ZH8622型空气比热容比测定仪

ZH8622型空气比热容比测定仪是一个重要的热力学参量。测量比热容比r的方法有多种。绝热膨胀测量r是一种重要的方法。

中慧天诚

一般用U形水银压强计和水银温度计测量气体的压强和温度，测量结果较为粗略。而本实验仪器采用高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度传感器分别测量气体的压强和温度，克服了原来实验中的不足，实验时能更明显地观察分析热力学现象，实验结果较为准确。

实验内容

1.学习测定空气的比热容比的一种方法；

2.观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法。

3.了解压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理并掌握其使用方法。

技术参数

压差测量范围：0.01KPa-10.00KPa,三位半数码管显示。

压差过载能力为100KPa.10Kpa以上蜂鸣器报警。

温度电压显示：0-19.999mV,四位半数码管显示。

稳压电源输出电压：6.00V

测得空气比热容比与标准值相比误差<3%。2100433B

在普通物理实验中，测定空气比热容比的常用方法有绝热膨胀法、振动法、EDA 方法等。

大学物理实验中的空气比热容比实验采用的大多是FD-NCD 型测定仪，这种装置是人工打气、放气和关闭气阀来实现空气的绝热膨胀等过程，从而测得空气比热容比γ。此方法简单易操作，但放气后靠人耳听到没气流声时才关闭气阀，这种人工操作是容易引起误差的，因为不同的人听觉灵敏度不一样，反应速度也不一样。再则玻璃瓶充气后有形变，瓶内会有水汽，封口老化漏气等问题，这些在实验中都没有考虑。若通过测量声速来测空气比热容比，可避免这一系列问题。

超声法是利用在理想气体中声波的传播过程可以认为是一个绝热过程，通过测定声速的方法来计算结果。

声速测量实验方法全为仪器操作，避免了FD-NCD 型空气比热容比测定仪实验中的人为因素的影响。声速测量方法测得的空气比热容比误差比用FD-NCD 型空气比热容比测定仪测得的误差小，精度高。在声速测量实验方法中采用双踪显示能直观显示两声波波形大小及相位关系。

比热容比指的是定压比热Cp与定容比热Cv之比，通常用符号γ表示，即γ=Cp/Cv，是描述气体热力学性质的一个重要参数。

绝热膨胀法测量空气的比热容比

（1）实验原理：

过程图如下：

I→II是绝热过程，由绝热过程方程得

状态I和状态III的温度均为T₀，由气体状态方程得

合并式两式，消去V1、V2得

由上式可以看出，只要测得P₀、P₁、P₂就可求得空气的绝热指数γ，即得到比热容比。

（2）实验仪器

（3）实验步骤

1、关闭放气阀A，打开充气阀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，观察、的变化，经历一段时间后，指示值不变时，记下Po，此时瓶内气体近似为状态I。

2、打开放气阀。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。

3、迅速打开放气阀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，这时瓶内气体温度降低，状态变为II。

4、当瓶内空气的温度上升至温度T时，且压强稳定后，记下P2,此时瓶内气体近似为状态III。

5、记录室内大气压，根据P0、P1、P2，可以求出比热容比。

（4）注意事项

1、实验中贮气玻璃瓶及各仪器应放于合适位置，最好不要将贮气玻璃瓶放于靠桌沿处，以免打破。

2、转动充气阀和放气阀的活塞时，一定要一手扶住活塞，另一只手转动活塞，避免损坏活塞。

3、实验前应检查系统是否漏气，方法是关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高1000Pa～2000Pa左右(对应电压值为20mV～40mV)，关闭充气阀B，观察压强是否稳定，若始终下降则说明系统有漏气之处，须找出原因。

4、做好本实验的关键是放气要进行的十分迅速。即打开放气阀后又关上放气阀的动作要快捷，使瓶内气体与大气相通要充分且尽量快底完成。注意记录电压值。

振动法测定空气的比热容比

（1）实验原理

实验是通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来测定空气的比热容比。

式中d为小球的直径，P为大气压强，T为室温，V为体积，m为小球的质量。

（2）实验仪器

（3）实验步骤

1.仪器调整

将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。 调节底板上三个水平调节螺钉，使底板处于水平状态。 接通气泵电源，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃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，使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。

2、实验测量

设置：接通计时仪器的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。打开计时仪器，预置测量次数为50次。（如需设置其它次数，可按“置数”键后，再按“上调”或“下调”键，调至所需次数，再按“置数”键确定。本实验按预置测量次数进行，不需要另外置数。）

测量：按“执行”键，即开始计数（状态显示灯闪烁）。待状态显示灯停止闪烁，显示屏显示的数字为振动50次所需的时间。重复测量5次。

其它测量

用螺旋测微计测出钢球的直径d，重复测量5次。

用物理天平称出钢球的质量m，左右盘各称一次。

3.记录室温和大气压和容器的体积；

根据公式求出空气的比热容比；

估算测量的不确定度。

（4）注意事项

若钢球不作简谐振动，可以调节气泵上面的气流调节阀门，直到钢球在玻璃管上小孔附近作稳定的谐振动。

接通电源后若不计时或不停止计时，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。

本实验装置主要系玻璃制成，且对玻璃管的要求特别高，振动钢球的直径仅比玻璃管内径小0.01mm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。2100433B