氣體的比容熱比（又稱絕熱指數(shù)）是一個重要的熱力學(xué)參量，在熱力學(xué)方程中經(jīng)常用到。測量的方法有多種，絕熱膨脹測量是一種重要的方法。傳統(tǒng)的比熱容比實驗大多是利用開口的U型水銀壓力計測量氣體的壓強，用水銀溫度計測量溫度，測量結(jié)果較為粗超，誤差較大。本實驗采用的是高精度、高靈敏度的硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器AD590分別測量氣體的壓強和溫度，該實驗克服了原有實驗的不足，實驗時能更明顯地觀察分析熱力學(xué)現(xiàn)象、實驗結(jié)果較為準(zhǔn)確。緒【實驗四】空氣比熱容比的測定【實驗?zāi)康摹?/p>

1、學(xué)會用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比。

2、觀測熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。

3、了解硅壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的工作原理，掌握其使用方法。

【儀器及編號】

空氣比熱容比測定儀實驗裝置一套（編號：）1．進氣活塞2.放氣活塞3.AD590傳感器4.氣體壓力傳感器5.704膠粘劑

圖1實驗裝置簡圖實驗裝置實物圖【實驗原理】1、測量比容熱比的原理

對理想氣體的定壓比熱容和定容比熱容之關(guān)系由下式表式：（1）上式中R為氣體普適常數(shù)，（PV=nRT，P是壓強,V是氣體體積,n是氣體的物質(zhì)的量，

T是溫度，R是常數(shù)約為8．31）氣體的比熱容比值：（2）

氣體的比熱容比稱為氣體的絕熱系數(shù)，它是一個重要的物理量。值經(jīng)常出現(xiàn)在熱力學(xué)方程中。測量值的儀器如圖1所示，以貯氣瓶內(nèi)（剩余）空氣作為研究的熱學(xué)系統(tǒng)，進行如下實驗過程：

(1）先打開放氣閥2，貯氣瓶與大氣相通，再關(guān)閉2，瓶內(nèi)充滿與周圍空氣同溫同壓的氣體（）

（其中為環(huán)境大氣壓強、為室溫，表示貯氣瓶體積）。

(2)、打開充氣閥1，用充氣球向瓶內(nèi)打氣，充入一定量的氣體，然后關(guān)閉充氣閥1。此時瓶內(nèi)空氣被壓縮，壓強增大，溫度升高。等待內(nèi)部氣體溫度穩(wěn)定，且達到與環(huán)境溫度相等，此時的氣體處于狀態(tài)（）。

（3）、迅速打開放氣閥2，使瓶內(nèi)空氣與大氣相通，當(dāng)瓶內(nèi)壓強降至?xí)r，立刻關(guān)閉放氣閥2，將有體積為的氣體噴瀉出貯氣瓶。把瓶中保留的氣體作為研究對象，由于放氣過程較快，瓶內(nèi)剩下的氣體來不及與外界進行熱交換，可以認(rèn)為是一個絕熱膨脹過程。在此過程進行之后，瓶中剩下的氣體由狀態(tài)Ⅰ（）轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)Ⅱ（），其中為瓶中保留氣體在狀態(tài)Ⅰ

（）時的體積。

（4）由于瓶內(nèi)氣體溫度低于室溫，瓶內(nèi)氣體慢慢從外界吸熱，直至達到室溫為止，此時瓶內(nèi)氣體壓強也隨之增大為,氣體狀態(tài)變?yōu)棰?/p>

(）。（5）、從狀態(tài)II至狀態(tài)III的過程可以看作是一個等容吸熱的過程。由狀態(tài)I→狀態(tài)II→狀態(tài)III的過程如圖2(a)、(b)所示。

絕熱膨脹等容吸熱狀態(tài)I狀態(tài)II狀態(tài)III圖2（a）實驗過程狀態(tài)分析圖2（b）實驗過程狀態(tài)分析狀態(tài)I至狀態(tài)II是絕熱過程，由絕熱過程方程得:(3)狀態(tài)I和狀態(tài)III的溫度均為，由氣體狀態(tài)方程得:(4)合并式（3）（4），消去、得:(5)由式（5）可以看出，只要測得就可求得空氣的。2、AD590集成溫度傳感器工作原理

圖3AD590溫度傳感器測溫原理圖

AD950接6V直流電源后組成一個穩(wěn)流源，它的測溫靈敏度為1uA/,若串接5K電阻后，可產(chǎn)生5mV/的信號電壓，接0~2V量程四位半數(shù)字電壓表，可檢測到最小0.02溫度變化。【實驗內(nèi)容】1．按圖1接好儀器的電路，AD590的正負(fù)極請勿接錯,開啟電源，將電子儀器部分預(yù)熱20分鐘，然后用調(diào)零電位器把三位半數(shù)字電壓表示值調(diào)到02.用氣壓計測定大氣壓強P0，用水銀溫度計測環(huán)境室溫t0。3.把活塞2關(guān)閉，活塞1打開，用打氣球徐徐地把空氣穩(wěn)定地壓入貯氣瓶內(nèi)，使瓶內(nèi)壓強升高1000~2000Pa（即數(shù)字電壓表升高20~40mV）關(guān)閉進氣活塞1。待瓶中氣體溫度降到與室溫相同且壓強穩(wěn)定時，瓶內(nèi)氣體狀態(tài)為，記下。4.迅速打開放氣活塞2，當(dāng)貯氣瓶的空氣壓強降至環(huán)境大氣壓強時（這時放氣聲“嗤”剛消失），迅速關(guān)閉活塞2，此時瓶內(nèi)氣體狀態(tài)為II（）。5.當(dāng)貯氣瓶內(nèi)空氣的溫度從T1上升至室溫T0，且壓強穩(wěn)定后，此時瓶內(nèi)氣體狀態(tài)為III(P2，T0)，記下。（注：因?qū)嶒炦^程中室溫可能有變化，故只需等瓶內(nèi)壓強穩(wěn)定即可記錄）6、每次測出一組壓強值利用公式（4）計算空氣比容熱比。重復(fù)6次計算的平均值?！緮?shù)據(jù)處理】P1,P2的換算公式為：測量次數(shù)測量值（mV）計算值狀態(tài)I狀態(tài)IIIP(pa)123456其中單位Pa；和單位為mV，和的單位為【注意事項】1．實驗內(nèi)容3打開活塞2放氣時，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2，都將影響實驗要求，引入誤差。由于數(shù)字電壓表尚有滯后顯示，如用計算機實時測量，發(fā)現(xiàn)此放氣時間約零點幾秒，并與放氣聲產(chǎn)生消失很一致，所以關(guān)閉活塞2用聽聲更可靠些。2、請不要靠近窗口，太陽光照射較強處做實驗，以免影響實驗進行。