气体比热容比的测定实验报告及数据.pdf

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1、气体比热容比的测定实验报告及数据课气体比热容比的测定1、学习测定空气比热容比的方法。题教学回2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方的法。3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度重 难l、物理天平的调节和使用。的t才算。点2、各物理量不确定度的讨算。教学方讲授、演示、提问、讨论、操作相综合。学3学时。法时一、前后气体的定压比热容和定你比热容的比宣称为比热容比。气体的值在许多热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。主气体动理论可知，理想气体的值为(1)式中为气体分子的自由度，对于单原子分子，对于双原子刚性分子，又才子多原子刚性分子，。实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方法

2、来测定。本实验将采用;f,j1比较新颖的方法，即通过测定小球在fl占气瓶玻躏管中的振动周期来t才算空气的值。二、实验仪器FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25皿外径千分尺等。三、实验原理如i到1所示，钢球A位于精密细玻躏管B中，其直径仅仅比玻躏管直径小0.01-0.02mm，使之能在玻躏管中上下移动，瓶上有一小孔C，可以通过导管将待测气体注入到孩躏瓶中。阁1设小球质量为m，半径为r，当瓶内气压pj满足下式时，小球处于平衡位置：(2)设小球从平衡位置出发，向上产生微小正位移x，贝lj瓶内气体的体积有一微小增量(3)与此同时瓶内气体压强将降低一微小值，此时小

3、球所受合外力为(4)小踩在玻躏管中运动时，瓶内气体将进行一准静态绝热过程，有绝热方程：(5)两边微分，得(6)将（3）、（4）两式代入（6）式，得(7)佳牛顿第二定律，可得小球的运动方程为：(8)可知小球在玻璃管中作简谐振动，其振动周期为(9)最后得气体的值为(10)(10）式中右边各量可以方便测出，ii仪可以讨算出气体的值。实验中为了补偿由于空气阻力以及少量漏气引起的小球振峭的衰减，通过C管一直向玻躏瓶中注入一小气庄的气流，在玻E离管B的中部开有一小孔，当小球处于孔下方肘，注入气体压强增大，使得小球往上运动，当小球越过小孔后，容器内气体经小孔流出，气体压强减少，小球将往下运动，如此循环往复进

4、行以上过程，只要适当控制注入气体的流量，小球就能在玻躏管中小孔附近作简谐振动，其振动周期可用光电剖时装置测得。四、实验仪器介绍l、FB212型气体比热容比测定仪：其结构和连接方式如！到2所示。2、Tll-1型物理天平：仪器介绍和使用方法见教材P69。3、0-25mm外径千分尺：仪器介绍和使用方法见教材P46。五、实验内容和实验步骤1、实验仪器的调整1）将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻躏管插入球形储气瓶。将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻躏管的小孔附近。2）调节底板上三个水平i殉节螺钉，使J良板处于水平状态。3）接通气泵电源，缓。陵i殉节气泵上的i殉节旋钮，数分

5、钟后，待储气瓶内注入一定压力的气休后，玻躏管中的钢球离开弹簧，向管子上方移动，此时应调节好进气的大小，使钢球在玻E离管中以小孔为中心上下振动。2、振动周期测量1）设置接通讨时仪器的电源及光电接收装置与讨时仪器的连接。打开讨时仪器，预盟测量次数为50次。（如需设置其它次数，可按“盟数”键后，再按“上调”或“下调”键，i周至所需次数，再按“置数”键确定。本实验按预置测量次数进行，不需要另外盟数。）2）测量：按“执行”键，即开始讨数（状态显示灯闪烁）。待状态显示灯停止问烁，显示屏显示的数字为振动50次所需的时间。重复测量5次。3、其它测量1）用螺旋测微计测出钢球的直径d，重复测量5次。2）用物理天平

6、称出钢球的质量m，左右组；各称一次。六、实验操作注意事项1、若钢球不作简谐振动，可以调节气泵上丽的气流调节阀门，直到钢球在玻躏管上小孔附近作稳定的谐振动。2、装有钢球的玻躏管上端需要加一黑色护套，防止实验时气流过大，导致钢球冲出。3、测钢球的质量和直径时需要取出钢球。正确的取法是先拨出护套，左手拇指培位玻野草管上的小孔，待管中压强增大，钢球冲出管口的瞬间，用右手抓住钢踩。取钢球需注意力高度集中，以防失手钢球落下砸坏玻躏器脱。待测量完毕，钢球放入管中后，仍需套入护套。4、接通电源后若不讨时或不停止讨时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢球上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，须适当挡光。5、本实

7、验装置主要系玻躏制成，且对玻E离管的要求特别高，振动钢球的直径仅比玻躏管内径小O.Olmm左右，因此钢球表面不允许擦伤，在测量钢球质量和直径是要注意轻拿轻放，还要防止钢球表面粘上灰尘。七、实验数据l、钢球振动周期测量12 3 4 5(s)29.03 29.04 29.03 29.04 29.03次数周期平均值=O.5807(s)2、钢球直径测量12 3 4 5(mm13.9913.9913.9913.9913.99次数)58062直径平均值：13.994(mm)3、钢球质量质量平均值：11.335g 4、其它物理量值1）球形fl占气瓶容积：从储气瓶标签上读出，2）本地重力加速度：3）本地大气压

8、：取标准大气压，如此可求得瓶内气压(Pa)八、实验数据处理和实验结果本实验忽略球形fl占气瓶容积V和大气压强P的测量误差，先确定以下各物理量的不确定度：l、振动周期的不确定度A类不确定度为：B类不确定度为：（s）故（s)周期结果表达式为：s 2、钢球直径的不确定度A类不确定度为：B类不确定度为：ii次（mm)钢球直径结果表达式为：3、钢球质量的不确定度为单次测量值的B类不确定度.(g)质量结果表达式为：g 主I(10）式得空气的值为：其合成不确定度为=O.0063结果表达式为：取空气比热容比的公认值为：，求得本次实验结果的相对误差大小为：九、预习思考题1、试确定本实验中所使用各测量仪器的最小分度值。2、入气量的大小对钢球的运动有何影响，如何调节入气量的大小，十、课后思考题l、试分析本实验的误差来源，并提出减少这些误差的措施和方法。2、能否用其它方法测定空气的比热容比，请说明实验原理。