实验报告-空气比热容比的测量.docx

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1、大学物理实验报告实验3-5空气比热容比的测量一、实验目的：测量室温下的空气比热容比二、实验原理：理想气体的定压摩尔热容为Cj定容摩尔热容为g，气体的比热容比/值瓶内贮入气体后，将瓶内的气体看成由两部分组成，一部分是放气后进入大 气的气体，另一部分是放气前在瓶内具有体积vi,放气后，这部分气体充满贮 气瓶，体积为V2,以放气后留在瓶内的这部分气体为系统，实验中系统经三个 状态，I（几彩稣）绝恐呼n（4M，/）定奇迪ni（%匕，）由于气体处于状态I和状态ill时，气体的量不变，温度相同时应有 甲 =舄匕，另外状态I至状态in是绝热过程，应有6% =4%,此二式联立解得吆鸟一炫6 （3-5-3）所以

2、只要测出环境大气压强痣和瓶内气体初末态的压强乙、尸2,即可通过 上式求出气体的比热容比。三、实验器材：储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮球、打气球）、两只传感器（扩 散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测量空气压强的三 位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆以及电阻。四、实验步骤:（1）按图352接线，注意AD59。的正负极。用Forton式气压计测定大气压强，与用水银温度计测环境温度八。图352系统连接图1、2.活塞3 .传感器4 .橡皮塞组成5 .测量仪器（2）开启电源，将电子仪器部分预热20min,然后用调零电位钮调节零点,把三位半数字电压表示值调

3、到Oo（3）将G关闭，与打气手球相连的活塞G打开，用打气球把空气稳定地徐徐输入贮气瓶内，关闭活塞G,稳定后测量并记录此时温度（该温度即为瓶内 气体的温度，也为室温TO （）,此温度在电压表上显示为制，再测量并记录 瓶内压强忏（电压表示数）。（4）突然打开活塞当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强与时（这 时放气声消失），迅速关闭（5）当贮气瓶内空气稳定，温度上升至室温丁。时记下贮气瓶内气体的压强忆（6）记录完毕后，打开g放气，当压强显示降到“0”时关闭g。（7）重复步骤26。（8）用式（3-5-3）进行计算，求得空气比热容比值。五、数据记录（1）参考表3-5-1记录实验数据表 3-5-1测量次数

4、状态I 压强显 示值 pl/mV状态I温 度 Tl/mV状态ni 压强显 示值 pill/mV状态in温度 THI/mV状态I气体 实际压强 pl=p0+pl / 105Pa状态HI气 体实际压 强 p2 =pO+pHI / 105PaY正常 关闭1141. 11490. 035.41489. 41.0811.0301.322136. 11490. 331. 71489. 61.0781.0281.303139.31491.533.31489. 61.0801.0291.34平均 值138.81490. 633. 51489. 51.0801.0291.32提前 关闭1143.01490. 8

5、59.5149L41.0821.0422.212143. 11492. 143.71491.71.0821.0342. 25推迟 关闭1142.31492. 018. 71492. 11.0811.0221.272144.81492. 422.01492. 01.0831.0241.23周围大气压强。=1.013X10Wpa ；实验开始前的室温丁。=310c。（2）计算空气比热容比的平均值和标准偏差，给出测量结果。（3）计算提早或推迟关闭放气阀门C2时的空气比热容比值，并与正常关闭计算 结果进行比较，分析提早或推迟关闭放气阀门C2对测量结果有何影响。六、数据处理根据公式 = po +短X104

6、 (Pa)可得测量得到的压强值，状态I和状态III 气体实际压强计算所得的数值如附表3-5-1中所示.根据测量计算所得的数值带入公式3-5-3算出每组数据的空气比热容比丫值.计算所得结果如附表3-5-1所示.再根据正常关闭所测量的数据，可以计算标准差，即:(1.32-1.32)2+(1.32-1.30)2+(1.32-1.34)2 八八=0. 00042所以比热容比 Y = Y 0 + 0. =1. 32 + 0. 0004根据所得数据，对比正常关闭阀门和提前关闭阀门的数值，可以看出提前关 闭阀门C2所得到状态III的压强比正常关闭阀门C2所得到的状态III的压强要大 很多，而两者状态I的压强

7、在误差允许下基本相同.故在计算空气比热容比Y值 时会看到提前关闭阀门的空气比热容比Y值会比正常关闭阀门的空气比热容比 Y值大.而对比正常关闭阀门和推迟关闭阀门，则可以看到推迟关闭阀门的空气 比热容比丫值比正常关闭阀门的空气比热容比Y值要小.由此可以得出关闭阀门 的时间控制会影响实验的空气比热容比丫值大小的结果。七、误差分析1、气体受热易膨胀，体积变大。而气体体积变化对比热影响较大。气体的 比热容和气体的热膨胀有密切关系，在体积恒定与压强恒定时不同，造成测得的 数据有一定的误差。2、人为操作存在局限性，难以精确捕捉到气体的细微变化，使得测量数据有误差。八、思考题1、怎样做才能在几次重复测量中保证

8、P1的数值大致相同？这样做有何好处？ 若P1的数值很不同，对实验有无影响？答：关键是容器绝热效果要好。另外每次的程序完成时间、环境要相同，实 验数据大致相同，说明偶然误差小，才有说服力。2、打开活塞C2放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验结果带来什么 影响？答：提前关闭会使测量结果偏大，滞后关闭会使测量结果偏小。3、环境温度的逐渐升高或下降会对实验结果产生什么影响？答：环境温度的逐渐升高或下降都会导致实验是状态I所测量的Pi值不同, 而温度升高，空气的密度会减少，测量得到的比热容应该相对较小。相反，而温 度下降，空气的密度会增加，测量得到的比热容应该相对较大。4、本实验的误差来源于哪几个方面？最大误差是哪个因素造成的？怎样减少误 差？答：实验装置漏气、关闭活塞时间的控制。其中最大误差是关闭活塞时间的控制造成。可多测量几组数据，求平均值来减少误差。