文档介绍：实验 气体定压比热测定
一、实验目
理解气体比热测定装置基本原理和装置构造。
熟悉本实验中温度、压力、热量、流量测量办法。
掌握由测量数据计算定压比热办法。
分析本实验中误差产生因素及减小误差也许途径。
二、实验原理
依照定压比热概念，气体在℃时定压比热表达为
（1）
当式（1）温度间隔为无限小时，即为某一温度时气体真实定压比热（由于气体定压比热随温度升高而增大，因此在给出定压比热数值时，必要指明是哪个温度下定压比热）。如果已得出函数关系，温度由至过程中所需要热量即可按下式求得：
（2）
上式采用逐项积分来求热量十分复杂。在本实验温度测量范畴内（不高于300℃），空气定压比热与温度关系可近似以为是线性，即可表达为：
（3）
则温度由至过程中所需要热量可表达为：
（4）
由加热到平均定压比热容则可表达为：
（5）
实验中，通过实验装置是湿空气，当湿空气气流由温度加热届时，其中水蒸气吸热量可用式（4）计算，其中，，则水蒸气吸热量为：
（6）
式中：——气流中水蒸气质量，kg/s。
则干空气平均定压比热容由下式拟定：
（7）
式中：为湿空气气流吸热量。
实验装置中采用电加热办法加热气流，由于存在热辐射，不可避免地有一某些热量散失于环境，其大小取决于仪器温度状况。只要加热器温度状况相似，散热量也相似。因而，在保持气流加热前、后温度仍为和前提下，当采用不同质量流量和加热量进行重复测定期，每次散热量是相似。于是，可在测定成果中消除这项散热量影响。设两次测定期气体质量流量分别为和，加热器加热量分别为和，辐射散热量为，则达到稳定状况后可以得到如下热平衡关系：
两式相减消去项，得到：
（8）
三、实验装置
实验所用设备和仪器仪表由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节测量系统共四某些构成，实验装置系统如图1所示。装置中采用湿式流量计2测定气流流量，采用小型鼓风机7作为气源设备，气流流量用节流阀1调节，电加热量使用调压变压器5进行调节，并用功率表4测量。
图1测定空气定压比热容实验装置
1-节流阀；2-流量计；3-比热仪本体；4-功率表；5-调压变压器；6-稳压器；7-风机
比热容测定仪本体（图2）由内壁镀银多层杜瓦瓶2、温度计1和8（铂电阻温度计或精度较高水银温度计）、电加热器3、均流网4、绝缘垫5、旋流片6和混流网7构成。气体自进口管引入，温度计1测量空气进口初始温度，离开电加热器气体经均流网4均流均温，温度计8测量出口温度。该比热仪可测300℃如下气体定压比热。
图2 比热容测定仪构造原理图
1、8-温度计；2-多层杜瓦瓶；3-电加热器；
4-均流网；5-绝缘垫；6-旋流片；7-混流网
四、实验数据解决办法
实验中需要测定干空气质量流量、水蒸气质量流量、电加热器加热量（即气流吸热量）和气流温度等数据，测定办法如下：
一方面，在不启动电加热器状况下，通过节流阀把气流流量调节到实验流量值附近，测定流量计出口气流温度（由流量计上温度计测量）和相对湿度。依照与值，由湿空气焓湿图拟定含湿量，并计算出水蒸气容积成分：
（9）
于是，气流中水蒸气分压力为
（10）
式中：——流量计中湿空气绝对压力，Pa：
（11）
式中：—本地大气压，kPa；由大气压力计读取。
—流量计上U型管压力计读数，mm水柱；
调节变压器到恰当输出电压，开始加热。当实验工况稳定后，测定流量计每通过单位体积气体所需要时间以及其他数据。水蒸气质量流量计算如下：
（12）
式中：——水蒸气气体常数： （13）
——绝对温度，K。
干空气质量流量计算如下：
（14）
——干空气气体常数： （15）
电热器加热量可由功率表读出，功率表读数办法详见阐明书。
（16）
式中：——功率表读数，W；
气流在加热前温度为大气温度，用室内温度计测量；加热后温度由比热容测定仪上温度计测量。
五、实验环节
启动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测量流量计出口空气干球温度和湿球温度。
启动调压变压器，调节到适当电压，使出口温度计读数升高到预测温度。（可依照下式预先预计所需电功率：，式中：W为电功率（W），为进出口温差（℃），为每流过10升空气所需时间（s）。