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1、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
2、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 = dglg2)/(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
3、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OIOOOOPa,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
4、范围为-50150,接6V直流电源后组成一个稳流源。它的测温灵敏度单位为1 UA/C,若串接5KQ电阻后，可产生5mv/C的信号电压，接02V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 测定大气压强自，用水银温度计测量环境温
5、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130mV150mV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.4 .当贮气瓶内空气的温度上升至室温时，记下贮气瓶内气体的压强月（由于仪器只显示
6、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 / IO5 pa状态2气体 实际压强 P2 = Po +，2 / io5paY正常 关 闭1142.71453.334.91453.31.09241.03851.33592134.91453.532.71453.61.08851.03741.33143140.51453.532.91456.81.0913
7、1. 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=102.1hpa X10由：Pi = P()+ P/ 20 mvP2 = 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: lg Pi -lg Pi/式1。2.1) 一/式1。9.24)/62 I S S、91 / (103.85)-/ (109.24)-. oO/102.1)-/108.85)f =士= 1 33142 / (10
8、3.74)-/ (108.85),oo4(102.1) /J109.13) r = 1.31713 / (103.75)-/ (109.13)oO二(1021)-4(109.36)提前关闭时：(104.31)-/ (109.36)-. OO二(102.I)(108.69) 推迟关闭时：-/ (103.63)-/ (108.69)- ,oS1+.+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1 .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，才有说服力。2 .打开活塞02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。