空氣比熱容比測定實(shí)驗(yàn)報告(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理).doc

007 實(shí)驗(yàn)報告 評分： 課程： * 學(xué)期： * 指導(dǎo)老師: * 年級專業(yè)： * 學(xué)號：* 姓名：！習(xí)慣一個人007 實(shí)驗(yàn)3-5空氣比熱容比的測定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容。2. 觀察熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。3. 學(xué)習(xí)氣體壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的原理及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理測量儀器如圖4-6-1所示。1為進(jìn)氣活塞C1，2 為放氣活塞C2，3為電流型集成溫度傳感器,4為氣體壓力傳感器探頭。實(shí)驗(yàn)時先關(guān)閉活塞C2，將原處于環(huán)境大氣壓強(qiáng)為P0、室溫為T0的空氣經(jīng)活塞C1送入貯氣瓶B內(nèi)，這時瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)增大，溫度升高。關(guān)閉活塞C1，待瓶內(nèi)空氣穩(wěn)定后，瓶內(nèi)空氣達(dá)到狀態(tài)（），V1為貯氣瓶容積。然后突然打開閥門C2，使瓶內(nèi)空氣與周圍大氣相通，到達(dá)狀態(tài)（后，迅速關(guān)閉活塞C2。由于放氣過程很短，可認(rèn)為氣體經(jīng)歷了一個絕熱膨脹過程，瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，溫度降低。絕熱膨脹過程應(yīng)滿足下述方程 （3-5-2）在關(guān)閉活塞C2之后，貯氣瓶內(nèi)氣體溫度將升高，當(dāng)升到溫度T0時，原氣體的狀態(tài)為（）改變?yōu)闋顟B(tài)（），兩個狀態(tài)應(yīng)滿足如下關(guān)系： (3-5-3）由（3-5-2）式和（3-5-3）式，可得 （3-5-4）利用（3-5-4）式可以通過測量P0、P1和P2值，求得空氣的比熱容比值。 實(shí)驗(yàn)原理圖1 實(shí)驗(yàn)圖2三、實(shí)驗(yàn)儀器NCD-I型空氣比熱容比測量儀由如下幾個部分組成：貯氣瓶（由玻璃瓶、進(jìn)氣活塞、橡皮塞組成）、兩只傳感器（擴(kuò)散硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器AD590各一只）、測空氣壓強(qiáng)的三位半數(shù)字電壓表、測空氣溫度的四位半數(shù)字電壓表。測空氣壓強(qiáng)的數(shù)字電壓表用于測量超過環(huán)境氣壓的那部分壓強(qiáng)，測量范圍010000Pa，靈敏度為20mv/Kpa（表示1000Pa的壓強(qiáng)變化將產(chǎn)生20mv的電壓變化，或者50Pa/mv，單位電壓變化對應(yīng)50Pa的壓強(qiáng)變化）。實(shí)驗(yàn)時，貯氣瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)變化范圍為6000Pa。圖4-6-1實(shí)驗(yàn)裝置中，溫度傳感器3是新型半導(dǎo)體溫度傳感器，其測量靈敏度高，線性好，測溫范圍為-50150，接6V直流電源后組成一個穩(wěn)流源。它的測溫靈敏度單位為1A/，若串接5K電阻后，可產(chǎn)生5mv/的信號電壓，接02V量程四位半數(shù)字電壓表，可檢測到最小0.02溫度變化。氣體壓力傳感器探頭4由同軸電纜線輸出信號，與儀器內(nèi)的放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。當(dāng)待測氣體壓強(qiáng)為環(huán)境大氣壓P0時，數(shù)字電壓表顯示為0，當(dāng)待測氣體壓強(qiáng)為P0+10000Pa時，數(shù)字電壓表顯示為200mv，儀器測量氣體壓強(qiáng)靈敏度為20mv/ 1000Pa。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 按圖4-6-2接好儀器的電路，注意AD590的正負(fù)極不要接錯。用Forton式氣壓計測定大氣壓強(qiáng)P0，用水銀溫度計測量環(huán)境溫度。開啟電源，將電子儀器部分預(yù)熱20分鐘，然后用調(diào)零電位器調(diào)節(jié)零點(diǎn)，把三位半數(shù)字電壓表示值調(diào)到0。2. 將活塞C2關(guān)閉，活塞C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地徐徐進(jìn)入貯氣瓶B內(nèi)，用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測量空氣的壓強(qiáng)和溫度，記錄瓶內(nèi)壓強(qiáng)均勻穩(wěn)定時壓強(qiáng)P1和溫度T0（室溫為T0）（P1取值范圍控制在130mV150mV之間。由于儀器只顯示大于大氣壓強(qiáng)的部分，實(shí)際計算時式（3-5-4）中的壓強(qiáng)P1應(yīng)加上周圍大氣壓強(qiáng)值）。3. 突然打開活塞C2，當(dāng)貯氣瓶的空氣壓強(qiáng)降低至環(huán)境大氣壓強(qiáng)P0時（這時放氣聲消失），迅速關(guān)閉活塞C24. 當(dāng)貯氣瓶內(nèi)空氣的溫度上升至室溫T0時，記下貯氣瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P2（由于儀器只顯示大于大氣壓強(qiáng)的部分，實(shí)際計算時式（3-5-4）中的壓強(qiáng)P2應(yīng)加上周圍大氣壓強(qiáng)值）。5. 用公式（3-5-4）進(jìn)行計算，求得空氣比熱容比值。5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理測量次數(shù)狀態(tài)1壓強(qiáng)p1/mv狀態(tài)1溫度T1/mv狀態(tài)2壓強(qiáng)P2/mv狀態(tài)2溫度T2/mv狀態(tài)1氣體實(shí)際壓強(qiáng)/pa狀態(tài)2氣體實(shí)際壓強(qiáng)/pa正常關(guān)閉1142.71453.334.91453.31.09241.03852134.91453.532.71453.61.08851.03743140.51453.532.91456.81.09131.0375提前關(guān)閉145.21453.544.21454.21.09361.0431推遲關(guān)閉131.81455.130.61453.31.08691.0363周圍大氣壓po=102.1hpa X10 由 ： 得出各自壓強(qiáng)實(shí)際值，填入上表。根據(jù) 分別求出：空氣比熱容： 提前關(guān)閉時：推遲關(guān)閉時：其r平均值為r=標(biāo)準(zhǔn)差為：所以比熱容=1.32810.003032六思考題1.怎樣做才能在幾次重復(fù)測量中保證的數(shù)值大致相同？這樣做有何好處？若的數(shù)值很不相同，對實(shí)驗(yàn)有無影響？答：關(guān)鍵是容器絕熱效果要好。另外每次的程序，完成時間，環(huán)境要相同，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大致相同，說明偶然誤差小，才有說服力。2.打開活塞放氣時，若提前關(guān)閉或滯后關(guān)閉活塞，各會給