大学物理实验-拓展提高篇 课件 实验1.4-气体比热容比的测量

大学物理实验——拓展提高篇气体比热容比的测量气体比热容比的测量—实验背景1.概念比热容比指的是定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，通常用γ表示，是描述气体热力学性质的一个重要参数。理想气体比热容比等于绝热指数k。

定压（容）比热容：在等压（容）过程中，单位质量的气体温度升高或降低1K时，所吸收或放出的热量。气体比热容比的测量—实验背景2.测量方法测量方法原理优点缺点绝热膨胀法原理简单，有助于加深对热力学过程中状态变化的了解。实验者操作技术水平对测量数据影响很大振动法数据一致性好，波动范围小。对气密性要求比较高气体比热容比的测量—实验背景3.应用比热容比在工程热物理与气体动力学领域扮演着非常重要的角色，是相关重大科技领域中的重要参数，广泛存在于相关学术领域基本公式和重要数据表中。航空发动机与燃气轮机领域超音速飞行器领域航空航天动力领域气体比热容比的测量—任务及目的1.了解振动法测量气体比热容比的原理2.能够计算气体的比热容比及其不确定度3.掌握智能计数计时器的使用方法1.实验任务2.实验目的利用振动法测量气体比热容比气体比热容比的测量—实验原理装置图气体主入口：注入气体来维持瓶内压强小孔：使直玻管内外气体连通钢球：通过调节注入的气体流量，使其在直玻管内做简谐振动。直玻璃管：特定容器1.实验装置气体比热容比的测量—实验原理小球所处位置小球运动状态瓶内压强P小孔下方向下运动烧瓶中气体被压缩，压强增大小孔下方经过小孔向上运动气体由小孔膨胀排出，压强减小备注适当控制注入气体的流量，小球可以在直玻管的小孔上下做简谐振动2.谐振的产生小球处于力平衡的条件为：

气体比热容比的测量—实验原理

则小球的运动方程为：

小球振动过程很快，看作绝热过程：

求导数得：

记平衡位置为坐标原点3.实验原理气体比热容比的测量—实验原理简谐振动方程：

小球运动方程：

可以解得比热容比：

3.实验原理气体比热容比的测量—实验仪器ZKY—BRRB气体比热容比测定仪光电门：连接着智能计数计时器，测量小球振动时间和次数节流阀：精密调节气流量，旋转旋钮可调节小球的振动。气泵：提供小气压气流，维持瓶内压强，旋转旋钮可调节气泵气量大小。气体比热容比的测量—实验内容1.用电子天平称量备用小球的质量m（或直接读直玻管标签上的参考值）；记录气体体积（见瓶口标签）；用螺旋测微器多次测量备用小球的直径d，将数据记录在表1中。序号123456平均值d/mm

表12.按装置图连接好仪器，调节光电门高度，使其与直玻管上的小孔等高。调节实验架，使直玻管竖直；确保气管、储气瓶、二口烧瓶无漏气。1.实验步骤气体比热容比的测量—实验内容3.将气泵气量和节流阀组件旋钮调至最小，给智能计数计时器和气泵上电预热10分钟，逐渐增大气泵气量直至最大，旋转节流阀组件旋钮，由小到大调节气量，直到观察到小球以小孔为中心做等幅振动。1.实验步骤气体比热容比的测量—实验内容1.实验步骤4.将智能计数计时器设置为“多脉冲计时模式”，待实验准备工作完成后，按“确定/暂停键”，选定相应通道后，开始测量。5.待测量完成，按“查询下翻”键查看99次挡光脉冲的总时间，按“确定/暂停”键返回。气体比热容比的测量—实验内容6.重复4、5步，多次测量，将数据记录在表2中（小球振荡周期T=2t/N）。表2：小球通过光电门N次的总时间测量数据记录表序号12345平均值t/s挡光次数N=99

8.实验完成后，将气泵气量调至最小，将节流阀组件旋钮调至最小，关闭电源。1.实验步骤气体比热容比的测量—实验内容

2.数据处理

气体比热容比的测量—实验内容1.环境中哪些因素会影响空气的比热容比？如何影响？2.在测量单一气体时，有哪些方法