = ---- （7）
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空气比热容比的测定 (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。 (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 dA = PdV ,所以热力学第一定律的微分形式为 dQ =dE +dA=dE + PdV 1. 实验名称 2. 实验目的 3. 实验原理：主要原理公式及简要说明、原理图 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 C 〔dQ 〕 dE C v = i 〒丨=—(2) i dT 丿v dT 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， 任何过程中内能的变化都可以写成 d E = C v dT 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 实际上 所吸收的热 Cp ^dQ (3) 丿p 由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有 (dQ )冶 + ___ I — ___ I + I dT 丿p ■ I dT 丿 dV p dT ⑷ 由理想气体的状态方程 PV = RT 可知，在定压过程中 理=巴，又利用 dT P dE dT =Cv 代 入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系 C p =C v + R (5) R 是气体普适常数，为 8.31 J / mol K ，?引入比热容比丫为 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, Y 与气体分子的自由度 f 有关
气体定压比热容的测定
气体定压比热容的测定 测定气体定压比热容的基本测量项目,是测量巳知流量的气体的吸热量（或放热量）和温度变化值。基本方法可以分为两类。一类称为混合法,即预先将气体加热,让它流过量热器时受冷却（达到与量热器热平衡）,由量热器测定气体的放热量。另一类称为定流法,即让气体流过量热器时被加热,由量热器测定气体的吸热量,因此,除了要准确测定气体在量热器人口和出口的温度之外,还必须仔细消除量热器热损失的影响或确定它的修正值,才能准确地测定气体的吸热量或放热量.本实验采用定流法测定空气的平均定压比热容。 一、实验原理 气体的定压比热容定义为 p p T h c ??? ????= (2-1) 在没有对外界作功的气体的等压流动过程中,p dQ m dh 1=, 则气体的定压比热容可以表示为 p p T Q m c )(1??= (2-2) 当气体在此等压过程中由温度t 1加热至温度t 2时,气体在此温度范围内的平均定压比热容值可以由下式确定： )(1221t t m Q c p t t pm -= kJ/(kg ·℃) (2-3) 式中,m —— 气体的质量流量kg/s ； Q P —— 气体在等压流动过程中的吸热量,kJ/s 低压气体的定压比热容通常用温度的多项式表示,例如下面空气的定压比热容的实验关系式： c P = 1.02319-1.76019×10-4T+4.02402×l0-7T 2 -4.87268×lO -10T 3 kJ/（kg ·K ） 式中T 为绝对温度,K 。该式用于250～600 K ,平均偏差为0.03%,最大偏差为0.28%。 在离开室温不很远的温度范圈内,空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的,即可近似表示为 bt a c p += （2-4） 由t 1加热到t 2的平均定压比热容则表示为 2)(21122121t t b a t t dt bt a c t t t t pm ++=-+=? （2-5） 大气是含有水蒸气的湿空气,当湿空气气流由温度t 1加热到t 2时,其中水蒸气的吸热量可用下式计算：
空气比热容比的测定
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 134页 实验5—2 空气比热容比的测定 理想气体的定压比热容C p 和定容比热容C v 之间满足关系：p v C C R -=，其中R 为气体普适常数；二者之比p v C C γ=称为气体的比热容比，也称气体的绝热指数，它在热力学理论及工程技术的实际应用中起着重要的作用，例如：热机的效率及声波在气体中的传播特性都与空气的比热容比γ有关。 【实验目的】 ⒈ 用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 ⒉ 观测热力学过程中的状态变化及基本物理规律。 ⒊ 学习空气压力传感器及电流型集成温度传感器的原理和使用方法。 【实验原理】 把原处于环境压强P 0及室温T 0下的空气状态称为状态O (P 0 ，T 0)。关闭放气阀、打开充气阀，用充气球将原处于环境压强P 0、室温T 0状态下的空气经充气阀压入贮气瓶中。打气速度很快时，此过程可近似为一个绝热压缩过程，瓶内空气压强增大、温度升高。关闭进气阀，气体压强稳定后，达到状态Ⅰ(P 1 ，T 1 )。随后，瓶内气体通过容器壁和外界进行热交换，温度逐步下降至室温T 0，达到状态Ⅱ(P 2 ，T 0 ),这是一个等容放热过程。 迅速打开放气阀，使瓶内空气与外界大气相 通，当压强降至P 0时立即关闭放气阀。此过程进 行非常快时，可近似为一个绝热膨胀过程，瓶内 空气压强减小、温度降低；气体压强稳定后，瓶 内空气达到状态Ⅲ(P 0 ，T 2 )。随后，瓶内空气通 过容器壁和外界进行热交换，温度逐步回升至室 温T 0，达到状态IV(P 3 ，T 0 )，这是一个等容吸 热过程。 O (P 0 ，T 0 ) ① 绝热压缩→ Ⅰ(P 1 ，T 1 ) ② 等容放热→ Ⅱ(P 2 ，T 0 ) ③ 绝热膨胀→ Ⅲ(P 0 ，T 2 ) ④ 等容吸热→ IV(P 3 ，T 0 ) 其中过程①、② 对测量γ没有直接影响，这两个过程的目的是获取温度等于环境温度T 0的压缩空气，同时可以观察气体在绝热压缩过程及等容放热过程中的状态变化。对测量结果有直接影响的是③、④两个过程。 过程③是一个绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程： 图5-2-1气体状态变化及V p -图
空气比热容比的测定
空气比热容比的测定 气体的定压比热容与定容比热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到，本实验用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数；要求观察热力学现象，掌握测量空气绝热指数的一种方法，并了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。 【预习重点】 1．了解理想气体物态方程，知道理想气体的等温及绝热过程特征和过程方程。 2．预习定压比热容与定容比热容的定义，进而明确二者之比即绝热指数的定义。 3．认真预习实验原理及测量公式。 【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．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。 【实验原理】 理想气体的压强P 、体积V 和温度T 在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程：PV γ 等于恒量，其中γ是气体的定压比热容P C 和定容比热容V C 之比，通常称γ=V P C C /为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。 如图1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究的热学系统，试进行如下实验过程。 （1）首先打开放气阀A ，贮气瓶与大气相通，再关闭A ，瓶内充满与周围空气同温（设为0T ）同压（设为0P ）的气体。 （2）打开充气阀B ，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀B 。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 （1P ,1V ,0T ）。 （3）迅速打开放气阀A ，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至0P 时，立刻关闭放气阀A ，将有体积为ΔV 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。在此过程后瓶中的气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。2V 为贮气瓶容积，1V 为保留在瓶中这部分气体 在状态I （1P ,0T ）时的体积。 （4）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 图1 实验装置简图