1、浙江理工大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心,氣體比熱容比的測(cè)定,空氣比熱容比的測(cè)量,一、實(shí)驗(yàn)原理,1、定義：,在等壓過(guò)程中，單位質(zhì)量的氣體溫度升高（降低）1k時(shí)，所吸收（放出）的熱量稱為定壓比熱容，以Cp表示；在等容過(guò)程中，單位質(zhì)量的氣體溫度升高（降低）1k時(shí)所吸收（放出）的熱量稱為定容比熱容，以Cv表示。,我們稱之為比熱容比。當(dāng)將空氣視為理想氣體時(shí),實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法：絕熱膨脹法、振動(dòng)法、聲速法,2、本實(shí)驗(yàn)的裝置： 實(shí)驗(yàn)基本裝置如圖所示:振動(dòng)物體小鋼球的直徑比玻璃管的內(nèi)徑僅小0.01mm。它能在此精密的玻璃管中上下移動(dòng)。在貯氣瓶的壁上有一小口，并插入一根細(xì)管，各種氣體通過(guò)它可以注入貯氣瓶中。 在氣體注入口處有連接

2、管道與緩沖瓶相連，待測(cè)氣體通過(guò)緩沖瓶均勻注入貯氣瓶中。,3、測(cè)量原理： 鋼球的質(zhì)量為m,半徑為r,當(dāng)貯氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)滿足下面條件時(shí)鋼球處于力平衡狀態(tài)。,式中, 為大氣壓強(qiáng)。,貯氣瓶,若物體偏離平衡位置一個(gè)較小距離 x ,則貯氣瓶?jī)?nèi)的壓力變化，物體的運(yùn)動(dòng)方程為:,（1）,由于振動(dòng)過(guò)程相當(dāng)快，所以可以看作絕熱過(guò)程。,（2）,（3）,(4),將式（2）與式（3）代入式（1） 中得：,常數(shù)，由此得出：,上式中各量均可方便測(cè)得, 由氣壓計(jì)讀出,貯氣瓶容積出廠時(shí)已給定，因而可算出 的值。,方程（4）為熟悉的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程，其解為：,二、實(shí)驗(yàn)儀器氣泵、玻璃瓶、電子天平、螺旋測(cè)微計(jì)、氣壓表、數(shù)字計(jì)時(shí)器,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3、與步驟,1、接上220V電源，調(diào)節(jié)氣泵上氣量調(diào)節(jié)旋鈕，控制氣量大小，稍等半分鐘，小鋼球即可上下振動(dòng)。 2、調(diào)節(jié)緩沖瓶口橡皮塞上調(diào)節(jié)閥和氣泵上氣量調(diào)節(jié)旋鈕，使小鋼球在玻璃管中以小孔為中心上下振動(dòng)。 3、打開(kāi)計(jì)時(shí)裝置，選擇50次，按下復(fù)位按鈕后，即可自動(dòng)記錄小球振動(dòng)50個(gè)周期所需要的時(shí)間。 4、用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)小鋼球的直徑d六次，注意記錄零點(diǎn)誤差。 5、用天平測(cè)量小鋼球的質(zhì)量。 6、從氣壓計(jì)上讀出大氣壓的大小，注意單位為kpa。,四、注意事項(xiàng),1、實(shí)驗(yàn)儀器主要裝置由玻璃制成，操作時(shí)動(dòng)作要輕。 2、容器中的小球不要隨便取出。 3、小鋼球的直徑比玻璃管內(nèi)徑小0.01mm，其表面不能損傷，所以測(cè)量小球質(zhì)量和直徑時(shí)，用前面講桌上提供的小球，而不用拿出自己所用的玻璃管內(nèi)的小球。 4、光電門放置要正確，如果小球上下振動(dòng)不擋光，光電計(jì)時(shí)儀將不計(jì)時(shí)。,五、思考題,1、如果壓強(qiáng)增大，氣體比熱容比將發(fā)生什么變化？ 答：壓強(qiáng)增大時(shí)，氣體的比熱容比大小不變，因?yàn)樗缓蜌怏w分子的自由度有關(guān)，和所在的環(huán)境無(wú)關(guān)。 2、如果待測(cè)氣體中有水蒸汽，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何變化？ 答：氣體中有水蒸汽時(shí)，壓強(qiáng)增大，而所測(cè)的T值變小，還代入