气体比热容比的测定实验[精品]

气体比热容比的测定实验[精品]气体比热容比的测定实验[精品] 气体比热容比C/C的测定PV 引言比热容是物性的重要参量，在研究物质结构、确定相变，鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容的方法。【一】实验目的测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。【二】实验仪器 1.DH 4602气体比热气体比热容比测定仪 2.支撑架 3.密玻璃容器 4.气泵计时器操作 1.打开电源，程序预置周期为T=30(数显)，即:小球来回经过光电门的次数为T=2n+1次。 2.据具体要求，若要设置50次，...

气体比热容比的测定实验[精品] 气体比热容比C/C的测定PV 引言比热容是物性的重要参量，在研究物质结构、确定相变，鉴定物质纯度等方面起着重要的作用。本实验将介绍一种较新颖的测量气体比热容的方法。【一】实验目的测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。【二】实验仪器 1.DH 4602气体比热气体比热容比测定仪 2.支撑架 3.密玻璃容器 4.气泵计时器操作 1.打开电源，程序预置周期为T=30(数显)，即:小球来回经过光电门的次数为T=2n+1次。 2.据具体要求，若要设置50次，先按“置数”开锁，再按上调(或下调)改变周期T，再按“置数”锁定，此时，即可按执行键开始计时，信号灯不停闪烁，即为计时状态，当物体经过光电门的周期次数达到设定值，数显将显示具体时间，单位“秒”。须再执行“50”周期时，无须重设置，只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”，再按“执行”键，便可以第二次计时。 (当断电再开机时，程序从头预置30次周期，须重复上述步骤) 【三】实验原理气体的定压比热容C与定容比热容C之比。在热力学过程特别是绝热过程中,,C/CPVPV 是一个很重要的参数，测定的方法有好多种。这里介绍一种较新颖的方法，通过测定物体在特 ,定容器中的振动周期来计算值。实验基本装置如图10-1所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01~0.02mm。它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到烧瓶中。钢球A的质量为m，半径为r(直径为d)，当瓶子内压力P满足下面条件时钢球A处于力平衡状 mgcPP,，态。这时，式中P为大气压力。为了LL2,r 补偿由于空气阻尼引起振动物体A振幅的衰减，通过C管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管 B的中央开设有一个小孔。当振动物体A处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使容器的内压力增大，引起物体A向上移动，而当物体A处于小图10-1 孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉。以后重复上述过程，只要适当控制注入气体的流量，物体A能在玻璃管B的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。若物体偏离平衡位置一个较小距离x，则容器内的压力变化Δp，物体的运动方程为: 2dx2 (10-1) m,,r,p2dt 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程 r PV,常数 (10-2) 将(10-2)式求导数得出: p,,V2 ， (10-3) ,V,,rx,p,, V 将(10-3)式代入(10-1)式得 224dx,rp, ，x,02dtmV 此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为 24rp,,2, ,,,mVT 4mV64mV (10-4) ,,,2424TprTpd 式中各量均可方便测得，因而可算出值。由气体运动论可以知道，值与气体分子的自由度,, 数有关，对单原子气体(如氩)只有三个平均自由度，双原子气体(如氢)除上述3个平均自由度外还有2个转动自由度。对多原子气体，则具有3个转动自由度，比热容比与自由度f, f，2的关系为。理论上得出: ,,f 单原子气体(Ar，He) f=3 ,,1.67 双原子气体(N，H，O) f=5 ,,1.40222 多原子气体(CO，CH) f=6 ,,1.3324 且与温度无关。本实验装置主要系玻璃制成，且对玻璃管的要求特别高，振动物体的直径仅比玻璃管内径小0.01mm左右，因此振动物体表面不允许擦伤。平时它停留在玻璃管的下方(用弹簧托住)。若要将其取出，只需在它振动时，用手指将玻璃管壁上的小孔堵住，稍稍加大气流量物体便会上浮到管子上方开口处，就可以方便地取出，或将此管由瓶上取下，将球倒出来。振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪(分50次，100次二档)，采用重复多次测量。振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，烧瓶容积由实验室给出，大气 252压力由气压表自行读出，并换算N/m。 (760mmHg,1.013，10N/m) 【四】实验内容及步骤 1(接通电源，调节气泵上气量调节旋钮，使小球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。注意，气流过大或过小会造成钢珠不以玻璃管上小孔为中心的上下振动，调节时需要用手当住玻璃管上方，以免气流过大将小球冲出管外造成钢珠或瓶子损坏。 2(打开周期计时装置，次数设置为50次，按下执行按钮后即可自动记录振动50次周期所需的时间。 3(若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢珠上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，此时须适当挡光。 4(重复以上步骤五次(本实验仪器体积约为200ml)。 5(用螺旋测微计和物理天平分别测出钢珠的直径d和质量m，其中直径重复测量五次。【五】实验数据与数据处理 1(求钢珠直径及其不确定度: d，d，d，d，d12345平均值: d,5 2,(d,d)i不确定度: ,,d(n,1) 结果: d,, (mm)d 2(在忽略容器体积V、大气压p测量误差的情况下估算空气的比热容及其不确定度【六】思考题 1( 注入气体量的多少对小球的运动情况有没有影响, 2( 在实际问题中，物体振动过程并不是理想的绝热过程，这时测得的值比实际值大还是小, 为什么,

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