空氣絕熱指數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)

1、.空氣絕熱指數(shù)的測定實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過測量絕熱膨脹和定容加熱過程中空氣的壓力變化，計(jì)算空氣絕熱指數(shù)。2.理解絕熱膨脹過程和定容加熱過程以及平衡態(tài)的概念。3.掌握差壓計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理氣體的絕熱指數(shù)定義為氣體的定壓比熱容與定容比熱容之比，以K表示，即。本實(shí)驗(yàn)利用定量空氣在絕熱膨脹過程和定容加熱過程中的變化規(guī)律來測定空氣的絕熱指數(shù)K。實(shí)驗(yàn)過程的P-V圖如圖1所示。圖中AB為絕熱膨脹過程；BC為定容加熱過程。AB為絕熱過程， （1）BC為定容過程， （2）假設(shè)狀態(tài)A和C溫度相同，則。根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，對于狀態(tài)A、C可得： （3）將（3）式兩邊K次方得： （4）由（1）、（4）兩式得

2、，再兩邊取對數(shù)，得： （5）因此，只要測出A、B、C三狀態(tài)下的壓力且將其代入（5）式，即可求得空氣的絕熱指數(shù)k。三、實(shí)驗(yàn)裝置空氣絕熱指數(shù)測定儀由剛性容器，充氣閥、排氣閥和U型差壓計(jì)組成，如圖2所示?？諝饨^熱指數(shù)測定儀以絕熱膨脹和定容加熱兩個基本熱力過程為工作原理，測出空氣絕熱指數(shù)。整個儀器簡單明了，操作簡便，有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)基本和公式從事實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的工作能力，從而起到鞏固和深化課堂教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際效果。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)對裝置的氣密性要求較高。因此，在實(shí)驗(yàn)開始時，應(yīng)檢查其氣密性。通過充氣閥對剛性容器充氣，使U型壓差計(jì)的水柱達(dá)到左右，記下值，5分鐘后再觀察值，看是否發(fā)生變化。若不變化

3、，說明氣密性滿足要求；若變化，說明裝置漏氣。若漏氣，檢查管路連接處，排除漏氣。若不能排除，則報(bào)告老師做進(jìn)一步處理。此步驟一定要認(rèn)真，否則將給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來較大的誤差。氣密性檢查完畢后可開始實(shí)驗(yàn)。分以下幾步進(jìn)行：首先使大容器內(nèi)的氣體達(dá)到狀態(tài)A點(diǎn)。關(guān)閉放氣閥，利用充氣閥（即橡皮球）進(jìn)行充氣。使U型差壓計(jì)的兩側(cè)有一個比較大的差值。等待一段時間，U型差壓計(jì)的讀數(shù)不再變化以后，記錄下這時U型差壓計(jì)的讀數(shù)，則，為大氣壓力。然后進(jìn)行放氣使大容器內(nèi)的氣體由A點(diǎn)達(dá)到狀態(tài)B點(diǎn)。這是一個絕熱過程，因此放氣的過程一定要快，使放氣過程中容器內(nèi)氣體和外界的熱交換可以忽略。轉(zhuǎn)動排氣閥進(jìn)行放氣，并迅速關(guān)閉排氣閥。這時U型差壓計(jì)

4、內(nèi)讀數(shù)在劇烈震蕩不易讀數(shù)，等U型差壓計(jì)讀數(shù)剛趨于穩(wěn)定時立刻讀出值，。繼續(xù)等待U型差壓計(jì)的讀數(shù)變化。等到讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取值，。穩(wěn)定過程需要幾分鐘。利用k_check.exe軟件檢查所測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，（k_check軟件使用方法，程序運(yùn)行后，根據(jù)提示首先輸入大氣壓值，然后依次輸入，值，程序就會給出計(jì)算出的絕熱指數(shù)K。如果有幾組數(shù)據(jù)需要檢查，繼續(xù)輸入下一組，值即可）。根據(jù)軟件給出的結(jié)果總結(jié)操作中應(yīng)該注意的問題。重復(fù)上述步驟，多做幾遍，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。五、數(shù)據(jù)記錄及處理序號狀態(tài)A狀態(tài)B狀態(tài)CK1154.0275.5121.0211.0127.5223.01.232149.0266.5124.0217.01

5、28.5225.01.223155.5279.5128.0225.0133.0234.01.361.27六、思考問題：1. 放氣操作時應(yīng)注意什么？原因是什么？答：放氣操作應(yīng)盡可能快速完成操作，這樣才能保證過程中氣體與外界的熱交換量盡可能少，從而盡可能是放熱過程是絕熱的。2. 把實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值做比較，并分析造成誤差的原因是什么。答：本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與空氣絕熱指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值1.40相比偏小。誤差來源：1.放氣過程容器內(nèi)空氣與外界從在一定的熱量交換；2.讀數(shù)不準(zhǔn)造成誤差。3. 實(shí)驗(yàn)操作中的一個難點(diǎn)是讀值，試分析的誤差對結(jié)果的影響。答：在放氣過程結(jié)束后盡快的讀取h2。由于人的反應(yīng)及其它各種原因，會導(dǎo)致讀數(shù)過快過慢或過快，從而引起