文档介绍：空气比热容比的测定
大学物理实验之六
、等容的热力学过程及有关状态方程。
。
实验目的
dQ = dE + dA = dE + PdV
定容比热容Cv
定压比热容
实验原理
由热力学第一定律(13-1)式,考虑在定压过,就有
得到定压比热容与定容比热容的关系
R是气体普适常数, J / mol· K,引入比热容比为
在热力学中,比热容比是一个重要的物理量,它与温度无关。气体运动理论告诉我们,与气体分子的自由度有关
系统如果与外界没有热交换,这种过程称为绝热过程在绝热过程中,dQ=0。所以由热力学第一定律有
dA=-dE 或 PdV=-nCvdT
由气态方程PV=nRT,两边微分,得
PdV + VdP =nRdT
由上两式中消去dT,得
两边除PV,即得
对上式积分,就得到绝热过程的状态方程
NCD-1 空气比热容比测定仪、玻璃贮气瓶(压力传感器、温度传感器、进气阀、出气阀连接电缆固定于瓶盖)、充气球(打气球)和温度采样电阻。
实验仪器
空气比热容比的测量
用一个大玻璃瓶作为贮气瓶。
,先打开放气阀B和进气阀A,打开充气开关(左旋充气球阀门C),使贮气与大气相通。将仪器显示的气压差数调零(注意,仪器显示的是贮气瓶内气压与大气压P0的差)。
实验内容
,关闭充气开关(右旋拧紧气阀C),用打气球向瓶内送气,使瓶内气压上升,瓶中空气的温度也上升。当瓶内气压比大气压高5~6KPa时(瓶内气压与大气压之差由比热容比测定仪上显示),关闭进气阀A。这时瓶内气温略高于环境温度,因此瓶内空气与环境有热交换,使瓶内的气压与温度都不稳定,而是逐渐下降的。直到瓶内气温与环境温度相同时,瓶内气压趋于稳定值P1,这时瓶内气体处于P—V图中状态Ⅰ(P1、V1、T0)。这T0为环境温度。这时记下仪器气压差显示值P1示(瓶内气压P1=P0+P1示)。
,听到放气声,待放气声结束(仪器显示的气压差值为0)立即迅速关闭放气阀A,这时瓶内有一部分空气从瓶内放出,剩余在瓶内的空气气压下降到大气P0(仪器上显示的与大气压差为0)。由于放气过程极迅速,空气又是热的不良导体,因此剩在瓶内的那部分空气从状态Ⅰ(P1、V1、T0)到状态Ⅱ(P0、V2、T2)经历的过程是绝热过程(在放气过程中瓶内空气来不及与外界行热交换)。V2为贮气瓶体积,V1为保留在瓶中这部分气体在状态Ⅰ(P1、T0)时的体积。