文档介绍：007 实验报告评分:
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年级专业: ***** 学号:****** 姓名:!习惯一个人007
实验3-5空气比热容比的测定
一、实验目的
1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。
2. 观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。
3. 学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
二、实验原理
测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C1,2 为放气活塞C2,3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C2,将原处于环境大气压强为P0、室温为T0的空气经活塞C1送入贮气瓶B内,这时瓶内空气压强增大,温度升高。关闭活塞C1,待瓶内空气稳定后,瓶内空气达到状态Ⅰ(),V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2,使瓶内空气与周围大气相通,到达状态Ⅱ(后,迅速关闭活塞C2。由于放气过程很短,可认为气体经历了一个绝热膨胀过程,瓶内气体压强减小,温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程
(3-5-2)
在关闭活塞C2之后,贮气瓶内气体温度将升高,当升到温度T0时,原气体的状态为Ⅰ()改变为状态Ⅲ(),两个状态应满足如下关系:
(3-5-3)
由(3-5-2)式和(3-5-3)式,可得
(3-5-4)
利用(3-5-4)式可以通过测量P0、P1和P2值,求得空气的比热容比值。
实验原理图1 实验图2
三、实验仪器
NCD-I型空气比热容比测量仪由如下几个部分组成:贮气瓶(由玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成)、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。测空气压强的数字电压表用于测量超过环境气压的那部分压强,测量范围0~10000Pa,灵敏度为20mv/Kpa(表示1000Pa的压强变化将产生20mv的电压变化,或者50Pa/mv,单位电压变化对应50Pa的压强变化)。实验时,贮气瓶内空气压强变化范围为6000Pa。
图4-6-1实验装置中,温度传感器3是新型半导体温度传感器,其测量灵敏度高,线性好,测温范围为-50~150℃,接6V直流电源后组成一个稳流源。它的测温灵敏度单位为1μA/℃,若串接5KΩ电阻后,可产生5mv/℃的信号电压,接0~2V量程四位半数字电压表,℃温度变化。气体压力传感器探头4由同轴电缆线输出信号,与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P0时,数字电压表显示为0,当待测气体压强为P0+10000Pa时,数字电压表显示为200mv,仪器测量气体压强灵敏度为20mv/ 1000Pa。
四、实验步骤
1. 按图4-6-2接好仪器的电路,注意AD590的正负极不要接错。用Forton式气压计测定大气压强P0,用水银温度计测量环境温度。开启电源,将电子仪器部分预热20分钟,然后用调零电位器调节零点,把三位半数字电压表示值调到0。
2. 将活塞C2关闭,活塞C1打开,用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B内,用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度,记录瓶内压强均匀稳定时压强P1和温度T0(室温为T0)(P1取值范围控制在130mV~150mV之