测定空气的比热容

测定空气比热容比

理想气体的定压比热容和定容比热容之间满足关系：，其中为气体普适常数；二者之比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有关。

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。

实验目的

储气瓶

测试仪面板

实物图

实验仪器仪器介绍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：等于恒量，其中是气体的定压比热容和定容比热容之比，通常称为该气体的比热容比（亦称绝热指数）

P-V曲线

注：1表示绝热线，2表示等容线，3表示等温线。对于绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程：

（1）

对于同一系统，状态Ⅰ（P1

，V1，T0）和状态Ⅲ（P2

，V2，T0）的温度相同，则有

（3）公式（1）和公式（2）联立，消去V1

，V2，得（2）

实验步骤及内容

1.开启电源，使仪器预热20分钟；将进气阀门和出气阀门打开：然后，用调零电位器将三位半数字电压表读数调到零。2.用气压计测定环境大气压强P0，用水银温度计测定室温T0。3.关闭放气阀、打开进气阀，用充气球将原处于环境大气压强P0、室温T0状态下的空气经进气口压入贮气瓶中，待仪器三位半数字电压表读数介于140到160mV时，关闭进气阀并停止充气；观察并记录此过程中瓶内气体压强和温度的变化。4.静待一段时间，待瓶内空气温度降至室温T0

；记录仪器三位半数字电压表读数ΔP1(mV)，并计算出瓶内气体的压强P1。5.突然打开放气阀，当贮气瓶内的空气压强降低至环境大气压强P0

时（放气声消失时），迅速关闭放气阀；观察此过程中瓶内气体压强和温度的变化。6.静待一段时间，待瓶内空气温度升至室温T0；记录仪器三位半数字电压表读数ΔP2（mV）,并计算出瓶内气体的压强P2。7.利用公式（3）计算空气的比热容比γ值。8.假定过程是准静态的，以最后留在瓶内的气体作为工作物质，在坐标纸上以半定量的方式作出反映瓶内空气状态由Ⅰ（P1

，V1，T0）→Ⅱ（P0

，V2，T1）→Ⅲ（P2

，V2，T0）过程的P－V变化曲线。注意曲线的走向、斜率的变化及各参量数值的比例等。

9.重复3、4、5、6、7步五次，由六次测量的γ1、γ2、γ3，γ4，γ5

，γ6值计算平均值，并与标准值进行比较。由于不同扩散硅压力传感器的灵敏度各不完全相同，请勿相互借用不同组号的测定仪或贮气瓶。本实验所用的贮气瓶、进气阀、放气阀及其连接管均由玻璃材料制成的，属易碎品，实验中连线、关闭/开启阀门、用充气球充气时均要小心、仔细，更不允许在实验室中打闹、嬉戏。由于热学实验受外界环境因素，特别是温度的影响较大，测量过程中应随时留意环境温度的变化。测量时只要做到‘瓶内气体在放气前降低至某一温度，放气后又能回升到同一温度’即可，这一温度不一定等于充气前的室温。放气时要迅速，并密切注意压力传感器输出数值的变化，一旦压力输出指示为零，立即关闭放气阀（一听到放气的气流声结束即关闭放气阀）。由于热力学实验受外界干扰因素的影响较大，测量空气的比热容比γ的实验结果介于1.2到1.4之间都属正常测量结果。注意事项实验数据记录及处理

1实验数据记录

P0(×10