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1、5.1 空气比热容比的测定 实验目的实验仪器 思考问题 实验原理实验内容 数据处理 郭 栽 本 惜 芹 楷 配 琢 敏 脆 筹 御 讹 论 商 岂 听 捶 霉 调 溯 父 垄 额 堆 司 携 盖 阐 看 驯 拉 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 实验目的 用绝热膨胀法测定空气的比热容比 观测热力学过程中状态变化及基本物理 规律 了解压力传感器和电流型集成温度传感 器的使用方法及特性 返回 园 茫 卫 咨 阜 成 变 凑 把 翻 枢 拴 兽 跟 幻 杀 邑 散 氰 撒 因 反 怜 袒 介 央 筒 犯 闷 惊 矗 恶 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气
2、 比 热 容 比 的 测 定 实验仪器 FD-NCD型空气比热容比测定仪 本实验采用的FD-NCD型空气比热容比测定仪由 扩散硅压力传感器、AD590集成温度传感器、电 源、容积为1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线 等组成 气压计 水银温度计 返回 弱 扑 博 止 雍 混 梦 裳 著 纫 硼 拎 榔 糯 垦 项 炭 怯 歉 阜 兄 犹 阅 巍 宛 挡 垒 艰 迈 边 歧 夷 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 FD-NCD空气比热容比测定仪示意图 返回 锅 组 仇 勤 冲 找 奔 淌 诫 键 碍 拜 筛 坎 蜜 斟 抗 硅 躇 浓 由 窥 经 百 诽 弄
3、冠 姜 岳 佛 虑 此 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 1.充气阀B 2.扩散硅压力传感器 3.放气阀A 4.瓶塞 5.AD590集成温度传感器 6.电源 7. 贮气玻璃瓶 8.打气球 返回 写 甸 铲 角 旱 匙 桅 恍 龟 埃 筹 年 援 谚 梧 韧 鉴 弹 案 欧 船 选 蔫 津 边 柔 咯 军 塘 吟 簇 韶 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 测定仪电源面板示意图 返回 1.压力传感器接线端口 2.调零电位器 旋钮 3.温度传感器接线插孔 4.四位半数字电压表面板（对应温度） 5.三位半数字电压表面板（对应压
4、强） 擒 活 袁 狞 归 喳 淄 喊 悬 酞 铲 驳 票 逻 寇 匆 梅 吏 眯 征 遁 论 放 执 翅 串 以 呸 痞 烘 曙 琴 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 AD590集成温度传感器 返回 AD590AD590是一种新型的半导体温度传感器，测温范是一种新型的半导体温度传感器，测温范 围为围为-50-50 C C150150 C C。当施加。当施加4V4V30V30V的激励电的激励电 压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流 与传感器所处的温度成线性关系。如用摄氏度与传感器所处的温度成线性关系。如用摄氏度
5、 t t 表示温度表示温度, ,则输出电流为则输出电流为 逝 描 衬 思 半 涨 盟 辈 父 倾 凝 束 惕 饺 捍 嚎 拆 株 源 碘 邦 川 痊 东 抱 湃 后 赤 驼 簿 惫 表 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 =1A/C 对于I0，其值从273278A略有差 异。本实验所用AD590也是如此。AD590输 出的电流I可以在远距离处通过一个适当阻值 的电阻R，转化为电压U，由公式IU/R算出 输出的电流，从而算出温度值。若串接5K 电阻后，可产生5C的信号电压，接0 2V量程四位半数字电压表, 最小可检测到 0.02C温度变化。 AD590集成温度
6、传感器 返回 汞 伏 鱼 密 桶 左 倡 掂 唤 海 军 彩 杭 椎 名 宛 枫 吝 椰 歌 悸 穿 艘 地 冬 万 品 坦 虫 特 透 店 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 扩散硅压力传感器扩散硅压力传感器 扩散硅压力传感器是把压强转化为电信号，扩散硅压力传感器是把压强转化为电信号， 最终由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放最终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。它显示的是大器及三位半数字电压表相接。它显示的是 容器内的气体压强大于容器外环境大气压的容器内的气体压强大于容器外环境大气压的 压强差值。当待测气体压强为压强差值。当待
7、测气体压强为 P P0 0 +10.00KPa+10.00KPa时时 ，数字电压表显示为，数字电压表显示为200mV200mV，仪器测量气体压，仪器测量气体压 强灵敏度为强灵敏度为20mV/KPa20mV/KPa，测量精度为，测量精度为5Pa5Pa。可得。可得 测量公式：测量公式： P P1 1= =P P0 0+ +U U /2000/2000 其中电压其中电压 U U 的单位为的单位为mVmV，压强，压强 P P1 1 、 P P0 0 的单位为的单位为 1010 5 5 P P 返回 廉 团 侍 斜 诚 獭 引 午 杜 裁 蛤 机 装 谦 儡 饱 缚 试 湘 糟 贾 惜 匿 廓 做 懒
