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1、 202测定空气的比热容比一目的要求学习测定空气定压比热容与定容比热容之比的一种方法；实地考察热力学系统状态变化过程的特征。学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。二引言一般地说，同种物质可以有不同的比热容，不仅物质的比热容与其温度有强烈的依赖关系，而且还取决于外界对物质本身所施加的约束。当压力恒定时可得物质的定压比热容 ，体积一定时可得物质的定容比热容 。二者都是热力学过程中的重要参量，pc Vc因此又称它们为主比热容。 及 一般是温度的函数，但当实际过程所涉及的温度范pcV围不大时，二者均近似地视为常数。对于理想气体，二者之间满足如下关系：。由上式立即可以得出一个热力学中的重要物理
2、量 ：/RVp (28.1)VVpc1其中， 表气体普适常数； 表气体的摩尔质量； 称为气体的主比热容之比（简称比热容比） 。它在绝热或近于绝热的过程中有许多应用。例如：气体的突然膨胀或压缩以及声音在气体中的传播都与该比值有关。此外，气体的定容比热容一般不易用实验的方法直接测量，但若用实验测得了 及 ， 也就易于求得了。pcV本实验就是用克列曼和迭索尔姆（Clement-Desarmes）方法测定空气的比热容比 。由于所研究的过程并非准静态过程，所以，由该实验所测得的结果比较粗糙；但其方法简单，而且有助于加深对热力学过程中状态变化的了解。同时,通过本实验还可以学习用传感器精确测定气体压强和温度
3、的原理与方法。三原理以比大气压 稍高的压力 ，向玻璃容器压入ap1p适量空气，并以与外部环境温度 相等之时单位质eT量的气体体积(称为比体积或比容)作为 ，用图 28-V1 中的 表示这一状态。而后，急速打开eTV,1放气活塞“B ”，亦即使其绝热膨胀，降至大气压强 ，并以状态 表出。ap2,TVpa由于是绝热膨胀， ；所以，若再迅速关闭活塞“B ”、并放置一段时间，系统则e2将从外界吸收热量，且温度重新升高至 ；因为吸热过程中体积 不变，所以，压力eT2将随之增加为 ，即系统又变至状态（ ） 。pe,2因状态的变化是绝热的，故满足泊松公式：(28.2)21Va 203而状态与是等温的(图中由
4、虚线表出)，所以，玻意耳定律成立，即：(28.3) 21Vp由式(28.2)及(28.3)消去 ，并求解得：21,(28.4) 1/lnlnpaa可见，只要测得压强 及 ，就可求出 。ap,2如以 和 分别表示对应 及 与 的压力差，则有：1p21a(28.5)221a现将式(28.5)代入式(28.4)，并考虑到 ，则：21paaaapp11lnlln及 app212121 lnll 所以， (28.6)21p可见，只要测得 及 ，即可通过式(28.6)求出空气的比热容比。四仪器用具空气比热容比测定仪， 直流NCDFV6电源， 标准电阻及环境温度计(大气压力计)k5等。实验装置如图 28-2
5、 所示。橡胶塞“F”将容积大约 的磨口长颈瓶“V”密封，其上32m10连接着玻璃进气活塞“A” 、放气活塞“B” 、电流型集成温度传感器 (“T”) 及扩散硅压59AD力传感器探头“P” 。进气活塞“A ”通过橡皮管与血压计求相连，用于向“V”内压入适量气体，其压力与大气压力之差，可由压力传感器配合三位半数字电压表（）测量。气体状态变化过程中的温度由温度传感器配合四位半数字电压表（）测量。本装置中，扩散硅压力传感器探头由同轴电缆输出信号，与电子仪器内的放大器及三位半数字电压表（）连接时，压强测量范围为高于环境气压 ，灵敏度kPa10 204为 ，因此，当待测压强为环境气压时，数字电压表（1）指
6、示应调节至mV/kPa20，而当待测压强高于环境气压 时，表（1）指示应为 ，最小可读至kPa0mV20；半导体温度传感器 测温灵敏度高、线性良好、测温范围为 ，559ADC150与 直流电源组成稳流源（图 28-3）时，因其灵敏度为 ，所以在9AD6 KA1电阻上可产生 的电压信号，用量程 的四位半数字电压表（）1K 即可检测到 的微弱温度变化，因此，可以用于本实验观测容器内气体状态02.过程中温度的变化。五实验内容 按图（28-3）连接仪器电路， 正负极切勿接错。 （测定环境气压590AD）及环境温度 。开启电子仪器部分的电源，预热 分钟，调节表（）至 。apeT2mV0 熟悉实验装置，正
7、确使用活塞“A” 、 “B”及用压力传感器测量容器内外之压力差；同时进行粗测，以寻求由状态的过程进行的时间(即放气时间)，并注意观察物理现象。 顺序完成的状态变化过程。平稳地向“V”内压入适量气体后关闭进气活塞“A ”，待系统与外界达到热平衡表（）指示稳定后，记录表（）指示 及表（）指示 ；之后，迅速打开放气活塞“B ”，待喷气声音停止时立刻关闭；1p1T待表（）指示稳定后，再记录 及 。2pT 在 数值大致相同的条件下重复实验 次，分别代入式(28.6)，求 108出 及其算术平均值。i六注意事项注意系统密封性，检查是否漏气；旋转活塞时不可动作过猛，以防活塞折断；压入气体时要平稳，不要使表（
8、）超程； 严格掌握放气活塞从打开到关闭的时间，否则会给实验结果带来较大的不确定度； 注意掌握实验进程，防止实验周期过长、环境温度发生较大变化对实验造成的影响；实验完毕将仪器整理复原，并注意将放气活塞“B”打开，使容器与大气相通。七考查题泊松公式成立的条件是什么？为什么说由本实验测得的结果比较粗糙？说明打气过程中，以及系统在诸过程中活塞“A” 、 “B”所处的位置。 怎样做才能在 次的重复测量中保证 的数值大致相同？这样做有1081p何好处？若 很不相同，对实验有无影响？1p 如果从停止打气到读取 ，以及从停止放气到读取 的时间都很短,分别 p 2对测量结果带来什么影响？若都很长，对测量结果有影
9、响吗？为什么？本实验有哪些注意事项？ 205纪念抗战胜利 60 周年推荐书目 1 中国抗日战争史（上、中、下） 解放军出版社 2 不能忘记的抗战 杨克林上海画报出版社 3 一个原日本关东军军医的战争回忆录 上海文艺出版社 4 日军侵华战争纪实（ 19311945 ）党史出版社 5 中国抗日知识手册竞赛题库解放军出版社 6 立马中条 人民出版社 7 中国共产党抗日英雄传 解放军出版社 8 中国改造日本战犯始末 群众出版社 9 探寻陪都名人旧居 重庆出版社 10重睹大后方文坛芳华孙善 重庆出版社 11八年抗日外交风云录尹家民解放军出版社 12枪响卢沟桥 王宗仁 解放军出版社 13日军侵华暴行备忘录 金辉 解放军出版社 14 抗日歌魂 湖北人民出版社 15川人大抗战 郑光路 四川人民出版社 16中日战争内幕全公开 楚云 时事出版社 由上海图书馆上图书店提供
