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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划理想气体实验报告实验报告【题目】气体膨胀用肉眼就能看得出的气体膨胀【实验装置及材料】矿水瓶子【实验演示】在瓶盖的平滑处沾水倒放在矿泉水瓶的瓶口。双手搓热轻轻地将矿泉水瓶握紧，数秒钟后，将看见瓶盖在瓶口一直跳动。【原理思考】空气是否容易热膨胀？【原理探究】如果空气可以视为理想气体，则可以套用理想气体方程式。在这个系统的讨论下，可视体积为定值。系统一但被加热，压力会等比例增加，若压力若比瓶盖的重力大，就可突破而出。相对于液体，液体被加热时，其膨胀幅度远不如气体，这是因为分子间的吸引力较大
2、之故。但被加热时体积仍会变大，在实验上，我们可以观察它的膨胀幅度而决定它的热膨胀系数。双手的温度约30C，以这样的温度和室温的差距，是造成宝特瓶里空气膨胀的主因。【问题及讨论】1.瓶盖有沾水和没沾水是否会影响演示效果？沾水的目的是为了让瓶盖与瓶口更密合。我们会看到瓶盖会被气体挤压而有暂时性打开的情况，再度密合时，若密合不紧，则空气会从漏缝逸散，就观察不到瓶盖被挤压打开了。2.夏天做这个实验，效果会比冬天好或差？这个实验是手温与室温相差愈大，瓶盖弹跳的情形会愈明显。根据热力学(来自:写论文网:理想气体实验报告)第零定律，温度一样的物体是不会彼此传热的。室温与手温相差愈小，手的热就愈难传给宝特瓶。
3、也就是说，冬天时，室温与手温相差较大，较易观察到瓶盖的跳动。3.小瓶子(750ml)和大瓶子(XXml)的效果有差别吗？小瓶子的空气比大瓶子少，手温如果一样，则给热的能力应也相同，在这样的条件下，小瓶子的空气温度容易上升，压力上升的速度也会比大瓶子快，让瓶盖弹跳的效果应该较明显。【生活应用】1.热气球的原理应用2.压力锅的原理应用3.气体膨胀温度计的原理应用4.孔明灯的原理应用【心得与建议】通过本实验能使我及同学们都能用自己眼睛形象的看见了气体膨胀的具体事例，在讲课过程中和同学们一起动手演示实验，使实验更加具效果和同学们间的互动性，更好的理解了气体热膨胀的原理和应用。更好地体验了物理源自生活，
4、物理应用于社会。在实验过程中除了用矿泉水瓶来演示时瓶盖沾水是极为重要的环节用来防止气体泄漏，尽可能的提高瓶内空气与手之间的温度差能使实验现象更加明显。实验过程中除拿矿泉水瓶这些常见的瓶子外还可以拿一些外形更为美观的瓶子来演示实验能更好地吸引学生的注意力提高兴趣。【参考数据】1.参考数据D.Halliday,R.Resnick,J.Walker,FundamentalsofPhysics,5thed.,JohnWiley&Sons,1997,USA,Chapter192.图片来之百度图库3.国立中央大学物理演示实验1.实验名称空气比热容比的测定2.实验目的(1)了解绝热、等容的热力学过程及有关状
5、态方程。(2)测定空气的比热容比。3.实验原理:主要原理公式及简要说明、原理图(1)热力学第一定律及定容比热容和定压比热容热力学第一定律：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外做功之和。考虑在准静态情况下气体由于膨胀对外做功为dA?PdV，所以热力学第一定律的微分形式为dQ?dE?dA?dE?PdV(1)定容比热容Cv是指1mol的理想气体在保持体积不变的情况下，温度升高1K所吸收的热量。由于体积不变，那么由(1)式可知，这吸收的热量也就是内能的增加(dQdE)，所以?dQ?dE?Cv?dT?dT(2)?v由于理想气体的内能只是温度的函数，所以上述定义虽然是在等容过程中给出，实际上任
6、何过程中内能的变化都可以写成dECvdT定压比热容是指1mol的理想气体在保持压强不变的情况下，温度升高1K所吸收的热量。即?dQ?(3)Cp?dT?p由热力学第一定律(3)式，考虑在定压过，就有dV?dQ?dE?p(4)dT?dT?p?dT?p由理想气体的状态方程PVRT可知，在定压过程中入(4)式，就得到定压比热容与定容比热容的关系dVRdE?，又利用?Cv代dTPdTCp?Cv?R(5)R是气体普适常数，为J/molK，引入比热容比?为?Cp/Cv(6)在热力学中，比热容比是一个重要的物理量，它与温度无关。气体运动理论告诉我们，?与气体分子的自由度f有关?例如，对单原子气体(Ar、He)
7、f?2(7)ff?3,?对双原子气体(N2、H2、O2)f?5?，对多原子气体(CO2、CH4)f?6,?(2)绝热过程系统如果与外界没有热交换，这种过程称为绝热过程，因此，在绝热过程中，dQ0。所以由热力学第一定律有dA?dE或PdV?CvdT(8)由气态方程PV?RT，两边微分，得PdV?VdP?RdT(9)(8)、(9)两式中消去dT，得PdV?VdP?两边除PV，即得RdVCvVdPdV?0(10)PV对(10)式积分，就得到绝热过程的状态方程PV?常数(11)利用气态方程PV?RT，还可以得到绝热过程状态方程的另外两种形式：TV?1?常数(12)P?1T?常数(13)4实验内容用一个
