实验名称：空气比热容比测定
一 实验目的
1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
3．学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
二 实验仪器
图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C1，2为放气活塞C2，3为电流型集成温度传感器AD590，它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1μA/℃，若串接5KΩ电阻后，可产生5mv/℃的信号电压，接0～2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02℃温度变化。4为气体压力传感器探头，由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P0时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P0+10.00KPa时，数字电压表显示为200mv；仪器测量气体压强灵敏度为20mv/KPa，测量精度为5Pa。
三 实验原理
对理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv之关系由下式表示： Cp—Cv=R （1）
（1） 式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为： r= Cp/Cv (2)
气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。
测量r值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ0的空气从活塞C1，处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压强增大。温度升高。关闭活塞C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P0，θ0，V1），V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II （P1，θ0，V1）后，迅速关闭活塞C2，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应满足方程：
（3）
在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态 III（P2，θ0，V2），应满足：
由（3）式和（4）式可得到：
（5）
（4）
利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比r值。
四 实验内容及步骤
1．按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。用Forton式气压计测定大气压强P0，用水银温度计测环境室温θ0。开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表表示值调到0。
2．把活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B内。用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时，压强P1和温度θ0值（室温为θ0）。 3．突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2。
4．当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P2。
5．用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。
五 实验数据及处理
原始数据
r1.405，理论值r=1.402，百分差很小
六 思考题
1. 该实验的误差来源主要有哪些？ 答：（1）工作物质是实际气体而不是理想气体
（2）实验室贮气瓶内气体经历的过程并不是真正的准静态过程
（3）步骤五很难确定放气是否结束，提前或推迟关闭阀门都对本实验有影响 （4）玻璃材料组件端面之间采用粘结方式，由于粘结面大、接头多，在经常性的移动，以及温湿度变化时效影响下，会产生极细微的泄漏，对实验产生影响 （5）压力传感器，温度传感器及数字电压表本身灵敏度对测量结果的影响
2. 如何检查系统是否漏气？如有漏气，对实验结果有何影响？ 答： 充入气体后，关闭阀门，观测压强是否变化，若变化，则漏气
实验名称：空气比热容比测定
一 实验目的
1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
3．学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
二 实验仪器
图〈一〉实验装置中1为进气活塞塞C1，2为放气活塞C2，3为电流型集成温度传感器AD590，它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50℃至150℃。AD590接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1μA/℃，若串接5KΩ电阻后，可产生5mv/℃的信号电压，接0～2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02℃温度变化。4为气体压力传感器探头，由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为环境大气压P0时，数字电压表显示为0；当待测气体压强为P0+10.00KPa时，数字电压表显示为200mv；仪器测量气体压强灵敏度为20mv/KPa，测量精度为5Pa。
三 实验原理
对理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv之关系由下式表示： Cp—Cv=R （1）
（1） 式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值为： r= Cp/Cv (2)
气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。
测量r值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强P0、室温θ0的空气从活塞C1，处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压强增大。温度升高。关闭活塞C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P0，θ0，V1），V1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II （P1，θ0，V1）后，迅速关闭活塞C2，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应满足方程：
（3）
在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ0时，原状态为I（P1，θ0，V1）体系改变为状态 III（P2，θ0，V2），应满足：
由（3）式和（4）式可得到：
（5）
（4）
利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比r值。
四 实验内容及步骤
1．按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。用Forton式气压计测定大气压强P0，用水银温度计测环境室温θ0。开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表表示值调到0。
2．把活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B内。用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时，压强P1和温度θ0值（室温为θ0）。 3．突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2。
4．当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P2。
5．用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。
五 实验数据及处理
原始数据
r1.405，理论值r=1.402，百分差很小
六 思考题
1. 该实验的误差来源主要有哪些？ 答：（1）工作物质是实际气体而不是理想气体
（2）实验室贮气瓶内气体经历的过程并不是真正的准静态过程
（3）步骤五很难确定放气是否结束，提前或推迟关闭阀门都对本实验有影响 （4）玻璃材料组件端面之间采用粘结方式，由于粘结面大、接头多，在经常性的移动，以及温湿度变化时效影响下，会产生极细微的泄漏，对实验产生影响 （5）压力传感器，温度传感器及数字电压表本身灵敏度对测量结果的影响
2. 如何检查系统是否漏气？如有漏气，对实验结果有何影响？ 答： 充入气体后，关闭阀门，观测压强是否变化，若变化，则漏气