空气比热容比测定实验报告.docx
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空气比热容比测定实验报告
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空气比热容比测定实验报告
篇一:
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c1,2为放气活塞c2,3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c2,将原处于环境大气压强为p0、室温为T0的空气经活塞c1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,待瓶内空气稳定后,瓶内空气达到状态Ⅰ(p1,T0,V1),V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门c2,使瓶内空气与周围大气相通,到达状态Ⅱ(p0,T2,V2)后,迅速关闭活塞c2。
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
p1
r?
1r
r?
1r
To
?
po
T1
(3-5-2)
在关闭活塞c2之后,贮气瓶内气体温度将升高,当升到温度T0时,原气体的状态为Ⅰ(p1,T0,V1)改变为状态Ⅲ(p2,T0,V2),两个状态应满足如下关系:
poT1
?
p2T0
(3-5-3)
由(3-5-2)式和(3-5-3)式,可得
?
?
(lgp0?
lgp1)/(lgp2?
lgp1)(3-5-4)
利用(3-5-4)式可以通过测量p0、p1和p2值,求得空气的比热容比?
值。
实验原理图1实验图2
三、实验仪器
ncD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成:
贮气瓶(由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成)、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。
测空气压强的数字电压表用于测量超过环境气压的那部分压强,测量范围0~10000pa,灵敏度为20mv/Kpa(表示1000pa的压强变化将产生20mv的电压变化,或者50pa/mv,单位电压变化对应50pa的压强变化)。
实验时,贮气瓶内空气压强变化范围为6000pa。
图4-6-1实验装置中,温度传感器3是新型半导体温度传感器,其测量灵敏度高,线性好,测温范围为-50~150℃,接6V直流电源后组成一个稳流源。
它的测温灵敏度单位为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。
气体压力传感器探头4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+10000pa时,数字电压表显示为200mv,仪器测量气体压强
灵敏度为20mv/1000pa。
四、实验步骤
1.按图4-6-2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p0,用水银温度计测量环境温度。
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示值调到0。
2.将活塞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T0(室温为T0)(p1取值范围控制在130mV~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(3-5-4)中的压强p1应加上周围大气压强值)。
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T0时,记下贮气瓶内气体的压强p2(由于仪器只显示大于大气压强的部分,实际计算时式(3-5-4)中的压强p2应加上周围大气压强值)。
5.用公式(3-5-4)进行计算,求得空气比热容比值。
五.实验数据及其处理
周围大气压po=102.1hpax10由:
p1?
p0?
p1/20mv
p2?
po?
p2/20mv得出各自压强实际值,填入上表。
根据?
?
lgp0?
lgp1lgp2?
lgp1
分别求出:
空气比热容:
r1?
lg(102.1)?
lg(109.24)lg(103.85)?
lg(109.24)lg(102.1)?
lg(108.85)lg(103.74)?
lg(108.85)lg(102.1)?
lg(109.13)lg(103.75)?
lg(109.13)lg(102.1)?
lg(109.36)lg(104.31)?
lg(109.36)lg(102.1)?
lg(108.69)lg(103.63)?
lg(108.69)
?
1.3281
?
1.3359
2
r?
?
1.3314
r3?
?
1.3171
提前关闭时:
r4?
?
1.4530
推迟关闭时:
r5?
?
1.3120
r1?
r2?
r3
其r平均值为r=
标准差为:
3
s?
(r?
ri)2
2
?
(1.3281?
1.3359)
2
?
(1.3281?
1.3314)
2
2
?
(1.3281?
1.3171)
2
?
0.003032
所以比热容r?
r0?
0.003032=1.3281?
0.003032
六.思考题
1.怎样做才能在几次重复测量中保证不相同,对实验有无影响?
答:
关键是容器绝热效果要好。
另外每次的程序,完成时间,环境要相同,实验数据大致相同,说明偶然误差小,才有说服力。
2.打开活塞
c2
p1
的数值大致相同?
这样做有何好处?
若
p1
的数值很
放气时,若提前关闭或滞后关闭活塞,各会给实验带来什么影响?
答:
提前关闭会使测量结果偏大,滞后关闭会使测量结果偏小。
3.本实验的误差来源于哪几个方面?
最大误差是哪个因素造成的?
怎样减少误差?
答:
实验装置漏气、关闭活塞时间的控制。
多测量几组数据,求平均值。
篇二:
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cp和定容比热容cV之比称为气体的比热容比,用符号?
cp
表示(即?