8、大玻璃瓶作为贮气瓶。(1)实验开始时，先打开放气阀B和进气阀A，打开充气开关(左旋充气球阀门C)，使贮气与大气相通。将仪器显示的气压差数调零(注意，仪器显示的是贮气瓶内气压与大气压P0的差)。(2)然后关闭放气阀B，关闭充气开关(右旋拧紧气阀C)，用打气球向瓶内送气，使瓶内气压上升，瓶中空气的温度也上升。当瓶内气压比大气压高56kPa时(瓶内气压与大气压之差由比热容比测定仪上显示)，关闭进气阀A。这时瓶内气温略高于环境温度，因此瓶内空气与环境有热交换，使瓶内的气压与温度都不稳定，而是逐渐下降的。直到瓶内气温与环境温度相同时，瓶内气压趋于稳定值P1，这时瓶内气体处于PV图中状态(P1、V1、T0
9、)。这T0为环境温度。这时记下仪器气压差显示值P1示(瓶内气压P1P0P1示)。(3)后打开放气阀A，听到放气声，待放气声结束(仪器显示的气压差值为0)立即迅速关闭放气阀A，这时瓶内有一部分空气从瓶内放出，剩余在瓶内的空气气压下降到大气P0(仪器上显示的与大气压差为0)。由于放气过程极迅速，空气又是热的不良导体，因此剩在瓶内的那部分空气从状态(P1、V1、T0)到状态(P0、V2、T2)经历的过程是绝热过程(在放气过程中瓶内空气来不及与外界行热交换)。V2为贮气瓶体积，V1为保留在瓶中这部分气体在状态(P1、T0)时的体积。(4)放气后由于瓶内气压下降，使瓶内气温也下降到T2T0，因此放气后瓶
10、内空气又从外界吸收热量而使其温度上升，同时瓶内气压也上升。到瓶内温度上升到室温T0时，瓶内气压趋于稳定。记下这时仪器显示的气压差值P2示(瓶内气压P2P0P2示)，气体处于PV图中状态(P2、V2、T0)，从状态到状态的过程是等容过程。上述过程如图4-18所示我们以放气后瓶内的那部分气体作为考虑的对象，这部分气体占前瓶内的大部分，但不是全部。这部分气体在状态时压强为P1温度为T0，而放气后压强降为P0(大气压)，温度降为T2(T0)，的过程是绝热过程，用绝热的状态方程(4-53)式有?1?P1T0?P1?P0?1T2?即?P?0?1?T2?T?(14)?0?到III过程是等容过程，在这过程中瓶
11、内气温又从T2升到环境温度T0，气压上升到P2。根据等容过程的状态方程，有T0P2?(15)T2P0联合(14)、(15)式?P1?P?0?两边取对数，即可解出?1?P2?P?0?lnP1?lnP0(16)lnP?lnP12图1状态变化过程5.注意事项(1)放气的过程应该特别小心，打开B阀后，瓶内空气达到大气压时应立即关闭B阀。(2)由于硅压力传感器灵敏度不完全相同，一台仪器配一只专用压力传感器，请勿互换。(3)状态的记录要注意向瓶内压入空气后关闭进气阀门A，等气压稳定后(即容器内温度下降到室温时)才读出P1示。实际上只要等P1示值稳定即可读出。(4)状态的压强P2示要等到容器内气温达到室温时
12、记录瓶内气压，实际上只要等P2示值稳定即可读出。(5)实验内容中打开放气阀门时，当听到放气声结束应迅速关闭放气阀门，提早或推迟关闭放气阀门，都将影响实验要求，引入误差。由于数字电压表尚有滞后显示，经计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失很一致，所以关闭放所阀门用听放气声较准确。6实验仪器：主要实验主要仪器的名称、型号及主要技术参数(1)实验仪器NCD-1空气比热容比测定仪。(2)仪器介绍NCD-1空气比热容比测定仪：1充气球(打气球)2充气阀开关(气阀C)，左旋放气；打气时须右旋拧紧。3进气阀、4出气阀连接电缆固定于瓶盖、5压力传感器、6温度传感器LM35。技术指标：压差
13、测量范围kPa，三位半数码管显示。10kPa以上蜂鸣器报警。温度电压显示0四位半数码管显示。稳压电源输出电压。7数据记录及处理：数据记录P=103KPa数据处理所测空气比热容比的平均值为：?lnP1?103?ln103?103?103?103ln1?ln2相对不确定度和不确定度的计算如下：ur?ln?2?ln?22）?(uP2)2?P1?P21iSp?1(P?i?166?P1)2?6?1(P?i?12i?P2)2?Sp?26?1仪=10Paup1?A?uBup2?A?uB222?SP?仪?1222SP?仪?222ln?ln(lnP1?lnP0)?ln(ln(lnP1?lnP2)?ln?1111?10?5?P1lnP1?lnP0P1lnP1?lnP2P1?ln?11?10?4?P2lnP1?lnP2P2ur?ln?2?ln?22）?(uP2)2?P1?P22?10-5）?(?10-4)2?%u?ur?%?用不确定度表示空气比热容比的测量结果如下：气体实验定律教学目标1使学生明确理想气体的状态应由三个参量来决定，其中一个发生变化，至少还要有一个随之变化，所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法之一2要求学生通过讨论、分析，总结出决定气体压强的因素，重点掌握压强的计算方法，使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题，使学生的知识得到
