空气比热容比的测量试验报告

专业：应用物理题目：空气比热容比的测量［实验目的］（1）用绝热膨胀法测量空气比热容比。（2）观测热力学过程中系统状态变化及基本物理规律。（3）学习压力传感器和电流型集成温度传感器（AD590）的原理及使用方法。［实验仪器］FD-NCD-II型空气比热容比测定仪，包括储气瓶（玻璃瓶，进气活塞，放气活塞，橡皮塞，打气球），压力传感器及电缆，温度传感器（AD590）及电缆，数字电压表等。［实验原理］.温度测量AD590电流型集成温度传感器（热敏电阻）在本实验中，我们将AD590与6V直流电源连接组成一个稳流源，串接5KQ电阻，从而可产生5mV/°C的电压信号，即测量灵敏度S为5mV/°C，接0—1.999V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02°C温度变化。.压强测量扩散硅压阻式差压传感器半导体压阻效应：半导体材料（如单晶硅）因受力而产生应变时，由于载流子的浓度和迁移率的变化而导致电阻率发生变化。aid.2-5汇地硅压力也感筋芯片赳制而三图图43-6差压芮翳署济型圉IHr3等*%（+3:2IM：优弓笛曲33脚；0&W%<-）口算：信号，匕<->压力的变化将引起输出电压的变化，即U0=-d-E—d-Ap-i当待测气体压强为环境大气压强P0时，调节调零旋钮，使三位半数字电压表示值U0为0mV。数字电压表显示的数值为U时，待测气体压强P为P二"十U/S:庶+产实验中要测量的P1、P2可表示为珞二庶十口/$三4+理巴二尺十%/$;%+与.比热容比测量1）打开放气活塞C2,储气瓶与大气相通，再关闭C2,储气瓶内充满与周围外界空气同温同压的气体。P0为外界空气的压强，T0为外界空气的温度。2）打开充气活塞C1，用充气球向瓶内快速充气。充入一定量的气体后关闭充气活塞C1。充气过程中，瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。3）放热至瓶内气体温度稳定（与外界空气温度平衡），此时气体处于状态I（P1，V1，T0）。4）绝热膨胀：迅速打开放气活塞C2,使瓶内气体与大气相通，立刻有部分气体喷出，当瓶内压强降至P0时，立刻关闭放气活塞C2。在此过程后，瓶中保留的气体由状态I（P1，V1，T0）变为状态回（P0，V2，T1）。V2为储气瓶体积，V1为保留在瓶中的这部分气体在状态I（P1，T0）时的体积。5）等容吸热：关闭放气活塞C2后，由于瓶内气体温度T1低于室温T0，气体将从外界吸热直至达到室温T0，此时瓶内气体的体积仍为V2，但压强升高至P2,最终达到稳定状态回（P2，V2，T0）。p-V图如图绝热过程等容过程殳一殳消去T可得将上面由仪器原理得到压强表达式代入并做近似处理，上式可写为进行泰勒级数展开，忽略二阶以上小量，得到【十=I+y"

一高［实验测量与数据处理］（1）将压力传感器同轴电缆、温度传感器电缆分别连接至FD-NCD-回型空气比热容比测定仪前面板相应接口。AD590的正负极请勿接错（红导线为正极、黑导线为负极）。开启活塞C2。开启电源，电子仪器预热20min，然后用调零旋钮将用于测量空气压强的三位半数字电压表示值调为0。用气压计测定环境大气压强，记为P0。（2）把活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐打入储气瓶内，注意三位半数字电压表示值不能超过200mV，充气结束时，关闭活塞C1。当瓶内压强和温度均匀稳定时，用压力传感器和AD590温度传感器测量瓶内空气的压强和温度值（此时为室温T0），记录P1和T0相应示值。（3）突然打开活塞C2,当储气瓶内空气压强降至环境大气压强P0时（这时放气声消失），放气持续时间约为零点几秒，迅速关闭活塞C2。由于数字电压表显示滞后，不要用数字电压表示数为零作为判断储气瓶内空气压强降至环境大气压强P0的依据。（4）当储气瓶内空气的温度上升至室温T0时，测量储气瓶内气体压强，记录P2'和相应温度示值T0'。（5）把测得的瓶内气体压强值P1'，「2’代入公式（4.2-13），计算出空气比热容比Y。测量10组数据，求空气比热容比Y的平均值（也可以画出P1人P1,-P2,关系图，用作图法或直线拟合求出Y）。数据处理

