文档介绍：实验5气体绝热指数测量。【预****提示】熟悉气体的定压比热容、定容比热容、绝热指数、热力学过程等基本概念。理解热力学第一定律和理想气体的状态方程。了解绝热膨胀法测量空气的绝热指数的基本原理和方法。了解用传感器精确测量气体压强和温度的基本原理和方法。【实验目的】学****绝热膨胀法测量气体绝热指数的原理和方法。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。初步了解半导体气体压力传感器和电流型集成温度传感器的工作原理和使用方法。【实验原理】测量绝热指数的原理根据热力学第一定律,,系统自外界吸收的热量Q等于系统内能的增加和对外界所做的功A之和。压强、温度、体积是研究气体状态的三个基本参量。设想一储气瓶,上面有充气阀、放气阀,用打气球向瓶内打气,瓶内空气被压缩,也强增大,温度升高。等瓶内气体稳定后,空气分子分布均匀,瓶内气体温度与室温相同,此时气体状态记录为();迅速打开放气阀,使瓶,内气体与大气相通,则瓶内气体将有喷出,当压强降为大气压时,关闭放气阀,根据热力学第一定律,气体对外界做功,内能减少,气体温度下降为T1,,由于放气较快,瓶内保留气体可视作为未与外界进行热量交换,视为绝热膨胀过程;瓶内气体低于外界温度,气体将会从外界吸热直到达到室温为止,压强也会增加为P2,这个过程视作为等容吸热过程。将绝热膨胀后瓶内剩余气体作为一定质量的热力学系统来研究。剩余气体放气前处于状态I,经过绝热膨胀后气体由状态I变为状态II。是瓶内剩余气体在状态I的体积,是储气瓶的体积。再经过等容吸热的过程由状态II变为状态III。气体的状态变化过程如图所示。由于状态I和状态III的温度均为,因此,由状态I到状态III可视为等温过程。I-II绝热过程状态变化方程:(泊松方程)I-III等温状态变化方程:由上式能够看出,系统经过三个状态,只要测得、、就可求得空气的绝热指数。绝热过程:系统与外界无热交换的过程。满足以下任一条件即可视作为绝热过程:有良好的绝热材料隔绝的系统;热交换过程非常快以至于同外界没有显著热交换。(本实验属于第二种)用扩散硅压阻式差压传感器测量压强实验中用高精度扩散硅压阻式差压传感器测量压强。扩散硅压阻式差压传感器是利用半导体材料硅的压阻效应制成的。测量压强时将差压传感器一端与瓶内被测气体相通,另一端与大气相通。当瓶内被测气体压强发生变化时,传感器的输出电压值相应产生变化。传感器输出电压和压强的变化成线性关系,可表示为:。是被测气体压强,为大气压强,为传感器的输出电压,为压差为零时传感器的输出电压,为传感器的灵敏度。则。实验中所用的差压传感器,仪器参数,=0mV。则。用AD590集成温度传感器测量温度AD590是一种新型的电流输出型半导体集成温度传感器,利用PN结的正向压降随温度变化的特性制成。测温范围为。当施加4v~30v的激励电压时,这种传感器起恒流源的作用,其输出电流与传感器所处的热力学温度T成正比,且转换系数为或。如用摄氏度表示温度,则输出电流为。AD590输出的电流能够在远距离处经过一个适当阻值的电阻R,转化为一个电压U,由算出其输出的电流,从而计算出温度值。本实验用的温度传感器电路的转换系数为,这样,数字电压表上显示的数即代表以为单位的温度值。【实验器材】FD—NCD空气比热容比测定仪(储气瓶、传感器、数字电压表),气压计,温度计【实验内容】测量空气