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空气比热容比的测量

大学物理实验. 空气比热容比的测量. 北京工业大学 原安娟. 空气比热容比的测量. 一、实验原理 二、实验仪器 三、实验内容 四、注意事项 五、数据处理 六、思考题和误差分析. 我们称之为比热容比。当将空气视为理想气体时. 一、实验原理. 1、定义：. 在等压过程中，单位质量的气体温度升高（降低）1 k 时，所吸收（放出）的热量称为定压比热容，以 Cp 表示；在等容过程中，单位质量的气体温度升高（降低）1 k 时所吸收（放出）的热量称为定容比热容，以 Cv 表示。. 一、实验原理（续一）. 2、实验室测量方法：

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空气比热容比的测量

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Presentation Transcript

  1. 大学物理实验 空气比热容比的测量 北京工业大学 原安娟

  2. 空气比热容比的测量 • 一、实验原理 • 二、实验仪器 • 三、实验内容 • 四、注意事项 • 五、数据处理 • 六、思考题和误差分析

  3. 我们称之为比热容比。当将空气视为理想气体时我们称之为比热容比。当将空气视为理想气体时 一、实验原理 • 1、定义： 在等压过程中，单位质量的气体温度升高（降低）1k时，所吸收（放出）的热量称为定压比热容，以Cp表示；在等容过程中，单位质量的气体温度升高（降低）1k时所吸收（放出）的热量称为定容比热容，以Cv表示。

  4. 一、实验原理（续一） 2、实验室测量方法： 绝热膨胀法、振动法、声速法

  5. 小孔 玻璃管 钢球 气体注入口 贮气瓶 一、实验原理（续二） 3、本实验的装置： 实验基本装置如图所示:振动物体小钢球的直径比玻璃管的内径仅小0.01mm。它能在此精密的玻璃管中上下移动。在贮气瓶的壁上有一小口，并插入一根细管，各种气体通过它可以注入贮气瓶中。 在气体注入口处有连接管道与缓冲瓶相连，待测气体通过缓冲瓶均匀注入贮气瓶中。

  6. 小孔 钢球 玻璃管 式中, 为大气压强。 气体注入口 一、实验原理（续三） • 4、测量原理： 钢球的质量为m,半径为r,当贮气瓶内压强满足下面条件时钢球处于力平衡状态。 贮气瓶

  7. 玻璃管 小孔 钢球 气体注入口 贮气瓶 （1） 一、实验原理（续四） 若物体偏离平衡位置一个较小距离 x ,则贮气瓶内的压力变化，物体的运动方程为: 由于振动过程相当快，所以可以看作绝热过程。

  8. 常数，由此得出： （3） 一、实验原理（续五） （2） 将式（2）与式（3）代入式（1） 中得： (4)

  9. 上式中各量均可方便测得, 由气压计读出,贮气瓶容积出厂时已给定，因而可算出 的值。 一、实验原理（续六） 方程（4）为熟悉的简谐振动方程，其解为：

  10. 双原子气体[ ], 一、实验原理（续七） 比热容比与自由度的关系为：

  11. 二、实验仪器（贮气瓶）

  12. 二、实验仪器（续一） （气泵和缓冲瓶）

  13. 二、实验仪器（续二）（光电计时仪）

  14. 二、实验仪器（续三）（大气压计）

  15. 二、实验仪器（续四）（全部仪器）

  16. 三、实验内容 1、接上220V电源，调节气泵上气量调节旋钮，控制气量大小，稍等半分钟，小钢球即可上下振动。 2、调节缓冲瓶口橡皮塞上调节阀和气泵上气量调节旋钮，使小钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。 3、打开计时装置，选择50次，按下复位按钮后，即可自动记录小球振动50个周期所需要的时间。 4、用螺旋测微计测小钢球的直径d六次，注意记录零点误差。 5、用天平测量小钢球的质量。 6、从气压计上读出大气压的大小，注意单位为kpa。

  17. 四、注意事项 1、实验仪器主要装置由玻璃制成，操作时动作要轻。 2、小钢球的直径比玻璃管内径小0.01mm，其表面不能损伤，所以测量小球质量和直径时，用前面讲桌上提供的小球，而不用拿出自己所用的玻璃管内的小球。 3、光电门放置要正确，如果小球上下振动不挡光，光电计时仪将不计时。

  18. 2、代入数据计算： 3、代入数据计算： 4、计算： 理 测 理 五、数据处理 1、整理数据表格，求出各个量的平均值，填入到表格中。

  19. 六、思考题和误差分析 • 1、课后完成思考题1。 • 2、误差分析：要求自己课后总结随机误差和仪器误差的来源。 课堂上问题： 1、测小球上下振动周期时，为何测50次或100次而不是1次？ 2、计算 时， 和重力加速度取几位有效数字代入计算公式？ 3、什么是仪器的零点误差？

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