5.1 空气比热容比的测定空气比热容比的测定 实验目的实验目的实验仪器实验仪器思考问题思考问题实验原理实验原理实验内容实验内容数据处理数据处理实验目的 用绝热膨胀法测定空气的比热容比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观测热力学过程中状态变化及基本物理规律规律 了解压力传感器和电流型集成温度传感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器的使用方法及特性 返回实验仪器FD-NCDFD-NCD型空气比热容比测定仪型空气比热容比测定仪 本实验采用的本实验采用的FD-NCDFD-NCD型空气比热容比测定仪由型空气比热容比测定仪由扩散硅压力传感器、扩散硅压力传感器、AD590AD590集成温度传感器、电集成温度传感器、电源、容积为源、容积为1000ml1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线左右玻璃瓶、打气球及导线等组成等组成 气压计气压计水银温度计水银温度计 返回FD-NCD空气比热容比测定仪示意图 返回 1. 1.充气阀充气阀B 2.B 2.扩散硅压力传感器扩散硅压力传感器3.3.放气阀放气阀A 4.A 4.瓶塞瓶塞 5.AD5905.AD590集成温度传感器集成温度传感器 6.6.电源电源 7. 7. 贮气玻璃瓶贮气玻璃瓶 8.8.打气球打气球返回 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（对应压强）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t t表示温度表示温度, ,则输出电流为则输出电流为 =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02V量程四位半数字电压表, 最小可检测到0.02C温度变化。AD590集成温度传感器 返回扩散硅压力传感器 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，仪器测量气体压强，仪器测量气体压强灵敏度为灵敏度为20mV/KPa20mV/KPa，测量精度为，测量精度为5Pa5Pa。可得测。可得测量公式：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10105 5P P 返回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，试进行如下实验过程： 实验原理实验原理返回返回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 V1 1、V V2 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。 返回实验内容实验内容打开放气阀打开放气阀A A，连接电路，集成温度传感器的正，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气压计测定大气压强 ，用水银温度计测环境，用水银温度计测环境室温室温 。开启电源，让电子仪器部件预热。开启电源，让电子仪器部件预热2020分分钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量空气钟，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压强的三位半数字电压表指示值调到“0”0”，并，并记录此时四位半数字电压表指示值记录此时四位半数字电压表指示值关闭放气阀关闭放气阀A A，打开充气阀，打开充气阀B B，用充气球向瓶内打，用充气球向瓶内打气，使三位半数字电压表示值升高到气，使三位半数字电压表示值升高到100mV100mV150mV150mV。然后关闭充气阀。然后关闭充气阀B B，观察，观察 、 的变化，的变化，经历一段时间后，两者指示值不变时，记下（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），此时瓶内气体近似为状态I I（ , ,）。注：）。注： 对应的温度值为对应的温度值为T.T. 返回迅速打开放气阀迅速打开放气阀A A，使瓶内气体与大气相通，由，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内于瓶内气压高于大气压，瓶内 V V体积的气体将突体积的气体将突然喷出然喷出, ,发出发出“嗤嗤”的声音。当瓶内空气压强降的声音。当瓶内空气压强降至环境大气压强至环境大气压强 时（放气声刚结束），立刻时（放气声刚结束），立刻关闭放气阀关闭放气阀A A，这时瓶内气体温度降低，状态变，这时瓶内气体温度降低，状态变为为IIII。当瓶内空气的温度上升至温度当瓶内空气的温度上升至温度T T时，且压强稳定时，且压强稳定后，记下（后，记下（ ， ）此时瓶内气体近似为状态）此时瓶内气体近似为状态IIIIII（ , , ）打开放气阀打开放气阀A A, ,使贮气瓶与大气相通，以便于下一使贮气瓶与大气相通，以便于下一次测量次测量 数据处理用下面的公式计算压力传感器对应的压强值用下面的公式计算压力传感器对应的压强值 P P= =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 P、P P0 0的单位为的单位为10105 5Pa Pa 。由以下公式计算空气的绝热指数由以下公式计算空气的绝热指数返回测测量量值值/mV/mV计计算算值值状状态态 I I状状态态IIIIIIP/P/ 10105 5PaPa返回数据记录表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