空气比热容比测定实验报告(实验数据及其处理)

课程:********007实验报告学期•*****年级专业.*****学号・******评分：指导老师:****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.用绝热膨胀法测定空气的比热容。.观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。.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G,2为放气活塞G,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G,将原处于环境大气压强为自、室温为々的空气经活塞G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G,待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态I（6，”,匕），■为贮气瓶容积。然后突然打开阀门G,使瓶内空气与周围大气相通，到达状态II（外,乙,匕）后，迅速关闭活塞G。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-\匕—=^—（3-5-2）T：T；在关闭活塞G之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度久时，原气体的状态为I（耳,”,匕）改变为状态川（舄，”,匕），两个状态应满足如下关系：庄二区（丁。(3-5-3)由(3-5-2)式和(3-5-3)式，可得7=dg[—lg2)/(lg£—炮片)7=dg[—lg2)/(lg£—炮片)(3-5-4)利用（3-5-4）式可以通过测量自、月和月值，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O"IOOOOPa,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4-67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1UA/°C,若串接5KQ电阻后，可产生5mv/°C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用时，数字电压表显示为0,当待测气体压强为Po+1OOOOPa时，数字电压表显示为200mv,仪器测量气体压强灵敏度为20mv/1000Pao四、实验步骤.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自，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。.将活塞G关闭，活塞G打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶8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A和温度加（室温为加）（月取值范围控制在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A应加上周围大气压强值）。.3,突然打开活塞G,当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强用时（这时放气声消失）,迅速关闭活塞a..当贮气瓶内空气的温度上升至室温々时，记下贮气瓶内气体的压强月（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）。.用公式（3-5-4）进行计算，求得空气比热容比值。五.实验数据及其处理测量次数状态1压强p1/mv状态1温度T1/mv状态2压强P2/mv状态2温度T2/mv状态1气体实际压强Pt=Pi+Po/IO5pa状态2气体实际压强P2=Po+，2/io5paY正常关闭1142.71453.334.91453.31.09241.03851.33592134.91453.532.71453.61.08851.03741.33143140.51453.532.91456.81.09131.03751.3171提前关闭145.21453.544.21454.21.09361.04311.4530推迟关闭131.81455.130.61453.31.08691.03631.3120周围大气压po=102.1hpaX10由：Pi=P()+P\/20mvP2=p。+P2/20mu得出各自压强实际值，填入上表。根据7=3"。一炮Pi分别求出：空气比热容:lgPi-lgPi/式1。2.1)一/式1。9.24)/— 6 2 —ISS、9TOC\o"1-5"\h\z1"/(103.85)-/(109.24)-.o O//102.1)-//108.85)f=」 士=133142/(103.74)-/(108.85) ,o o4(102.1)—/J109.13)r\— =1.31713/(103.75)-/(109.13)o O二［(1021)-4(109.36)TOC\o"1-5"\h\z提前关闭时：(104.31)-/(109.36)-.O O二］(102.I)"(108.69)推迟关闭时：-/(103.63)-/(108.69)-,o S1+.+G3921其r平均值为r=—3—~标准差为:(1.3281-1.3359)2+(1.3281-1.3314)2+(1.3281-1.3171)2=0.003032所以比热容r=彳）土0.003032=1.3281±0.003032六.思考题.怎样做才能在几次重复测量中保证Pl的数值大致相同？这样做有何好处？若Pl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