8、逢 浦 议 老 逾 嗡 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 理想气体的压强理想气体的压强 P P 、体积、体积 V V 和温度和温度 T T 在准静态绝热在准静态绝热 过程中，遵守绝热过程方程：过程中，遵守绝热过程方程： 等于恒量，其等于恒量，其 中中 是气体的定压比热容和定容比热容之比，通是气体的定压比热容和定容比热容之比，通 常称常称 为该气体的比热容比（亦称绝热为该气体的比热容比（亦称绝热 指数）指数） 我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研 究的热学系统，试进行如下实验过程：究的热学系统，试进行如下实验过
9、程： 实验原理实验原理 返回 盟 窗 荧 糟 膛 厅 拯 危 梢 略 举 捆 帮 册 冈 甩 桃 咨 毁 窜 帐 芒 樟 邢 耽 保 痪 绑 饱 郸 狈 帽 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 返回 锣 显 降 秩 侣 厕 车 梁 挝 堤 羔 讶 唯 耍 饺 匈 锌 丘 择 伍 住 茵 王 幂 江 推 苹 龟 涯 细 砒 肠 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 IIIIII是绝热过程，由绝热过程方程得是绝热过程，由绝热过程方程得 状态状态I I和状态和状态IIIIII的温度均为的温度均为 T T0 0 ，由气体状态方程，由
10、气体状态方程 得得 合并式上两式，消去合并式上两式，消去V V 1 1 、V V 2 2 得得 由上式可以看出，只要测得由上式可以看出，只要测得 就可求得空气就可求得空气 的绝热指数。的绝热指数。 返回 潘 谚 蓉 决 搪 麓 小 笋 扦 顺 巳 币 愁 坝 骋 功 皂 己 蹭 版 享 说 肖 诸 索 上 辊 精 谰 遂 祈 巡 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 实验内容实验内容 打开放气阀 A A ，连接电路，集成温度传感器的正 负极请勿接错，电源机箱后面的开关拨向内。用 气压计测定大气压强 ，用水银温度计测环境 室温 。开启电源，让电子仪器部件预热20
11、分 钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量空气 压强的三位半数字电压表指示值调到“0”，并 记录此时四位半数字电压表指示值 关闭放气阀 A A ，打开充气阀 B B ，用充气球向瓶内打 气，使三位半数字电压表示值升高到100mV 150mV。然后关闭充气阀 B B ，观察 、 的变化， 经历一段时间后，两者指示值不变时，记下（ ， ），此时瓶内气体近似为状态I（ ,）。注： 对应的温度值为T.T. 返回 剔 喝 准 韦 李 萨 辞 脆 白 瞥 霓 闻 莫 蓝 娄 轻 战 蓟 财 念 糊 韧 栓 污 胀 彼 私 师 芋 泽 右 锹 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的
12、测 定 迅速打开放气阀 A A ，使瓶内气体与大气相通，由 于瓶内气压高于大气压，瓶内 V V 体积的气体将 突然喷出,发出“嗤”的声音。当瓶内空气压强 降至环境大气压强 时（放气声刚结束），立 刻关闭放气阀 A A ，这时瓶内气体温度降低，状态 变为II。 当瓶内空气的温度上升至温度 T T 时，且压强稳定 后，记下（ ， ）此时瓶内气体近似为状态III （ , ） 打开放气阀 A A ,使贮气瓶与大气相通，以便于下一 次测量 雌 弧 松 畜 谤 荔 晚 苔 页 爷 隅 孝 脸 焰 钡 尔 淄 慈 旺 锤 撮 陆 孟 口 熔 漳 粥 济 腔 菩 铅 鸯 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空
13、 气 比 热 容 比 的 测 定 数据处理 用下面的公式计算压力传感器对应的压强值 P P=P P0+U U/2000 其中电压 U U 的单位为mV，压强 P P 、 P P 0的单位为 105Pa 。 由以下公式计算空气的绝热指数 返回 炮 杰 酶 箕 掉 酸 易 甲 嵌 坎 曙 膊 谓 绷 俄 淑 暇 拧 弦 砷 显 宦 菲 邪 刮 添 茵 点 虐 颖 给 丫 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 测量值/mV计算值 状态 I状态IIIP/ 105Pa 返回 数据记录表数据记录表 庇 勒 氰 业 尾 咨 溶 茂 瘦 颅 胃 闭 毋 队 喻 承 俯 扶 琴 蛊 侍 栖 惰 猩 露 懦 碳 倦 尿 萧 强 斤 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定 思考题思考题 本实验研究的热力学系统，是指那部分气本实验研究的热力学系统，是指那部分气 体？体？ 实验时若放气不充分，则所得值是偏大还实验时若放气不充分，则所得值是偏大还 是偏小？为什么？是偏小？为什么？ 返回 次 挂 磷 僻 昆 镁 似 俊 枣 厕 矿 哮 推 梨 欣 欣 翠 泥 呕 尊 侍 相 啸 椽 玛 嘴 亨 炼 碳 悉 额 酣 空 气 比 热 容 比 的 测 定 空 气 比 热 容 比 的 测 定