1、FD-NCD空氣比熱容比測(cè)定儀說明 上海復(fù)旦天欣科教儀器有限公司中國上海一、概述本儀器用絕熱膨脹法測(cè)量空氣的比熱容比，主要供大專院校普通物理熱學(xué)與熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)用。由于本儀器采用擴(kuò)散硅壓力傳感器測(cè)量空氣壓強(qiáng)，用電流集成溫度傳感器測(cè)空氣溫度，設(shè)計(jì)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)安全可靠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確。二、用途1、測(cè)量空氣的定壓比熱容與定容比熱容之比。2、觀測(cè)熱力學(xué)過程中空氣狀態(tài)變化及基本規(guī)律。3、學(xué)習(xí)用傳感器精確測(cè)量氣體壓強(qiáng)和溫度的原理與方法。三、結(jié)構(gòu)特性本儀器主要由三部分組成：（1）貯氣瓶：它包括玻璃瓶、進(jìn)氣活塞、橡皮塞組成；（2）傳感器：擴(kuò)散硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器AD590各一只；（3）數(shù)字電壓表二只

2、：三位半數(shù)字電壓表作硅壓力傳感器的二次儀表（測(cè)空氣壓強(qiáng)）、四位半數(shù)字電壓表作集成溫度傳感器二次儀表（測(cè)空氣溫度）。擴(kuò)散硅壓力傳感器配三位半數(shù)字電壓表，它的測(cè)量范圍大于環(huán)境氣壓0-10KPa，靈敏度為20mV/KPa。實(shí)驗(yàn)時(shí)，貯氣瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)變化范圍約6KPa。空氣溫度測(cè)量采用電流型集成溫度傳感器AD590,該半導(dǎo)體溫度傳感器靈敏度高、線性好，它的靈敏度為1uA/0C。、保養(yǎng)和維護(hù)1、實(shí)驗(yàn)時(shí)硅壓力傳感器請(qǐng)勿用手壓，以免影響測(cè)量準(zhǔn)確性。2、玻璃活塞如有漏氣，可用乙醚將油脂擦干凈，重新涂真空油脂。3、橡皮塞與玻璃瓶或玻璃管接觸部位等處有漏氣只需涂704硅化橡膠，即可防止漏氣（硅化橡膠由江蘇錫山市后宅

3、前進(jìn)化工廠生產(chǎn)）。4、由于硅壓力傳感器各只靈敏度不完全相同，一臺(tái)儀器配一只專用傳感器，請(qǐng)勿將顯示器與壓力傳感器互換。五、儀器及附件1、貯氣瓶一只（包括瓶、活塞二只、橡皮塞、打氣球）。2、硅壓力傳感器及同軸電纜。3、電流型集成溫度傳感器及電纜。4、三位半數(shù)字電壓表；四位半數(shù)字電壓表各一只。用戶自備：鉀電池四節(jié)、5K電阻（或電阻箱代）一只?？諝獗葻崛荼葴y(cè)定實(shí)驗(yàn)介紹1、用絕熱膨脹法測(cè)定空氣的比熱容比。2、觀測(cè)熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。3、學(xué)習(xí)氣體壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的原理及使用方法原理：對(duì)理想氣體的定壓比熱容Cp和定容比熱容Cv之關(guān)系由下式表式：Cp-Cv=R（1）（1）式中，

4、R為氣體普適常數(shù)。氣體的比熱容比r值：r=Cp/Cv2)氣體的比熱容比現(xiàn)稱為氣體的絕熱系數(shù)，它是一個(gè)重要的物理量值經(jīng)常出現(xiàn)在熱力學(xué)方程中。測(cè)量r值的儀器如圖一所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)先關(guān)閉活塞C2,將原處于環(huán)境大氣壓強(qiáng)Po、室溫0的空氣從活塞C1處把空氣送入貯氣瓶B內(nèi)，這時(shí)瓶?jī)?nèi)空氣0壓強(qiáng)增大。溫度升高。關(guān)閉活塞C1,待穩(wěn)定后瓶?jī)?nèi)空氣達(dá)到狀態(tài)I(P1、0、0V1),V1為貯氣瓶容積。然后突然打開閥門C2，使瓶?jī)?nèi)空氣與大氣相通，到達(dá)狀態(tài)11(P1、0、V1)0后，迅速關(guān)閉活塞C2,由于放氣過程很短，可認(rèn)為是一個(gè)絕膨脹過程，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，溫度降低。絕熱膨脹過程應(yīng)滿足方程：P1V二P0V(3)V11在關(guān)閉活塞