?
),又称气体的绝热系数。
cV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p0、室温为T0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(p1,V1,T0),其中V1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p0,瓶内温度下降到T1(T1 由于瓶内气体温度T1低于室温T0,所以瓶内气体慢慢从外界吸热,直至达到室温T0为止,此时瓶内气体压强也随之增大为p1。
稳定后的气体状态为?
?
?
(p2,V2,T0),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
p1?
?
1p0
?
?
?
T0T1
(1)
从状态?
?
到状态?
?
?
是等容过程,对同一系统,由盖吕萨克定律得
p0p2
?
T1T0
(2)
由以上两式子可以得到
?
p1?
?
?
?
p0?
?
?
1
?
p?
?
?
2?
p?
0?
?
(3)
两边取对数,化简得
γ=
?
?
?
?
?
?
1?
?
?
?
?
?
?
0?
?
?
?
?
?
1?
?
?
?
?
?
?
2
=
?
?
?
?
?
?
1?
?
0?
?
?
?
?
?
1?
?
2
(4)
利用(4)式,通过测量p0、p1和p2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p0,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p1和温度T0(室温为T0)(p
1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(?
?
1=p0+50?
?
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p0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T0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p2
′=p0+50?
?
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:
?
?
0=768.35?
?
?
?
?
?
?
?
?
=1.0241×105?
?
?
?
?
?
=?
?
′
?
?
=1.3107(理论?
?
=1.402)
标准差?
?
?
?
=
(?
?
?
?
?
?
?
)
(?
?
?
1)=0.007646
2
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:
篇三:
南昌大学空气比热容比的测量实验报告
实验名称:
学院:
专业班级:
学生姓名:
学号:
实验地点:
座位号:
实验时间:
一、实验名称:
空气比热容比的测量
二、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。
三、实验器材:
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。
四、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cp和定容比热容cV之比称为气体的比热容比,用符号?
cp
表示(即?
?
),又称气体的绝热系数。
cV
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p0、室温为T0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(p1,V1,T0),其中V1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p0,瓶内温度下降到T1(T1 由于瓶内气体温度T1低于室温T0,所以瓶内气体慢慢从外界吸热,直至达到室温T0为止,此时瓶内气体压强也随之增大为p1。
稳定后的气体状态为
?
?
?
(p2,V2,T0),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
p1?
?
1p0
?
?
(1)?
T1
T0
从状态?
?
到状态?
?
?
是等容过程,对同一系统,由盖吕萨克定律得
p0p2
(2)?
TT01
由以上两式子可以得到
?
p1?
?
?
?
p0?
?
?
1
?
p2?
?
?
?
(3)?
p0?
?
两边取对数,化简得
?
?
?
lgp0?
lgp1?
/?
lgp2?
lgp1?
(4)
利用(4)式,通过测量p0、p1和p2的值就可求得空气的比热容比的值。
五、实验步骤:
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p0,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p1和温度T0(室温为T0)(p1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p1=p0+p1)。
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p0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T0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
p2=p0+p?
?
?
)。
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。
六、实验数据记录
实验数据处理
p0?
?
gh?
13.6?
103?
9.8?
76.645?
102152.456kpa
(?
1?
?
)2?
(?
2?
?
)2?
(?
3?
?
)2s?
?
8.04?
10?
3
2
1.308170.142?
?
?
s?
1.305?
±8.04?
10?
3
预习思考题
1.泊松公式成立的条件是什么?
答:
气体从状态I到状态?
?
是绝热过程。
2.比热容比
?
?
?
lgp0?
lgp1?
/?
lgp2?
lgp1?
之中,并没有温度出现,那为什么要
用温度传感器AD590来精确测定温度呢?
操作后思考题
1.怎样做才能在几次重复测量中保证
p1
的数值大致相同?
这样做有何好处?
若
p1
的数值很不相同,对实验有无影响?
答:
关键是容器绝热效果要好。
另外每次的程序,完成时间,环境要相同,实验数据大致相同,说明偶然误差小,才有说服力。
2.打开活塞
c2
放气时,若提前关闭或滞后关闭活塞,各会给实验带来什么影响?
答:
提前关闭会使测量结果偏大,滞后关闭会使测量结果偏小。
3.本实验的误差来源于哪几个方面?
最大误差是哪个因素造成的?
怎样减少误差?
答:
实验装置漏气、关闭活塞时间的控制。
多测量几组数据,求平均值。
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