空氣比熱容比測(cè)定.ppt

1、,空氣比熱容比測(cè)定 制作人：劉蘭君 河南工程學(xué)院 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)示范中心,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 用絕熱膨脹法測(cè)定空氣的比熱容比 。 2. 觀測(cè)熱力學(xué)過(guò)程中空氣狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。 3. 學(xué)習(xí)用壓力傳感器和溫度傳感器精確測(cè)量氣體壓強(qiáng)和溫度的原理和方法。,理想氣體的壓強(qiáng)P、體積V和溫度T在準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過(guò)程中，遵守絕熱過(guò)程方程： 等于恒量，其中 是氣體的定壓比熱容和定容比熱容之比，通常稱 為該氣體的比熱容比（亦稱絕熱指數(shù)）。 我們以貯氣瓶?jī)?nèi)空氣（近似為理想氣體）作為研究的熱學(xué)系統(tǒng)，試進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)過(guò)程： 充氣后的等體過(guò)程（狀態(tài)I）放氣時(shí)的絕熱過(guò)程（狀態(tài)II）放氣后等體過(guò)程(狀態(tài)III).,實(shí)驗(yàn)原理,III是

2、絕熱過(guò)程，由絕熱過(guò)程方程得,狀態(tài)I和狀態(tài)III的溫度均為室溫T0，由氣體狀態(tài)方程得,合并式上兩式，消去V1、V2得,由上式可以看出，只要測(cè)得 就可求得空氣的絕熱指數(shù)。,實(shí)驗(yàn)儀器,THQBR-1型空氣比熱容比測(cè)定儀 本儀器主要由三部分構(gòu)成： （1）儲(chǔ)氣瓶：包括玻璃瓶、進(jìn)氣活塞、放氣活塞、打氣球、橡皮塞。 （2）傳感器：擴(kuò)散硅壓力傳感器、電流型集成溫度傳感器AD590。 （3）數(shù)字電壓表,1、進(jìn)氣活塞C1 2、放氣活塞C2 3、AD590溫度傳感器 4、氣體壓力傳感器 5、704膠粘劑 6、傳感器導(dǎo)線,3為溫度傳感器AD590, 它是新型半導(dǎo)體溫度傳感器，溫度測(cè)量靈敏度高，線性好，測(cè)量范圍為-50

3、至150。AD590接6V直流電源后組成一個(gè)穩(wěn)流源，它的靈敏度為1uA/,若串接5K電阻后，可產(chǎn)生5mV/的信號(hào)電壓，接0-2V量程的數(shù)字電壓表，可檢測(cè)到最小0.02的溫度變化。,溫度傳感器,擴(kuò)散硅壓力傳感器,4為擴(kuò)散硅壓力傳感器，是把壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，最終由同軸電纜線輸出信號(hào)，與儀器內(nèi)的放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。它顯示的是容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于容器外環(huán)境大氣壓的壓強(qiáng)差值。當(dāng)待測(cè)氣體壓強(qiáng)為環(huán)境大氣壓P0時(shí)，數(shù)字電壓表顯示為0，所以使用前需要調(diào)零。當(dāng)待測(cè)氣體壓強(qiáng)為P0+10.00KPa時(shí)，數(shù)字電壓表顯示為200mV，儀器測(cè)量氣體壓強(qiáng)靈敏度為20mV/KPa，測(cè)量精度為5Pa?？傻脺y(cè)量公式： 其

4、中電壓U的單位為mV，P為數(shù)字電壓表顯示 。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、接好儀器的電路，AD590的正負(fù)極請(qǐng)勿接錯(cuò)。用Forton式氣壓計(jì)測(cè)定大氣壓強(qiáng)，用溫度計(jì)測(cè)環(huán)境室溫T0。開啟電源，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、把C2關(guān)閉，C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地徐徐進(jìn)入貯氣瓶?jī)?nèi)，關(guān)閉活塞C1。此時(shí)瓶?jī)?nèi)的溫度和壓強(qiáng)會(huì)增加，等溫度與壓強(qiáng)穩(wěn)定后，用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測(cè)量空氣的壓強(qiáng)和溫度，記錄瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)均勻穩(wěn)定時(shí)的壓強(qiáng) ，和溫度 (此時(shí)瓶?jī)?nèi)的全部氣體并不是我們的研究對(duì)象)。,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) 時(shí)(這時(shí)放氣聲消失)，迅速關(guān)閉活塞C2（現(xiàn)在瓶?jī)?nèi)的剩余氣體是我們要研究的），由于此過(guò)程進(jìn)行地迅速，可以認(rèn)為是絕熱的，此時(shí)瓶?jī)?nèi)溫度會(huì)有所下降。 4、當(dāng)貯氣瓶?jī)?nèi)空氣的溫度上升至 時(shí)記下貯氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng) ,要求 和 盡量相同。 5、進(jìn)行計(jì)算，求得空氣比熱容比值。,數(shù)據(jù)處理,用下面的公式計(jì)算壓力傳感器對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)值