5、C2之后，貯氣瓶?jī)?nèi)氣體溫度將升高，當(dāng)升高溫度0時(shí)，原狀態(tài)0為I(P1、0、V1)體系改變?yōu)闋顟B(tài)III(P2、0、V2),應(yīng)滿足：00P1V1二P2V2(4)由(3)和(4)式可得到：r=(logPo-logP1)/(logp2-logP1)(5)利用(5)式可以通過測(cè)量PO、P1和P2值，求得空氣的比熱容比r值。實(shí)驗(yàn)裝置：圖一實(shí)驗(yàn)裝置中1為進(jìn)氣活塞C1;2為放氣活塞C2;3為電流型集成溫度傳感器AD590,它是新型半導(dǎo)體溫度傳感器，溫度測(cè)量靈敏度高，線性好，測(cè)溫范圍為-50oc至150oc。AD950接6V直流電源后組成一個(gè)穩(wěn)流源，見圖二，它的測(cè)溫靈敏度為1uA/oc，若串接5K。電阻后，可產(chǎn)

6、生5mV/c的信號(hào)電壓，接0-2V量程四位半數(shù)字電壓表，可檢測(cè)到最小0.02C溫度變化；4為氣體壓力傳感器探頭，由同軸電纜線輸出信號(hào)，與儀器內(nèi)的放大器及三位半數(shù)字電壓表相接。當(dāng)待測(cè)氣體壓強(qiáng)為P0+10.00KPa時(shí)，數(shù)字電壓表顯示為200mV,儀器測(cè)量氣體壓強(qiáng)靈敏度為20mV/KPa，測(cè)量精度為5Pa。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1按圖一接好儀器的電路,AD590的正負(fù)極請(qǐng)勿接錯(cuò)。用Forton式氣壓計(jì)測(cè)定大氣壓強(qiáng)P0,用水銀溫度計(jì)測(cè)環(huán)境室溫。開啟電源，將電子儀器0部分預(yù)熱20分鐘，然后用調(diào)零電位器調(diào)節(jié)零點(diǎn)，把三位半數(shù)字電壓表示值調(diào)到0。251進(jìn)氣活塞C12、放氣活塞C23、AD590AD5904氣體壓力傳感器

7、6V圖一5KQ打5、704膠粘劑（由用戶自備） 圖二2、把活塞C2關(guān)閉，活塞C1打開，用打氣球把空氣穩(wěn)定地徐徐進(jìn)入貯氣瓶B內(nèi)，用壓力傳感器和AD590溫度傳感器測(cè)量空氣的壓強(qiáng)和溫度，記錄瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)均勻穩(wěn)定時(shí)的壓強(qiáng)P和溫度e值（室溫為o）1003、突然打開活塞C2，當(dāng)貯氣瓶的空氣壓強(qiáng)降低至環(huán)境大氣壓強(qiáng)P0時(shí)（這時(shí)放氣聲消失），迅速關(guān)閉活塞C2。4、當(dāng)貯氣瓶?jī)?nèi)空氣的溫度上升至室溫o時(shí)記下貯氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)P2。05、用公式（5）進(jìn)行計(jì)算，求得空氣比熱容比值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)例：P1=P0+P/2000；P2=P0+P/2000;12r=log（P1/P0）/log（P1/P2）(200mV讀數(shù)相當(dāng)于1.00

8、0+104Pa)P0(105Pa)P1(mV)T1(mV)P2(mV)T2(mV)P1(105Pa)P2(105Pa)r1.0248110.11428.431.11428.41.07981.04041.407115.31430.832.21430.81.08241.04091.399116.91434.633.71434.61.08321.04161.415118.11438.331.41438.31.08381.04051.373r=1.399，理論值r=1.402，百分差很小。注意事項(xiàng)：1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3打開活塞C2放氣時(shí)，當(dāng)聽到放氣聲結(jié)束應(yīng)迅速關(guān)閉活塞，提早或推遲關(guān)閉活塞C2,都將影響實(shí)驗(yàn)要

9、求，引入誤差。由于數(shù)字電壓表尚有滯后顯示，如用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)此放氣時(shí)間約零點(diǎn)幾秒，并與放氣聲產(chǎn)生消失很一致，所以關(guān)閉活塞C2用聽聲更可靠些。2、實(shí)驗(yàn)要求環(huán)境溫度基本不變，如發(fā)生環(huán)境溫度不斷下降情況，可在遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)儀適當(dāng)加溫，以保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。附：1、密封裝配后必須等膠水變干且不漏氣，方可做實(shí)驗(yàn)；2、打氣球橡膠管插入前可先沾水（或肥皂水），然后輕輕推入二通，以防止斷裂；3、外接電池可采用四節(jié)甲電池串聯(lián)到6V直流電源；4、壓力傳感器頭與測(cè)量?jī)x器（主機(jī)）配套使用，上有號(hào)碼相對(duì)應(yīng)，各臺(tái)儀器之間不可互相換用。關(guān)于空氣比熱（II型）內(nèi)接電源的使用說明我公司根據(jù)客戶的要求生產(chǎn)一批內(nèi)接標(biāo)準(zhǔn)5K測(cè)量電阻和6V基準(zhǔn)穩(wěn)壓源及外接6V甲電池和電阻箱。使用時(shí)如果采用內(nèi)接