Pjp拟合结果如下，2p1'-p27mV150、口口压强变化Pjp拟合结果如下，2p1'-p27mV150、口口压强变化EqmSIjEy=g4Plot8伙研No-UVeigrrtjngintercept0T-SlupeijosagResidualSumofSqu即9015G9Pearson'sr09999TR-Squa-g(□□□)0.99991Adj.R-Square099993序号p'/mVT。/mVp'/mV2T/mV0p'-p'/mV1 2163.71453.115.81452.847.9275.11452.919.01452.856.1389.51448.321.01448.268.54101.11449.323.71449.277.45116.81452.527.81452.289.06122.31450.729.41450.592.97130.01452.231.61452.098.48139.01451.531.81451.2107.29154.01453.036.01452.6118.010158.61451.836.61451.6122.0

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1 2i1i 2 1 2iY=-4=0 i=0 i=0 =1.308\o"CurrentDocument"[£(p'—p')]2—10£(p'—p')2

1 2i 1 2ii=0 i=0分析与讨论本次实验研究的热力学系统是指充气后储气瓶中与外界等温等压空气，重启后储气瓶中气体恢复至室温的过程为定容放热过程，打开活塞排出气体至与外界等压的过程为绝热膨胀，最后气态再次恢复至室温的过程为定容吸热，再次充气，达到某一温度和压强，此充气过程和定容放热两个过程可视为一个等温过程，温度为室温，重复以上循环。出工一常用物质的，物理性质？表5-17空气在不同压力和温度卜一的化热容比力占tna.Olalnlam7日la1gtmlO&atuR；'JjNpa出阻k=Cp_/JjK'C50-223.151.4043於-213.151403170-203.151.4023於-193.15U019901S3.151J017100-173.151.4016110-163.151.40151.42021.49601.6035L76?21S0-153.151.4015141661.47301.55131.6395130-14S.151JQ15MW1.4575151391.574口140-133.151.4015L41191.44731.49011.5350-273.13150-12S.IS1J0141-110?1.糕3M7341J0642.7372160-113.15MQ14i.tteg1.43301JC141.46992.116D170-103.151.40141J0791.42901J521147561碗61B0F3.151.40141.40711L42531444S1.16481.76782.3139130■B3.151.4013140641.422214391L的即1J922-273.15200-73.151.40121.4C5?141971.43491-44加T抬4181.MM2.1176210-63_151-W531.4177U3061.44375.5MB1.W2220-53.151.40121.《IMU150142721.43091.57401.73181.S7S9230-13.151J0111.404414143U2461.4348L55151.6810i.aoi2240-33.15T.40111.40401：4129U5231.43131L53341J9341.743915250-23.151.40091.40361J11B1.42011„42841.51654.29B61,6990谢-13,151.-W32141071J1B3L42S91.50621.5885，聃312TD-3.151.40061』0211.46S71中筋1.42361,49561.56U31.B3392806.85MOM1朋24^,45S71415。1.42141.4B651.55111用吧429016.SB1.40021.W2Q1.4078141351.41941.47B61.53S51.56fl7-273.i5300密的L400Q1-W171,4070141231,41771,47171J2M1,5711310眦B5i.m71.40131.40621.41111.41611.465S1.51321.55591fi.SE140081.4K3U1QCM1M1,购31.50551J425330［金獭力40M1.4MS[4前M13t1庭解1部站1,5M73-10际晓1.39S61.骐99,1.40331.40771.4T1B1.45071.5202-273.1535076..651，前11.39931.40301.40671.41041.44晒1JAM1.51D9迎SS.EfB1.4噂140561,40911.44291.47421.50243^0as.1.39101.3BS11.40141J046LW7B1.4394L46B51.4947.3S01MLB51J954L3S751.4W5UO361.40661.436114633L4S733g口11-6.S31JB58tJMBS1.39971J0251.405J143291.45S31.4B13-273rl5他口126.S5139521.39611.3K7U014IjUUt1.42991.45371.4752-1101麓®1J9451.3S531.3979U0041.4028142731.449(21.46D3■120146.SS1.39371.3M61.3970L4Q1B1.42461.44491,4638-130156.851.39301.393&1昌9®01.39821.40031.4220144121.4&SS-1401&6,B5134221.M»1.3Mb1J3721.3591M1M1.437G1.4M1-2j'l.lb-1501而加1.39131.3S301.3M01.39601.38791.43421.119B蹈口1&6,B5L3902L38111.39001.39491.38671J1481.43121.4461■roiM.fiS1