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1、空气比热容比的测量,北京工业大学 原安娟,大学物理实验-预习导航,一、实验原理,1、定义：,在等压过程中，单位质量的气体温度升高（降低）1k时，所吸收（放出）的热量称为定压比热容，以Cp表示；在等容过程中，单位质量的气体温度升高（降低）1k时所吸收（放出）的热量称为定容比热容，以Cv表示。,我们称之为比热容比。当将空气视为理想气体时,一、实验原理（续一）,2、实验室测量方法：绝热膨胀法、振动法、声速法,一、实验原理（续二）,3、本实验的装置：实验基本装置如图所示:振动物体小钢球的直径比玻璃管的内径仅小0.01mm。它能在此精密的玻璃管中上下移动。在贮气瓶的壁上有一小口，并插入一根细管，各种气体
2、通过它可以注入贮气瓶中。在气体注入口处有连接管道与缓冲瓶相连，待测气体通过缓冲瓶均匀注入贮气瓶中。,一、实验原理（续三）,4、测量原理：钢球的质量为m,半径为r,当贮气瓶内压强满足下面条件时钢球处于力平衡状态。,式中,为大气压强。,贮气瓶,一、实验原理（续四）,若物体偏离平衡位置一个较小距离 x,则贮气瓶内的压力变化，物体的运动方程为:,（1）,由于振动过程相当快，所以可以看作绝热过程。,一、实验原理（续五）,（2）,（3）,(4),将式（2）与式（3）代入式（1）中得：,常数，由此得出：,上式中各量均可方便测得,由气压计读出,贮气瓶容积出厂时已给定，因而可算出 的值。,一、实验原理（续六）,
3、方程（4）为熟悉的简谐振动方程，其解为：,二、实验仪器（贮气瓶）,二、实验仪器（续一）（气泵和缓冲瓶）,二、实验仪器（续二）（光电计时仪）,二、实验仪器（续三）（大气压计）,二、实验仪器（续四）（全部仪器）,三、实验内容,1、接上220V电源，调节气泵上气量调节旋钮，控制气量大小，稍等半分钟，小钢球即可上下振动。2、调节缓冲瓶口橡皮塞上调节阀和气泵上气量调节旋钮，使小钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。3、打开计时装置，选择50次，按下复位按钮后，即可自动记录小球振动50个周期所需要的时间。4、用螺旋测微计测小钢球的直径d六次，注意记录零点误差。5、用天平测量小钢球的质量。6、从气压计上读出大
4、气压的大小，注意单位为kpa。,四、注意事项,1、实验仪器主要装置由玻璃制成，操作时动作要轻。2、小钢球的直径比玻璃管内径小0.01mm，其表面不能损伤，所以测量小球质量和直径时，用前面讲桌上提供的小球，而不用拿出自己所用的玻璃管内的小球。3、光电门放置要正确，如果小球上下振动不挡光，光电计时仪将不计时。,五、思考题,1、如果压强增大，气体比热容比将发生什么变化？答：压强增大时，气体的比热容比大小不变，因为它只和气体分子的自由度有关，和所在的环境无关。2、如果待测气体中有水蒸汽，实验结果有何变化？答：气体中有水蒸汽时，压强增大，而所测的T值变小，还代入原来较小的压强时，会导致实验结果偏大。3、如果振动物体的周期较长，公式（9）还适应吗？为什么？,
