空气比热容的测量.doc

南昌大学物理实验报告南昌大学物理实验报告 学生姓名：学生姓名：李淑万李淑万 学号：学号：5502211037 5502211037 专业班级专业班级：应应用物理用物理 111111 班级编号：班级编号：S008S008 试验时间：试验时间：第第 周周 星期星期 座位号：座位号：教师编号：教师编号：成绩：成绩：穷万物之理以达造化之极穷万物之理以达造化之极 一一 实验目的实验目的 1 1 学习用热膨胀法测量空气的比热容比学习用热膨胀法测量空气的比热容比 2 2 观察和分析热力学系统观察和分析热力学系统的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法的状态和过程特征，掌握实现等值过程的方法 3 3 了解硅压力传感器和电流型季成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法了解硅压力传感器和电流型季成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法 二二 实验仪器实验仪器 气压计、空气比热容比测定仪气压计、空气比热容比测定仪 三三 实验原理实验原理 由物理学知识由物理学知识Vpcc 设一定质量的理想气体由初状态设一定质量的理想气体由初状态),(011TVp经过绝经过绝热膨胀过程转变为状态热膨胀过程转变为状态),(120TVp。再由状态经过等容吸热的过程装变为状。再由状态经过等容吸热的过程装变为状态态),(022TVp。最后由状态经过等温过程回到初始状态。最后由状态经过等温过程回到初始状态),(011TVp。系统由系统由状态状态),(011TVp到状态到状态),(120TVp是绝热过程是绝热过程,2011VpVp又状态又状态 和状态和状态的温度均为的温度均为0T，故故2211VpVp 联立得联立得 AD590AD590 温度传感器测量原理电路图，转换系数为温度传感器测量原理电路图，转换系数为 5mV/K5mV/K 南昌大学物理实验报告南昌大学物理实验报告 学生姓名：学生姓名：李淑万李淑万 学号：学号：5502211037 5502211037 专业班级专业班级：应应用物理用物理 111111 班级编号：班级编号：S008S008 试验时间：试验时间：第第 周周 星期星期 座位号：座位号：教师编号：教师编号：成绩：成绩：穷万物之理以达造化之极穷万物之理以达造化之极 2101/ln/lnpppp 扩散硅压阻式差压传感器扩散硅压阻式差压传感器 C 端与瓶内气体相连，端与瓶内气体相连，D D 端与大气相通，传感器输出的电压与压强的变化呈线性端与大气相通，传感器输出的电压与压强的变化呈线性 )(00ppKUUii 00pUUKmp 由此可求出气体的压强由此可求出气体的压强 piiKUUpp00 四四 实验内容实验内容 南昌大学物理实验报告南昌大学物理实验报告 学生姓名：学生姓名：李淑万李淑万 学号：学号：5502211037 5502211037 专业班级专业班级：应应用物理用物理 111111 班级编号：班级编号：S008S008 试验时间：试验时间：第第 周周 星期星期 座位号：座位号：教师编号：教师编号：成绩：成绩：穷万物之理以达造化之极穷万物之理以达造化之极 1 1 按照图示连接好实验仪器，开启电源，将电子仪预热按照图示连接好实验仪器，开启电源，将电子仪预热 10min10min，然后用调零电，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表调节到位器调节零点，把三位半数字电压表调节到 0 0 2 2 用气压计测量大气压强用气压计测量大气压强0p，用水银温度计测环境温度用水银温度计测环境温度0t 3 3 关闭放气活塞关闭放气活塞 2 2，打开进气活塞，打开进气活塞 1 1，用气球向瓶内打气，使瓶内压强升高，用气球向瓶内打气，使瓶内压强升高10002000Pa10002000Pa，关闭进气活塞，关闭进气活塞 1.1.待瓶内起义温度降到与试问相同且压强稳定时，待瓶内起义温度降到与试问相同且压强稳定时，瓶内气体状态为瓶内气体状态为 ),(01Tp，记下记下),(11Tp 4 4 迅速打开放气活塞迅速打开放气活塞 2 2，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内部分气体将突然喷出，当瓶内气压降至内部分气体将突然喷出，当瓶内气压降至 0p时，立即关闭放弃活塞时，立即关闭放弃活塞 2 2，此时，此时瓶内气体状态瓶内气体状态为为),(10TP 5 5 当瓶内气体温度从当瓶内气体温度从 T1T1 升到室温升到室温 T0T0，且压强稳定后，此时瓶内气体状态为，且压强稳定后，此时瓶内气体状态为),(02Tp，记下，记下),(22Tp 6 6 每测一组数据每测一组数据210,ppp，利用公式，利用公式2101/ln/lnpppp计算空气比热容比计算空气比热容比。