气体比热容比的测定气体的定压比热容pc与定容比热容Vc之比Vpcc /称为气体的 比热容比 气体的比热容比是热力学理论及工程技术中常用而且重要的物理量，对它的准确测量也是物理学基本测量之一 常用的测量气体比热容比γ 的方法有很多 如振动法、 超声法和绝热膨胀法等等其中振动法是最常用的方法之一，其原理是通过实现热力学中的准静态过程（等温、等容及绝热），小钢球以小孔为中心上下作简谐振动，通过测定振动周期来计算结果本实验用振动法测量气体的比热容比该方法原理简单，操作方便通过本实验，有助于大家加深对热力学过程中状态变化的理解实验目的 】1、理解气体比热容比的物理意义；2. 掌握测定空气比热容比的原理及方法2、掌握物理天平、螺旋测微器、数字计时仪的使用方法实验仪器 】气体比热容比测定仪、物理天平、螺旋测微器、数字计时仪等仪器气体比热容比测定仪的结构及连接方法如图6.2-1 所示图 6.2-1 气体比热容比测定仪整机结构示意图1、底座2、储气瓶I 3、储气瓶II 4、气泵出气口5、FB213 型数显计数计时毫秒仪6、气泵及气量调节旋钮7、橡皮管8、调节阀门9、系统气压动平衡调节气孔10、钢球简谐振动腔11、光电传感器12、钢球【实验原理 】N周期数计时时间123456789111210实验基本装置如图6.2-2 所示，振动小球的直径比玻璃管直径仅小mm02.0~01.0。
它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，各种气体通过它可以注入到储气瓶中当瓶子内压强P满足2rmgPPL时， 钢球A处于受力平衡状态， 式中LP为大气压强，m为钢球A的质量，r为钢球的半径（直径为d） 在精密玻璃管B的中央开设有一个小孔当钢球A处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使储气瓶的内压力增大，引起钢球A向上移动，而当钢球A处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使钢球下沉以后重复上述过程，只要适当控制注入气体的流量，钢球A就能在玻璃管B的小孔上下作简谐振动，其振动周期可利用光电计时装置来测得图 6.2-2 基本装置图若物体偏离平衡位置一个较小距离x，则容器内的压强变化dp，物体的运动方程为：dprdtxdm2 22（6.2-1）因为钢球振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程为：常数rpV（6.2-2）对（ 6.2-2）式求导数，得出：VdVpdp，xrdV2（6.2-3）将（ 6.2-3）式代入（ 6.2-1）式得：04222 xmVprdtxd上式为熟知的简谐振动方程，其解为：B玻璃管A钢球小孔C气体注入口TmVpr2424242644pdTmVprTmV（6.2-4）式中各量均可方便测得，因而可算出值。
实验内容 】一、实验仪器的调整1、接通气泵的电源，调整玻璃管竖直，使钢球与管壁无摩擦2、利用方形连接块将光电接收装置固定于玻璃管的小孔附近3、缓慢调节气泵上旋钮，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃管中的钢球离开弹簧，向管子上方移动，此时应调节好进气量，使钢球在玻璃管中以小孔为中心做简谐振动二、振动周期测量打开数显计数计时毫秒仪电源开关，预置测量次数为50 次，设置计数次数时，可分别按“ 置数 ” 键的十位或个位按钮进行调节，设置完成后自动保持设置值在钢球正常振动的情况下，按 “ 执行 ” 键，毫秒仪开始计时，每计量一个周期，周期显示数值逐一递减，直到递减为零时，计时结束，毫秒仪显示出累计50 个周期的时间重复以上测量5 次，将数据记录到表 6.2-1 中三、其它测量用螺旋测微器和物理天平分别测出钢球的直径d和质量m，各测量3 次，将数据记录到表 6.2-2 中 【数据记录与处理 】1、测量钢球振动周期T 表 6.2-1 钢球振动周期T 设置测量次数n次数项目1 2 3 4 5 平均值n个周期时间t/s —振动周期T /s 2、测量钢球的质量m、直径d表 6.2-2 测量钢球直径d、质量m初读数mmd______0次数项目1 2 3 平均值修正值直径d/mm 质量m/g —3、计算实验结果在忽略储气瓶体积V、压强P测量误差的情况下，计算空气的比热容比，评定相对不确定度，写出结果表达式。
1）空气的比热容比：4264修pdTVm（2）相对不确定度：222)(16))((4))(()(）（修dduTTummuu)1()( )(12nnmm munii ＝) 1()( )(12nndd dunii ＝21() ( )(1)ni iTT u Tn n＝（3）结果表达式：u【注意事项】1、若不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢球上下振动时未能挡光2、本实验装置主要由玻璃制成，而且对玻璃管（钢球简谐振动腔）的要求特别高，玻璃管内壁有灰尘微粒都可能引起钢球不能正常振动，因此钢球表面不允许擦伤，管内必须保持洁净 若要将其取出，只需在它振动时，用手指将玻璃管壁上的小孔堵住，稍稍加大气体流量，不锈钢球便会上浮到管子上方开口处，用手可以方便地取出，也可以将玻璃管从储气瓶上取下，将不锈钢球倒出来思考题】1、注入气体流量的多少对小球的运动情况有没有影响？2、在实际问题中，钢球的振动过程并不是十分理想的绝热过程，这时测得的值比实际值大还是小？为什么？。