重复重复 7 7 次，计算平均值次，计算平均值 南昌大学物理实验报告南昌大学物理实验报告 学生姓名：学生姓名：李淑万李淑万 学号：学号：5502211037 5502211037 专业班级专业班级：应应用物理用物理 111111 班级编号：班级编号：S008S008 试验时间：试验时间：第第 周周 星期星期 座位号：座位号：教师编号：教师编号：成绩：成绩：穷万物之理以达造化之极穷万物之理以达造化之极 五五 实验数据记录实验数据记录 次次数数 测量值测量值/mV/mV 计算值计算值 状态状态 态态 状态状态 状态状态 1p/mv 2p/mv 1p/pa/pa 2p/pa/pa 1 1 104.7104.7 28.528.5 107560.72107560.72 103750.72103750.72 1.3831.383 2 2 107.5107.5 27.227.2 107700.72107700.72 103685.72103685.72 1.3481.348 3 3 106.3106.3 25.825.8 107640.72107640.72 103615.72103615.72 1.3291.329 4 4 1 107010701 25.525.5 107688.72107688.72 103600.72103600.72 1.3201.320 5 5 106.1106.1 25.625.6 107630.72107630.72 103605.72103605.72 1.3261.326 6 6 109.0109.0 27.627.6 107802.72107802.72 103705.72103705.72 1.3461.346 7 7 105.8105.8 27.327.3 107615.72107615.72 103690.72103690.72 1.3571.357 8 8 107.8107.8 26.826.8 107730.72107730.72 1023665.721023665.72 1.3381.338 mmmmh75.767)05.015767(papaghP72.10232576775.08.9106.1330 ccT65.23)15.27350.1484(0 343.1 020.01)(12nrrunii 020.0343.1u 南昌大学物理实验报告南昌大学物理实验报告 学生姓名：学生姓名：李淑万李淑万 学号：学号：5502211037 5502211037 专业班级专业班级：应应用物理用物理 111111 班级编号：班级编号：S008S008 试验时间：试验时间：第第 周周 星期星期 座位号：座位号：教师编号：教师编号：成绩：成绩：穷万物之理以达造化之极穷万物之理以达造化之极%48.1%100ruur 六六 思考思考 1 实验过程中可能存在哪些误差，怎样减少误差？实验过程中误差主要来自于温度和压强两方面，最大的误差来自于压强方面。在实验过程中由于操作活塞 C2 时候所产生的误差，导致气缸溢出外界气体的量有多有少，从而对气缸压强产生直接影响，导致测出空气比热容比产生误差。为了减少实验误差，应检查实验装置是否泄露，测量数据时多测几组，取平均值。2.实验时若放气不充分，则所得值是偏大还是偏小？为什么？若放弃不充分，则2p值测量偏大，由公式2101/ln/lnpppp可知值变大 3 本实验所研究的是热力学系统的哪一部分气体？本实验所研究的是放气结束后留在瓶中的气体，而不是充入瓶中的全部气体。4 本实验为什么要用温度集成传感器？有什么优点?可否用水银温度计代替？因为温度计程传感器灵敏，读数方便，且精确度高。若用水银温度计测量，则读书时很不方便，而且温度计必须暴露在空气中，难免受外界影响。并且温度上升缓慢，不利于读数。因此不能水银用温度计代替。南昌大学物理实验报告南昌大学物理实验报告 学生姓名：学生姓名：李淑万李淑万 学号：学号：5502211037 5502211037 专业班级专业班级：应应用物理用物理 111111 班级编号：班级编号：S008S008 试验时间：试验时间：第第 周周 星期星期 座位号：座位号：教师编号：教师编号：成绩：成绩：穷万物之理以达造化之极穷万物之理以达造化之极